專利名稱：一種大型h型鋼軋后超快速冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于結(jié)構(gòu)用高性能H型鋼生產(chǎn)控制冷卻技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大型H 型鋼軋后超快速冷卻裝置。
背景技術(shù)：
H型鋼是一種理想的經(jīng)濟(jì)斷面型材，它與普通工字鋼相比，具有重量輕、性能好、規(guī) 格多、斷面經(jīng)濟(jì)合理、使用方便和節(jié)約金屬材料等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高層建筑、機(jī)械制造、 大型廠房、電站建設(shè)、機(jī)場、港口碼頭、隧道、地下鐵道、橋梁、船舶、運(yùn)輸車輛、高速公路、隧 道支護(hù)工程、海上石油平臺(tái)、簡易車庫、海濱度假房以及各種工程結(jié)構(gòu)件中。H型鋼具有兩翼緣內(nèi)表面平行、兩翼緣的端頭呈直角、金屬分布合理、剛性好、不易 彎曲、力學(xué)性能好、安裝簡便等優(yōu)點(diǎn)，因此用途較為廣泛。在工程中使用H型鋼，一般可節(jié)省 鋼材15% 40%，且可節(jié)省工時(shí)、縮短建設(shè)周期、提高效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、外表美觀，在國 外已普遍采用H型鋼代替普通工字鋼。H型鋼由于其斷面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在軋制及隨后在冷床上冷卻的過程中其各部分的溫 度分布不均勻，翼緣與腹板的結(jié)合部位溫度最高，向翼緣的端部逐漸降低。為了生產(chǎn)高強(qiáng)度 的H型鋼，目前普遍采用添加合金元素的方法，使得生產(chǎn)成本大幅增加；同時(shí)在H型鋼軋制 過程中整個(gè)斷面常常會(huì)出現(xiàn)不均勻的組織狀態(tài)，最終使H型鋼的綜合力學(xué)性能不能達(dá)到生 產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，無法滿足用戶的要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種可使H型鋼具有良好的組織狀態(tài)和力 學(xué)性能的大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種大型H型鋼軋后超快速冷卻 裝置，其特點(diǎn)是，包括上部固定有橫移軌道的軌道支座，在橫移軌道上設(shè)置具有冷卻臺(tái)架的 冷卻單元，在冷卻臺(tái)架的下方設(shè)置有橫移滾輪；所述的冷卻單元包括傳動(dòng)側(cè)冷卻單元和操 作側(cè)冷卻單元，傳動(dòng)側(cè)冷卻單元與操作側(cè)冷卻單元相對(duì)稱，所述的傳動(dòng)側(cè)冷卻單元和操作 側(cè)冷卻單元分別包括側(cè)噴嘴單元、上噴嘴單元和具有凹槽的側(cè)擋板；所述的側(cè)噴嘴單元包 括側(cè)噴嘴箱體及設(shè)置在其內(nèi)側(cè)的側(cè)噴嘴，所述的側(cè)擋板固定在冷卻臺(tái)架上，側(cè)噴嘴箱體固 定在側(cè)擋板的外側(cè)，側(cè)噴嘴與側(cè)擋板的凹槽相對(duì)應(yīng)；所述的上噴嘴單元設(shè)置在側(cè)擋板內(nèi)側(cè) 的上方，在輸送輥道的電機(jī)底座上設(shè)置有下噴嘴單元，所述的上噴嘴單元、側(cè)噴嘴單元和下 噴嘴單元分別與供水管相連接；在供水管上分別設(shè)置有電磁流量計(jì)、壓力傳感器和氣動(dòng)開 閉閥，所述的電磁流量計(jì)、壓力傳感器和氣動(dòng)開閉閥分別與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連接，在該超 快速冷卻裝置的入口處和出口處分別設(shè)置有測溫儀。為了實(shí)現(xiàn)冷卻單元的橫移，在傳動(dòng)側(cè)冷卻單元和操作側(cè)冷卻單元的冷卻臺(tái)架的下 方分別設(shè)置有橫移油缸或電動(dòng)推桿，橫移油缸或電動(dòng)推桿的缸體固定在生產(chǎn)現(xiàn)場的地基 上，橫移油缸或電動(dòng)推桿的頭部耳環(huán)連接在冷卻臺(tái)架的下方。所述的上噴嘴單元和側(cè)噴嘴單元分別通過分供水管與主供水管相連接，所述的下 噴嘴單元直接與主供水管相連接。
所述的分供水管通過金屬軟管與主供水管相連接。為了防止冷卻水流向成品萬能軋機(jī)，在超快速冷卻裝置的入口處設(shè)置有高壓水吹 掃裝置；所述的高壓水吹掃裝置包括具有噴嘴的供水管，所述的供水管與主供水管相連接。為了防止冷卻水殘留在H型鋼的上表面，在超快速冷卻裝置的出口處設(shè)置有高壓水和壓縮空氣吹掃裝置；所述的高壓水和壓縮空氣吹掃裝置包括具有噴嘴的供水管和具有 噴嘴的供氣管，供水管與主供水管相連接，供氣管與壓縮空氣管路相連接。為了防止H型鋼翹頭而導(dǎo)致超快速冷卻裝置損壞，在超快速冷卻裝置入口的前方 設(shè)置有防撞護(hù)梁，在防撞護(hù)梁的前方設(shè)置有熱金屬檢測器，所述的熱金屬檢測器與計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng)相連接。為了防止H型鋼在冷卻過程中偏離中心而導(dǎo)致冷卻不均勻，在側(cè)擋板的內(nèi)側(cè)設(shè)置 有楔形擋塊。為了保證H型鋼冷卻的均勻性，所述的上噴嘴單元、側(cè)噴嘴單元和下噴嘴單元的 噴嘴均采用扇形噴嘴。本發(fā)明的有益效果通過本發(fā)明的大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置，可在較短時(shí)間內(nèi)將具有較高溫度 的H型鋼冷卻到較低的溫度，利用相變強(qiáng)化、析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化機(jī)制，得到具有細(xì)小晶粒 的H型鋼組織狀態(tài)，最終使H型鋼具有良好的組織狀態(tài)，從而使其綜合力學(xué)性能得到顯著提 高。通過本發(fā)明的大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置生產(chǎn)的產(chǎn)品，其各項(xiàng)性能指標(biāo)全面滿足 國家標(biāo)準(zhǔn)GBl 1263-1998《熱軋H型鋼和剖分T型鋼》及相關(guān)國家或地區(qū)對(duì)H型鋼組織和性 能的要求。為企業(yè)降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明的超快速冷卻裝置的安裝位置示意圖；圖2是本發(fā)明的超快速冷卻裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2的A-A剖視圖；圖4是圖2的B-B剖視圖；圖中，1-成品萬能軋機(jī)，2-超快速冷卻裝置，3-輸送輥道，4-熱鋸，5-冷床，6_熱 金屬檢測器，7-高壓水和壓縮空氣吹掃裝置，8-高壓水吹掃裝置，9-防撞護(hù)梁，10-橫移軌 道，11-軌道支座，12-橫移滾輪，13-冷卻臺(tái)架，14-氣動(dòng)開閉閥，15-側(cè)噴嘴箱體，16-楔 形擋塊，17-操作側(cè)冷卻單元，18-側(cè)噴嘴單元，19-冷卻單元，20-下噴嘴單元，21-H型鋼， 22-上噴嘴單元，23-側(cè)擋板，24-側(cè)噴嘴，25-傳動(dòng)側(cè)冷卻單元，26-供水管，27-分供水管， 28-壓力傳感器，29-電磁流量計(jì)，30-主供水管，31-地基，32-橫移油缸或電動(dòng)推桿，33-缸 體，34-頭部耳環(huán)，35-底座，36-電機(jī)。
具體實(shí)施例方式如圖2、3、4所示，一種大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置，包括上部固定有橫移軌道 10的軌道支座11，在橫移軌道10上設(shè)置具有冷卻臺(tái)架13的冷卻單元19，在冷卻臺(tái)架13 的下方設(shè)置有橫移滾輪12 ；所述的冷卻單元19包括傳動(dòng)側(cè)冷卻單元25和操作側(cè)冷卻單元 17，傳動(dòng)側(cè)冷卻單元25與操作側(cè)冷卻單元17相對(duì)稱，所述的傳動(dòng)側(cè)冷卻單元25和操作側(cè) 冷卻單元17分別包括側(cè)噴嘴單元18、上噴嘴單元22和具有凹槽的側(cè)擋板23 ；所述的側(cè)噴 嘴單元18包括側(cè)噴嘴箱體15及設(shè)置在其內(nèi)側(cè)的側(cè)噴嘴24，所述的側(cè)擋板23固定在冷卻臺(tái)架13上，側(cè)噴嘴箱體15固定在側(cè)擋板23的外側(cè)，側(cè)噴嘴24與側(cè)擋板23的凹槽相對(duì)應(yīng)；所 述的上噴嘴單元22設(shè)置在側(cè)擋板23內(nèi)側(cè)的上方，在輸送輥道3的電機(jī)36底座35上設(shè)置 有下噴嘴單元20，所述的上噴嘴單元22、側(cè)噴嘴單元18和下噴嘴單元20分別與供水管26 相連接；在供水管26上分別設(shè)置有電磁流量計(jì)29、壓力傳感器28和氣動(dòng)開閉閥14，所述的 電磁流量計(jì)29、壓力傳感器28和氣動(dòng)開閉閥14分別與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連接，在該超快速 冷卻裝置2的入口處和出口處分別設(shè)置有測溫儀。為了實(shí)現(xiàn)冷卻單元19的橫移，在傳動(dòng)側(cè)冷卻單元25和操作側(cè)冷卻單元17的冷卻 臺(tái)架13的下方分別設(shè)置有橫移油缸或電動(dòng)推桿32，橫移油缸或電動(dòng)推桿32的缸體33固定 在生產(chǎn)現(xiàn)場的地基31上，橫移油缸或電動(dòng)推桿32的頭部耳環(huán)34連接在冷卻臺(tái)架13的下方。
所述的上噴嘴單元22和側(cè)噴嘴單元18分別通過分供水管27與主供水管30相連 接，所述的下噴嘴單元20直接與主供水管30相連接。所述的分供水管27通過金屬軟管與主供水管30相連接。為了防止冷卻水流向成品萬能軋機(jī)1，在超快速冷卻裝置2的入口處設(shè)置有高壓 水吹掃裝置8 ；所述的高壓水吹掃裝置8包括具有噴嘴的供水管，所述的供水管與主供水管 30相連接。為了防止冷卻水殘留在H型鋼21的上表面，在超快速冷卻裝置2的出口處設(shè)置有 高壓水和壓縮空氣吹掃裝置7 ；所述的高壓水和壓縮空氣吹掃裝置7包括具有噴嘴的供水 管和具有噴嘴的供氣管，供水管與主供水管30相連接，供氣管與壓縮空氣管路相連接。為了防止H型鋼21翹頭而導(dǎo)致超快速冷卻裝置2損壞，在超快速冷卻裝置2入口 的前方設(shè)置有防撞護(hù)梁9，在防撞護(hù)梁9的前方設(shè)置有熱金屬檢測器6，所述的熱金屬檢測 器6與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連接。為了防止H型鋼21在冷卻過程中偏離中心而導(dǎo)致冷卻不均勻，在側(cè)擋板23的內(nèi) 側(cè)設(shè)置有楔形擋塊16。為了保證H型鋼21冷卻的均勻性，所述的上噴嘴單元22、側(cè)噴嘴單元18和下噴嘴 單元20的噴嘴均采用扇形噴嘴。如圖1所示，使用時(shí)，將本發(fā)明的超快速冷卻裝置2安裝在成品萬能軋機(jī)1出口的 后方，H型鋼21在軋制出成品萬能軋機(jī)1后，直接進(jìn)入本發(fā)明的超快速冷卻裝置2進(jìn)行冷 卻，然后通過輸送輥道3運(yùn)行。當(dāng)達(dá)到熱鋸4后進(jìn)行切定尺，最后運(yùn)行到冷床5上進(jìn)行冷卻， 直到室溫。實(shí)施例在某廠的H型鋼成品萬能軋機(jī)后加裝了一套本發(fā)明的超快速冷卻裝置，其安裝 位置如圖1所示，該超快速冷卻裝置采用噴水冷卻方式。軋制的H型鋼的成品尺寸為 HM390X300X16X10j_t* Q345B。坯料先在二輥開坯機(jī)進(jìn)行軋制5道次，然后在UEU形 式的萬能粗軋機(jī)機(jī)組軋制5道次，最后在成品萬能軋機(jī)上軋制1道次。H型鋼在成品萬能軋機(jī)軋制后進(jìn)入本發(fā)明的超快速冷卻裝置進(jìn)行冷卻，超快速冷 卻裝置中的每組上噴嘴單元有兩個(gè)噴嘴，分別冷卻H型鋼的上部R角和上腹板，每組下噴嘴 單元有三個(gè)噴嘴，分別冷卻H型鋼的下部兩側(cè)的R角和下腹板；側(cè)噴嘴單元根據(jù)軋制的規(guī)格 橫移到間距為890mm的位置，并與軋制線對(duì)中。
本實(shí)施例的上噴嘴單元開啟了 3對(duì)，下噴嘴單元開啟了 12對(duì)，側(cè)噴嘴單元開啟了 16對(duì)，每對(duì)側(cè)噴嘴單元有20個(gè)噴嘴。 此時(shí)整個(gè)冷卻裝置的總水量為800m3/h，水壓為1. IMPa0坯料的出爐溫度為1100°C，經(jīng)過11道次軋制后，成品機(jī)架的出口溫度為翼緣 820°C、腹板780°C，軋制速度為3. 5m/s，超快速冷卻裝置的長度為13. 5m。經(jīng)超快速冷卻后， H型鋼的翼緣表面溫度為510°C，腹板的上表面溫度為480°C。冷卻至室溫，對(duì)H型鋼的組織性能進(jìn)行檢驗(yàn)，H型鋼的力學(xué)性能指標(biāo)為屈服強(qiáng)度 468MPa、抗拉強(qiáng)度570MPa，延伸率為22%。與不進(jìn)行超快速冷卻的同規(guī)格、同鋼種H型鋼產(chǎn) 品相比較，強(qiáng)度提高了將近80MPa，而延伸率稍有降低，金相組織為細(xì)晶粒的鐵素體+珠光 體+少量貝氏體，晶粒度的平均等級(jí)為9級(jí)，性能指標(biāo)完全滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB11263-1998《熱 軋H型鋼和剖分T型鋼》對(duì)H型鋼性能的要求。
權(quán)利要求
一種大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置，其特征在于，包括上部固定有橫移軌道的軌道支座，在橫移軌道上設(shè)置具有冷卻臺(tái)架的冷卻單元，在冷卻臺(tái)架的下方設(shè)置有橫移滾輪；所述的冷卻單元包括傳動(dòng)側(cè)冷卻單元和操作側(cè)冷卻單元，傳動(dòng)側(cè)冷卻單元與操作側(cè)冷卻單元相對(duì)稱，所述的傳動(dòng)側(cè)冷卻單元和操作側(cè)冷卻單元分別包括側(cè)噴嘴單元、上噴嘴單元和具有凹槽的側(cè)擋板；所述的側(cè)噴嘴單元包括側(cè)噴嘴箱體及設(shè)置在其內(nèi)側(cè)的側(cè)噴嘴，所述的側(cè)擋板固定在冷卻臺(tái)架上，側(cè)噴嘴箱體固定在側(cè)擋板的外側(cè)，側(cè)噴嘴與側(cè)擋板的凹槽相對(duì)應(yīng)；所述的上噴嘴單元設(shè)置在側(cè)擋板內(nèi)側(cè)的上方，在輸送輥道的電機(jī)底座上設(shè)置有下噴嘴單元，所述的上噴嘴單元、側(cè)噴嘴單元和下噴嘴單元分別與供水管相連接；在供水管上分別設(shè)置有電磁流量計(jì)、壓力傳感器和氣動(dòng)開閉閥，所述的電磁流量計(jì)、壓力傳感器和氣動(dòng)開閉閥分別與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連接，在該超快速冷卻裝置的入口處和出口處分別設(shè)置有測溫儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置，其特征在于在傳動(dòng)側(cè) 冷卻單元和操作側(cè)冷卻單元的冷卻臺(tái)架的下方分別設(shè)置有橫移油缸或電動(dòng)推桿，橫移油缸 或電動(dòng)推桿的缸體固定在生產(chǎn)現(xiàn)場的地基上，橫移油缸或電動(dòng)推桿的頭部耳環(huán)連接在冷卻 臺(tái)架的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置，其特征在于所述的上 噴嘴單元和側(cè)噴嘴單元分別通過分供水管與主供水管相連接，所述的下噴嘴單元直接與主 供水管相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置，其特征在于所述的分 供水管通過金屬軟管與主供水管相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置，其特征在于在超快 速冷卻裝置的入口處設(shè)置有高壓水吹掃裝置；所述的高壓水吹掃裝置包括具有噴嘴的供水 管，所述的供水管與主供水管相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置，其特征在于在超快速 冷卻裝置的出口處設(shè)置有高壓水和壓縮空氣吹掃裝置；所述的高壓水和壓縮空氣吹掃裝置 包括具有噴嘴的供水管和具有噴嘴的供氣管，供水管與主供水管相連接，供氣管與壓縮空 氣管路相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置，其特征在于在超快速 冷卻裝置入口的前方設(shè)置有防撞護(hù)梁，在防撞護(hù)梁的前方設(shè)置有熱金屬檢測器，所述的熱 金屬檢測器與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置，其特征在于在側(cè)擋板 的內(nèi)側(cè)設(shè)置有楔形擋塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置，其特征在于所述的上 噴嘴單元、側(cè)噴嘴單元和下噴嘴單元的噴嘴均采用扇形噴嘴。
全文摘要
一種大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置，屬于結(jié)構(gòu)用高性能H型鋼生產(chǎn)控制冷卻技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供一種可使H型鋼具有良好的組織狀態(tài)和力學(xué)性能的大型H型鋼軋后超快速冷卻裝置。本發(fā)明包括上部固定有橫移軌道的軌道支座，在橫移軌道上設(shè)置具有冷卻臺(tái)架的冷卻單元，在冷卻臺(tái)架的下方設(shè)置有橫移滾輪；冷卻單元包括側(cè)噴嘴單元、上噴嘴單元和具有凹槽的側(cè)擋板；側(cè)擋板固定在冷卻臺(tái)架上，側(cè)噴嘴箱體固定在側(cè)擋板的外側(cè)；上噴嘴單元設(shè)置在側(cè)擋板內(nèi)側(cè)的上方，在輸送輥道的電機(jī)底座上設(shè)置有下噴嘴單元，所述的噴嘴單元與供水管相連接；在供水管上分別設(shè)置有電磁流量計(jì)、壓力傳感器和氣動(dòng)開閉閥，在該超快速冷卻裝置的入口處和出口處分別設(shè)置有測溫儀。
文檔編號(hào)B21B45/02GK101804422SQ20101010842
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者葉光平, 吳結(jié)才, 吳迪, 孫維, 彭良貴, 王國棟, 程鼎, 蘇世懷, 袁龍兵, 趙憲明, 郭飛, 高俊國 申請(qǐng)人:東北大學(xué);馬鞍山鋼鐵股份有限公司