一种用于线材吐丝盘条后均匀冷却装置及其冷却方法与流程

本发明涉及线材轧后冷却技术领域，更具体地说，涉及一种用于线材吐丝盘条后均匀冷却装置及其冷却方法，特别是使用但不限于斯太尔摩冷却线的线材产线的吐丝后控制冷却。

背景技术：

线材产线的控制冷却方法很多，应用最广泛的是斯太尔摩冷却线，其冷却过程如下：吐丝机突出的线圈平铺在辊道上，辊道下方有数组风机，风机吹出的冷风经过风道进入辊道下方的风嘴，风嘴出口的冷风吹向辊道上的线圈，使线圈冷却。

但斯太尔摩冷却线的缺点在于易产生搭接点温度过高且调节能力有限，吐丝机吐出的线圈在辊道上的分布如图1所示，1为边部搭接点，线圈排列密集，2为线圈中部疏松区域，这种疏密不同的分布方式势必造成线圈边部冷却慢，中部冷却快，线圈边部温度高于中部温度，反映到产品性能上就会出现同一圈线材强度存在差别。

虽然斯太尔摩冷却线本身设计了调节手段，风道内部安装有佳灵装置，可调节佳灵角度控制边部与中部的风量比例，使边部风量大，中部风量小，减小由于线圈疏密造成的同圈温差，但即便如此，仍然不能消除这种温度不均匀状况。如图2、图3所示，由于现有风嘴结构是为等高的长条型，其进风口3宽度大于出风口4宽度，但经现场实测不同规格线圈边部比中部温度高100～150℃，终冷温度不同会造成边部与中部组织及晶粒度大小不一致，使产品性能不均匀。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种用于线材吐丝盘条后均匀冷却装置及其冷却方法，解决线材冷却过程的温度不均，尤其搭接点位置温度过高的问题，从而改善线材产品的性能均匀性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种用于线材吐丝盘条后均匀冷却装置，设于线材吐丝盘条的下方，且位于斯太尔摩冷却线上，包括风嘴，及设于风嘴进风口位置的水雾喷嘴；

所述风嘴的进风口至出风口设置呈渐收口结构，即为进风口宽度大于出风口宽度，包括中部风嘴，及分别设于中部风嘴两侧的边部风嘴，中部风嘴与边部风嘴之间通过倾斜隔板间隔，隔板的位置根据搭接点位置确定，保证搭接点位于边部风嘴吹扫范围内；

所述边部风嘴的出风口宽度大于中部风嘴的出风口宽度；

所述边部风嘴的进风口宽度大于或等于中部风嘴的进风口宽度；

所述中部风嘴的出风口长度小于线材吐丝盘条的直径；

所述水雾喷嘴具有数组，对称设于边部风嘴进风口的位置。

所述边部风嘴的出风口宽度是中部风嘴的出风口宽度的2～5倍。

所述中部风嘴的出风口长度是线材吐丝盘条直径的0.7～0.85倍。

所述倾斜隔板与风嘴垂直轴线的夹角为5～60°。

另一方面，一种用于线材吐丝盘条后均匀冷却方法，包括：

根据钢种及规格确定斯太尔摩冷却线上佳灵装置，及水雾喷嘴的组数、位置及流量大小，具体如下：

大规格线材，调整佳灵装置角度使边部风嘴风量加大，同时开启水雾喷嘴，调大其相应流量；

小规格线材，由于规格较细，通过调整佳灵装置角度使风嘴均匀出风，无需或少量开启水雾喷嘴；

对于不需开风嘴的缓冷钢种，为减小线材吐丝盘条搭接位置温度过高，通过开启少量水雾喷嘴对搭接位置进行水雾冷却。

所述开启水雾喷嘴，具体为打开对应的冷却水开关，调节流量调节阀开度，满足水流量要求，再开启风机，待稳定后，吐丝机开始生产。

所述水雾喷嘴流量密度为每分钟0～30l/m²。

本发明所提供的一种用于线材吐丝盘条后均匀冷却装置及其冷却方法，本发明的冷却系统配合风机和佳灵装置在任意位置对线圈温差进行调节，风嘴结构简洁高效，与现有辊道系统可以无缝对接，操作与维护都十分方便，更重要的是在同样佳灵角度的情况下能够提升盘条边部冷却速度，充分利用风机能力；与边部水雾喷嘴组合可以实现极限规格盘条的均匀冷却问题，相较于气雾喷嘴而言装置更为简化，不需要引入压缩空气管路。通过本发明能够明显改善风冷盘条同圈温差过大问题，产品性能均匀稳定。

附图说明

图1是线材吐丝盘条在运输辊道上的示意图；

图2是现有风嘴结构的示意图；

图3是图2中风嘴结构的侧视图；

图4是本发明冷却装置的主视图；

图5是图4中冷却装置的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合附图4至图5所示，本发明所提供的一种用于线材吐丝盘条后均匀冷却装置，设于线材吐丝盘条7的下方，且位于斯太尔摩冷却线上，包括风嘴，及设于风嘴进风口位置的水雾喷嘴8。

较佳的，所述风嘴的进风口至出风口设置呈渐收口结构，即为进风口宽度大于出风口宽度，包括中部风嘴9，及分别设于中部风嘴9两侧的边部风嘴10，中部风嘴9与边部风嘴10之间通过倾斜隔板11间隔，倾斜隔板11与风嘴垂直轴线的夹角为5～60°。

较佳的，所述边部风嘴出风口12宽度是中部风嘴出风口13宽度的2～5倍。

较佳的，所述边部风嘴进风口14宽度需大于或等于中部风嘴进风口15宽度。

较佳的，所述中部风嘴出风口13长度是线材吐丝盘条7直径的0.7～0.85倍。

较佳的，所述水雾喷嘴8具有单个或者数组，对称设于边部风嘴进风口14的位置，可针对不同钢种的冷却工艺选择开启或关闭，开启的流量大小可以调节。

本发明冷却装置沿线材吐丝盘条7运行方向每7个为一组，每个冷却装置置于相连辊道间隙位置。每组的冷却装置可安装于同一框架上，相邻风嘴的进风口间缝隙采用钢板焊接密封，保证风机风量只能从风嘴吹出，可根据产线长短布置不同组数的冷却装置。

当风机吹出的冷风从风嘴进风口进入，由于风嘴是渐收口结构，保证了冷风从风嘴进风口到出风口的风速增加，提高冷却效果，同时，由于中部风嘴进风口15和中部风嘴出风口13相对较窄，风阻较大，而边部风嘴进风口14和边部风嘴出风口12相对较宽，风阻较小，因此冷风更容易从边部风嘴10吹出，在佳灵装置角度不变的情况下通过风嘴结构设计增强了线材吐丝盘条7边部冷却效果，中间风嘴9和边部风嘴10之间的倾斜隔板11对边部风嘴10出风起到了导流作用，增加边部风嘴10的冷却风量和冷却能力，对于极限大规格线材吐丝盘条7边部过热问题，通过风嘴结合水雾喷嘴8冷却使线材吐丝盘条7温度均匀，水雾小液滴遇高温线材汽化带走大量热量，促使搭接点位置的线材冷却速度提高，同时水雾会降低边部辊道的表面温度，辊道与线圈的热传导散热加剧也导致线材搭接部位冷却速度提高。由于边部风嘴出风口12相对较宽，因此水雾经边部风嘴出风口12后更易弥散分布，均匀喷吹到线材表面，避免局部过冷。

本发明还提供了一种用于线材吐丝盘条后均匀冷却方法，包括：

根据钢种及规格确定斯太尔摩冷却线上佳灵装置，及水雾喷嘴的组数、位置及流量大小，具体如下：

大规格线材，调整佳灵装置角度使边部风嘴10风量加大，同时开启水雾喷嘴8，调大其相应流量。

小规格线材，由于规格较细，通过调整佳灵装置角度使风嘴均匀出风，无需或少量开启水雾喷嘴8。

对于不需开风嘴的缓冷钢种，为减小线材吐丝盘条7搭接位置温度过高，通过开启少量水雾喷嘴8对搭接位置进行水雾冷却。

较佳的，所述水雾喷嘴8流量密度为每分钟0～30l/m²。

较佳的，对需要开启水雾喷嘴8的工艺，具体为打开对应的冷却水开关，调节流量调节阀开度，满足水流量要求，再开启风机，待稳定后，吐丝机开始生产。

根据现场实际，产线长度100m，线材吐丝盘条7直径1.3m，本发明冷却装置共设置30组，中部风嘴进风口15宽度等于中部风嘴出风口13宽度为25mm，边部风嘴出风口12宽度是中部风嘴出风口13宽度4倍为100mm，边部风嘴进风口14宽度为150mm，中部风嘴出风口13长度是线材吐丝盘条7直径的0.76倍为1m，倾斜隔板11与风嘴垂直轴线的夹角为25°，边部风嘴进风口14位置上的水雾喷嘴8均设置4个，水雾喷嘴8流量密度为17l/m²·min，压力为2bar。

使用红外线测温仪对不同钢种集卷位置盘条同圈温差进行检测，线圈边部与中部温差由未使用本发明冷却装置时的100～150℃降低至30～70℃，同圈温度均匀性改善明显。本发明的实施例具体如下：

实施例1：直径φ5.5mm某硬线盘条，吐丝温度880℃，只使用风嘴，不使用水雾喷嘴8，实测同圈温差为55℃。

实施例2：直径φ8mm冷镦钢盘条，吐丝温度840℃，缓冷不开风机，使用12组水雾喷嘴8，每个冷却装置上边部风嘴进风口14位置安装1个水雾喷嘴8，水雾喷嘴8流量密度为17l/m²·min，实测同圈温差为70℃。

实施例3：直径φ14mm某硬线盘条，吐丝温度860℃，使用8组水雾喷嘴8，每个冷却装置上边部风嘴进风口14位置安装2个水雾喷嘴8，水雾喷嘴8间距80mm，水雾喷嘴8流量密度为10l/m²·min，实测同圈温差为50℃。

实施例4：直径φ24mm某硬线盘条，吐丝温度910℃，使用16组水雾喷嘴8，每个冷却装置上边部风嘴进风口14位置安装3个水雾喷嘴8，水雾喷嘴8间距60mm，水雾喷嘴8流量密度为15l/m²·min，实测同圈温差为45℃。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。