專利名稱：冷卻帶材的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于通過兩個步驟冷卻高溫帶材的方法及系統(tǒng)。
作為具有冷卻高溫帶材的系統(tǒng)的設備的一個例子，在圖3中示出了一種熱浸鍍鋅系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個熱浸鍍鋅槽60，一個加熱器71，一個浸漬裝置72，和一個作為冷卻裝置的噴霧冷卻器80。
根據上述系統(tǒng)，鋼帶50在熱浸鍍鋅槽60中被鍍鋅，然后垂直向上地運動，并被加熱器71加熱，以便使鋅與鋼熔合。合金化后的鋼帶50由浸漬裝置72對其整個寬度進行浸漬。進入冷卻區(qū)域C的這個鋼帶50由噴霧冷卻器80從520℃冷卻至200℃，并由一個導輥90水平送出。
噴霧冷卻器80由設置在上升的鋼帶50兩側的相對位置上的噴霧器81組成。各噴霧器81包括垂直地成排設置的供水管82和供氣管83，各供氣管83裝在各供水管82之內，形成套管結構。各供水管82具有許多沿鋼帶50的寬度方向設置的噴嘴孔，各供氣管83也有許多沿鋼帶50的寬度方向設置的噴嘴孔。噴霧冷卻器82通過從供氣管83的噴嘴噴射空氣85而由供水管82中的水形成水霧86，并且將水霧86噴向鋼帶50表面，以對其進行冷卻。
利用前述噴霧冷卻器80，具有恒定水量密度的水霧86被噴到穿過冷卻區(qū)域C的鋼帶50的兩側上，以便對鋼帶50進行冷卻。然而，在冷卻區(qū)域C中鋼帶50的溫度大約為350℃或更低的地方(即，冷卻區(qū)域C的上部)，附著到鋼帶50表面上的水霧86產生轉變沸騰，使鋼帶50迅速冷卻。就水而言，轉變沸騰是指一種從用水蒸氣冷卻的狀態(tài)過渡到直接用水冷卻的狀態(tài)或過渡到用水和水蒸氣的混合物進行冷卻的狀態(tài)的現(xiàn)象。這一現(xiàn)象大約在350℃時發(fā)生。因此，易于產生鋼帶50的不均勻溫度分布，從而使鋼帶50變形，導致鋼帶畸形。
本發(fā)明已經解決了上述問題。
根據本發(fā)明的第一個方面，提供了一種冷卻帶材的方法，包括
使運行中的帶材穿過一個高溫冷卻區(qū)和一個低溫冷卻區(qū)，在高溫冷卻區(qū)用高水量的氣-水混合物冷卻帶材，然后，在低溫冷卻區(qū)用低水量的氣-水混合物冷卻帶材。
根據本發(fā)明的第二個方面，提供了一種冷卻帶材的方法，包括使運行中的帶材穿過一個高溫冷卻區(qū)和一個低溫冷卻區(qū)，在高溫冷卻區(qū)用高水量的氣-水混合物將帶材冷卻至產生轉變沸騰的溫度附近的溫度，然后在低溫冷卻區(qū)用低水量的氣-水混合物冷卻帶材，并同時抑制轉變沸騰。
高水量氣-水混合物中氣與水的比率可以大約為1500，而低水量氣-水混合物中氣與水的比率可以大約為5000。
上述方法進一步包括在高溫冷卻區(qū)中將帶材冷卻至產生轉變沸騰的溫度附近的溫度；以及在低溫冷卻區(qū)中將帶材冷卻到一個預定的溫度。
在上述方法中，帶材通過的步驟可包括下述分步驟在高溫冷卻區(qū)中將帶材冷卻至大約350℃，并且，在低溫冷卻區(qū)中將帶材從大約350℃冷卻至一個預定的溫度。
根據本發(fā)明的第三個方面，提供了一種用于冷卻帶材的系統(tǒng)，包括由一個高溫冷卻區(qū)和一個低溫冷卻區(qū)形成的冷卻區(qū)域，其中，在高溫冷卻區(qū)中以高水量的氣一水混合物冷卻帶材，在低溫冷卻區(qū)中以低水量的氣水混合物冷卻帶材。
在該系統(tǒng)中，高水量的氣-水混合物中氣與水的比率大約為1500，而低水量的汽-水混合物中氣與水的比率可大約為5000。
在上述系統(tǒng)中，高溫冷卻區(qū)可將帶材冷卻至大約350℃，而低溫冷卻區(qū)可將帶材從大約350℃冷卻至一個預定的溫度。
根據本發(fā)明的第四個方面，提供了一種用于冷卻傳送中的帶材的系統(tǒng)，包括沿帶材的傳送方向設置一個高溫冷卻區(qū)和一個低溫冷卻區(qū)；在高溫冷卻區(qū)中設置高水量氣-水混合冷卻器，用于用高水量的氣-水混合物將帶材冷卻至發(fā)生轉變沸騰的溫度附近的溫度；以及，在低溫冷卻區(qū)中，設置低水量氣-水混合冷卻器，用于用低水量的氣-水混合物冷卻帶材，并同時抑制轉變沸騰。
高水量氣-水混合冷卻器可向帶材的兩側噴射高水量的水霧，而低水量氣-水混合冷卻器可向帶材兩側噴射低水量的水霧。
高水量氣-水混合器可包括許多垂直布置的噴管，各噴管具有一個供水管，用于提供高水量，在供水管內部裝有一個供氣管，供水管沿帶材的寬度方向延伸并且面對帶材表面地鉆有許多噴嘴孔，同時，供氣管也在帶材的寬度方向上鉆有許多噴嘴孔。另一方面，低水量氣-水混合器可包括許多垂直布置的噴管，各噴管具有一個供水管，用于提供低水量，在供水管內部裝有一個供氣管，供水管沿帶材的寬度方向延伸并且面對帶材表面地鉆有許多噴嘴孔，同時，供氣管也在帶材的寬度方向上鉆有許多噴嘴孔。
根據本發(fā)明的第五個方面，提供了一種用于對帶材鍍鋅的鍍鋅系統(tǒng)，包括一個對帶材鍍鋅的熱浸鍍鋅槽；一個加熱鍍鋅帶材的加熱器；一個浸漬被加熱的帶材的浸漬裝置；一個高溫冷卻區(qū)，它通過向帶材上噴射高水量的氣-水混合物而對浸漬后的帶材進行冷卻；以及一個低溫冷卻區(qū)，它在經過高溫冷卻區(qū)的冷卻之后通過向帶材上噴射低水量的氣-水混合物而對浸漬后的帶材進行冷卻。
熱浸鍍鋅槽中可盛有熔融的鋅。
上述本發(fā)明可以作為熱浸鍍鋅設備中的冷卻系統(tǒng)。即，本發(fā)明用于對經歷熱浸鍍鋅之后已穿過加熱器和浸漬裝置的鋼帶進行冷卻。當本發(fā)明用作熱浸鍍鋅設備中的冷卻系統(tǒng)時，在高溫冷卻區(qū)中用高水量的氣-水混合物(高水量水霧)對熱浸鍍鋅后的鋼帶進行冷卻，然后在低溫冷卻區(qū)中用低水量的氣-水混合物(低水量水霧)進行冷卻。由于采用兩步法冷卻，使產生轉變沸騰的溫度下降。由于不會使鋼帶急速冷卻，所以其溫度分布變得比較均勻。因此，不會產生由于熱變形而引起的鋼帶畸形。
通過下面給出的詳細說明以及僅以圖例形式給出的附圖，可對本發(fā)明有一個更全面的了解，而它們并不對本發(fā)明起限制作用，其中

圖1是一個熱浸鍍鋅設備的示意側視圖，其中采用了根據本發(fā)明的一個實施例的帶材冷卻系統(tǒng)；圖2是表示鋼帶冷卻率與鋼帶溫度關系的曲線，以及用于形成水霧的供水量的圖表；以及圖3是傳統(tǒng)的熱浸鍍鋅設備的示意側視圖。
圖1是根據本發(fā)明的一個實施例的冷卻系統(tǒng)的示意側視圖，其中將本發(fā)明用于冷卻熱浸鍍鋅后的鋼帶。
在圖1中，參考標號60表示一個盛有熔融鋅61的熱浸鍍鋅槽。在熱浸鍍鋅槽60中設置有一個導輥62，鋼帶50從其上經過。在熱浸鍍鋅槽60上方設有一個加熱器71。在加熱器71之上設有一個浸漬裝置72。在浸漬裝置72上方設有一個冷卻區(qū)域，該冷卻區(qū)域包括一個高溫冷卻區(qū)A和一個位于高溫冷卻區(qū)A的下游(或者說在其上方)的低溫冷卻區(qū)B。在高溫冷卻區(qū)A中設有一個高水量噴霧冷卻器10，它作為一個高水量氣-水混合冷卻器。在低溫冷卻區(qū)B中設有一個低水量噴霧冷卻器20，它作為一個低水量氣-水混合冷卻器。
高水量噴霧冷卻器10包括設置在鋼帶50移動路徑兩側的高水量噴霧器11。在高水量噴霧器11內部，許多沿鋼帶50寬度方向鉆有許多噴嘴孔的供水管12垂直地排列成一排。在各供水管12內裝有一個沿鋼帶50的寬度方向鉆有許多噴嘴孔的供氣管13，該供氣管和供水管形成套管結構。供水管12與一個供水源(未示出)相連接。供氣管13與一個供氣源(未示出)相連接。
低水量噴霧冷卻器20包括設置在鋼帶50移動路徑兩側的低水量噴霧器21。在低水量噴霧器21內部，許多沿鋼帶50寬度方向鉆有許多噴嘴孔的供水管22垂直地排列成一排。在各供水管22內裝有一個沿鋼帶50的寬度方向鉆有許多噴嘴孔的供氣管23，所述供水管與供氣管形成套管結構。供水管22與一個供水源(未示出)相連接。供氣管23與一個供氣源(未示出)相連接。
在低水量噴霧冷卻器20的出口側(或上方)設有一個導輥90，用于對鋼帶50進行導向。
使鋼帶50經過熱浸鍍鋅槽60中的熔融鋅，從而被熱浸鍍鋅。熱浸鍍鋅后的鋼帶50垂直向上地運動，并經過加熱器71。由于鋼帶50在加熱器71中被加熱，使得鋅與鋼被合金化。然后，合金化的鋼帶50被導入浸漬裝置72中，從而使其在整個寬度上被浸漬。
已經經過浸漬裝置72的鋼帶50在高溫冷卻區(qū)A進入高水量噴霧冷卻器10。在這個區(qū)域中，由高水量噴霧器11將高水量的水霧16噴到鋼帶50的表面上。具體地說，水24以高水量被送入供水管12，同時壓縮空氣25被送入供氣管13。空氣25從供氣管13的噴嘴孔噴出，從而將供水管12中的水24轉換成高水量的水霧16并通過供水管12的噴嘴孔噴到鋼帶50的表面上。由于高水量水霧16的作用，鋼帶50被從520℃冷卻到大約350℃。在高溫冷卻區(qū)A中，利用低氣/水比例，即高水量的水霧以高冷卻率將鋼帶50冷卻至轉變沸騰溫度附近的溫度。在本實施例中，鋼帶的溫度被冷卻至大約350℃。然而，毋庸置言，鋼帶可以被冷卻至接近大約350℃的溫度。
離開高水量噴霧冷卻器10的鋼帶50進入設置在低溫冷卻區(qū)B中的低水量噴霧冷卻器20。在該區(qū)域中，利用低水量噴霧器21將低水量的水霧26噴到鋼帶50的表面上。具體地說，水24以低水量被送入供水管22，同時壓縮空氣25被送入供氣管23?？諝?5從供氣管23的噴嘴孔噴出，從而將供水管22中的水24轉換成低水量的水霧26并通過供水管22的噴嘴孔噴到鋼帶50的表面上。由于低水量水霧26的作用，鋼帶50被從大約350℃冷卻至執(zhí)行后續(xù)步驟之前所需的溫度，例如200℃。因此，鋼帶50在低溫冷卻區(qū)B中被冷卻，同時抑制了轉變沸騰現(xiàn)象的發(fā)生。
導輥90以水平方向傳送離開低水量噴霧冷卻器20的鋼帶50。
圖2表示與鋼帶50的溫度變化和給水量相應的鋼帶50的冷卻速率的實驗結果。將供水管的各噴嘴的供氣量設定為0.3Nm3/min的恒定值，并將氣/水比例設定為1500,3000,3600,4200和5000的變量。在這些條件下，測量在不同溫度下鋼帶50的冷卻速率。在圖2中，●和△表示轉變沸騰現(xiàn)象，而□、和○表示不發(fā)生這種現(xiàn)象。這是由于與這些符號相對應的高氣/水比例使得水和鋼帶之間的直接接觸頻率低，從而抑制了轉變沸騰現(xiàn)象的發(fā)生。
即使當給氣量和給水量增加時，在相同的氣/水比例下，如圖2所示，具有相同的趨勢。即，當給水量增加時，□(氣/水比例3,600)、(氣/水比例4,200)或○(氣/水比例5,000)的冷卻速率升高。然而，在大約350℃時不會出現(xiàn)驟增。
依據上述實驗結果，確定最佳的給水量，從而使氣/水比例在高溫冷卻區(qū)中為1500，在低溫冷卻區(qū)B中為5000。通過將高溫冷卻區(qū)A的氣/水比例設定為1500，可以快速地冷卻鋼帶50。
表1高溫冷卻區(qū)和低溫冷卻區(qū)中的適當水量
作為本實施例中的氣-水混合物，可以采用帶有小尺寸的水微粒的霧代替高水量水霧16和低水量水霧26。即，“水霧”也指帶有小尺寸的水的微粒的霧。
根據本實施例，在高溫冷卻區(qū)A中運行的鋼帶50被作為氣-水混合物的高水量水霧16從520℃冷卻到300℃，此后在低溫冷卻區(qū)B中運行的鋼帶50被低水量水霧26從300℃冷卻到200℃。因此，噴到在低溫冷卻區(qū)中運行的鋼帶50上的水霧26中的水在鋼帶50的表面上經歷轉變沸騰的鋼帶溫度可以被降低至200℃。因此，可以使鋼帶50的溫度分布均勻，并且可以防止鋼帶的畸變。
上述實施例表明本發(fā)明可用于在熱浸鍍鋅之后對鋼帶進行冷卻。然而，本發(fā)明并不限于此，它還可用于一般的高溫帶材的冷卻。
根據作為本發(fā)明第一個方面的冷卻帶材的方法，使運動著的帶材按順序穿過一個高溫冷卻區(qū)和一個低溫冷卻區(qū)，在高溫冷卻區(qū)中用高水量的氣-水混合物冷卻帶材，然后在低溫冷卻區(qū)中用低水量的氣-水混合物冷卻帶材。因此，可在對帶材進行冷卻的同時抑制轉變沸騰的影響，并可防止帶材的畸變。
根據作為本發(fā)明第二個方面的冷卻帶材的方法，使運動中的帶材按順序穿過一個高溫冷卻區(qū)和一個低溫冷卻區(qū)，在高溫冷卻區(qū)中用高水量的氣-水混合物將帶材冷卻至一個產生轉變沸騰的溫度附近的溫度，然后，在低溫冷卻區(qū)中用低水量的氣-水混合物冷卻帶材，同時抑制轉變沸騰的發(fā)生。因此，可防止帶材畸變。
根據作為本發(fā)明第三個方面的冷卻帶材的系統(tǒng)，形成一個高溫冷卻區(qū)和一個低溫冷卻區(qū)作為冷卻區(qū)域，其中在高溫冷卻區(qū)中用高水量的氣-水混合物冷卻帶材，并在低溫冷卻區(qū)中用低水量的氣-水混合物冷卻帶材。由于按兩步法如此地冷卻帶材，所以可抑制轉變沸騰的影響地冷卻帶材。因此，可使帶材的溫度分布均勻，并可防止帶材的畸變。
根據作為本發(fā)明第四個方面的冷卻運動中的帶材的系統(tǒng)，沿帶材的運動方向形成一個高溫冷卻區(qū)和一個低溫冷卻區(qū)；在高溫冷卻區(qū)中設有一個高水量氣-水混合冷卻器；在低溫冷卻區(qū)中設有一個低水量氣-水混合冷卻器，從而分兩步對帶材進行冷卻。這樣，可對帶材進行冷卻并抑制轉變沸騰的影響。因此，可使帶材的溫度分布均勻，并可防止帶材的畸變。
在作為本發(fā)明第四個方面的對帶材進行冷卻的系統(tǒng)中，高水量氣-水混合冷卻器向帶材的兩面噴射高水量水霧，而低水量氣-水混合冷卻器向帶材的兩面噴射低水量水霧。由于這種結構，可對帶材進行有效的冷卻而且抑制轉變沸騰的發(fā)生。因此，可使帶材的溫度分布均勻，并可防止帶材的畸變。
在作為本發(fā)明第四個方面的對帶材進行冷卻的系統(tǒng)中，高水量氣-水混合冷卻器包括許多垂直布置的噴管，各噴管具有一個用于供應高水量的供水管和一個安裝在供水管內的供氣管，供水管沿帶材的寬度方向延伸并且面對帶材表面地鉆有許多噴嘴孔，并且供氣管具有許多沿帶材寬度方向鉆設的噴嘴孔；低水量氣-水混合冷卻器包括許多垂直布置的噴管，各噴管具有一個用于供應低水量的供水管和一個安裝在供水管內的供氣管，供水管沿帶材的寬度方向延伸并且面對帶材表面地鉆有許多噴嘴孔，同時，供氣管沿帶材的寬度方向也鉆有許多噴嘴孔。由于這種分兩步對帶材進行冷卻的結構，可對帶材進行冷卻并抑制轉變沸騰的發(fā)生。因此，可使帶材的溫度分布均勻，并可防止帶材的畸變。
根據作為本發(fā)明第五個方面的鍍鋅系統(tǒng)，在高溫冷卻區(qū)中用高水量氣-水混合物(高水量水霧)將鍍鋅后的帶材冷卻至發(fā)生轉變沸騰的溫度附近的溫度，然后在低溫冷卻區(qū)中用低水量氣-水混合物(低水量水霧)對帶材進行冷卻，并抑制轉變沸騰的發(fā)生。由于這些不同模式的冷卻，可對帶材進行冷卻而同時抑制轉變沸騰的發(fā)生。因此，在鍍鋅之后，鋼帶的溫度分布中不會存在任何不均勻的部分。這樣，可防止由于不均勻的溫度分布而產生的鋼帶的變形。
上述本發(fā)明顯然可以以許多種方式加以改變。這些改變不超出本發(fā)明的主旨和范圍，并且所有這些改進對本領域中的技術人員來說都是顯而易見的，且均包括在下述權利要求的范圍內。
權利要求
1．一種冷卻帶材的方法，包括使運行的帶材按順序穿過一個高溫冷卻區(qū)和一個低溫冷卻區(qū)，以在高溫冷卻區(qū)中用高水量的氣-水混合物冷卻帶材，然后在低溫冷卻區(qū)中用低水量的氣-水混合物冷卻帶材。
2．一種冷卻帶材的方法，包括使運行的帶材按順序穿過一個高溫冷卻區(qū)和一個低溫冷卻區(qū)，以在高溫冷卻區(qū)中用高水量的氣-水混合物將帶材冷卻到發(fā)生轉變沸騰的溫度附近的一個溫度，然后在低溫冷卻區(qū)中用低水量氣-水混合物冷卻帶材并同時抑制轉變沸騰的發(fā)生。
3．一種冷卻帶材的系統(tǒng)，包括構成冷卻區(qū)域的一個高溫冷卻區(qū)和一個低溫冷卻區(qū)，其中，在高溫冷卻區(qū)中用高水量氣-水混合物冷卻帶材，在低溫冷卻區(qū)中用低水量氣-水混合物冷卻帶材。
4．一種用于冷卻運行的帶材的系統(tǒng)，包括沿帶材的行進方向設置的一個高溫冷卻區(qū)和一個低溫冷卻區(qū)；一個設置在高溫冷卻區(qū)中的高水量氣-水混合冷卻器，用于以高水量的氣-水混合物將帶材冷卻到發(fā)生轉變沸騰的溫度附近的一個溫度；以及一個設置在低溫冷卻區(qū)中的低水量氣-水混合冷卻器，用于以低水量的氣-水混合物冷卻帶材并同時抑制轉變沸騰。
5．如權利要求4所述的冷卻帶材的系統(tǒng)，其特征在于，所述高水量氣-水混合冷卻器向帶材的兩面噴射高水量水霧，而低水量氣-水混合冷卻器向帶材的兩面噴射低水量水霧。
6．如權利要求4所述的帶材冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述高水量氣-水混合冷卻器包括許多垂直排列的噴管，每個噴管具有一個用于供應高水量的供水管和一個安裝在供水管內的供氣管，所述供水管沿帶材的寬度方向延伸并面對帶材表面地鉆有許多噴嘴孔，并且所述供氣管具有許多沿帶材寬度方向鉆設的噴嘴孔，以及低水量氣-水混合冷卻器包括許多垂直排列的噴管，每個噴管具有一個用于供應低水量的供水管以及一個安裝在供水管內的供氣管，所述供水管沿帶材的寬度方向延伸并鉆有許多面對帶材表面的噴嘴孔，同時所述供氣管具有許多沿帶材的寬度方向鉆設的噴嘴孔。
7．如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述高水量氣-水混合物的氣/水比率約為1500，而所述低水量氣-水混合物的氣/水比率約為5000。
8．如權利要求1或2所述的方法，還進一步包括在高溫冷卻區(qū)中將帶材冷卻到發(fā)生轉變沸騰的溫度附近的溫度；以及在低溫冷卻區(qū)中將帶材冷卻到一個預定的溫度。
9．如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的帶材穿過步驟包括以下的分步驟在所述高溫冷卻區(qū)中將帶材冷卻到約350℃，以及在所述低溫冷卻區(qū)中將帶材從大約350℃冷卻到一個預定溫度。
10．如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高水量氣-水混合物的氣/水比率約為1500，而所述低水量氣-水混合物的氣/水比率約為5000。
11．如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高溫冷卻區(qū)將帶材冷卻到約350℃，以及所述低溫冷卻區(qū)將帶材從約350℃冷卻到一個預定溫度。
12．一種用于向帶材上鍍鋅的鍍鋅系統(tǒng)，包括一個對帶材鍍鋅用的熱浸鍍鋅槽；一個對鍍鋅的帶材進行加熱的加熱器；一個浸漬被加熱的帶材的浸漬裝置；一個高溫冷卻區(qū)，它通過向帶材上噴射高水量的氣-水混合物來冷卻被浸漬的帶材；以及一個低溫冷卻區(qū)，它在帶材經過高溫冷卻區(qū)的冷卻后，通過向帶材上噴射低水量的氣-水混合物而冷卻被浸漬的帶材。
13．如權利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱浸鍍鋅槽中盛有熔融的鋅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于冷卻鋼帶的方法和系統(tǒng)。沿鋼帶的運行方向設置一個高水量噴霧冷卻器和一個低水量噴霧冷卻器。高水量噴霧冷卻器向鋼帶表面噴射高水量的水霧,以對鋼帶進行冷卻,隨后,低水量噴霧冷卻器向鋼帶表面噴射低水量的水霧,以對鋼帶進行冷卻,從而在對鋼帶進行冷卻的同時可抑制轉變沸騰的影響,以便防止在帶材上出現(xiàn)溫度分布不均勻的部分。
文檔編號C21D1/60GK1221041SQ9812276
公開日1999年6月30日 申請日期1998年12月4日 優(yōu)先權日1997年12月5日
發(fā)明者松田直彥, 永井孝典, 韓光熙, 李載榮, 李奏升 申請人:三菱重工業(yè)株式會社