热轧型钢轧后冷却防氧化装置的制作方法

本发明属于金属轧制用冷却装置领域，具体涉及一种热轧型钢轧后冷却防氧化装置。

背景技术：

1、热轧型钢是一种广泛使用的钢铁材料，具有性能优秀、使用方便、经济成本低等优点，在建筑领域作为结构用钢广泛使用。热轧型钢在轧后通过快速冷却可细化晶粒，提升力学性能，减少其他合金元素的添加，进一步降低成本。

2、然而，由于型钢断面形状复杂，在冷却过程中容易出现冷却不均的问题，往往会导致型钢力学性能下降、残余应力集中，甚至出现严重的尺寸外形缺陷；此外，冷却之后冷却水极易在型钢表面残留，造成红锈等表面质量缺陷。

3、目前，为了提高型钢轧后冷却速率与均匀性，改善型钢力学性能，业界已进行了诸多研究。

4、现有技术中，公开号为cn117123630b的中国专利申请公开了一种厚重h型钢控制冷却系统，侧喷水组件可水平滑动，上喷水组件可上下升降。但其上喷水组件仅能整体升降，无法在宽度方向上独立调整各上喷嘴的喷射落点，面对翼缘宽度差异较大的规格时，难以保证上翼缘全宽方向的冷却均匀性；且仅针对h型钢设计，无法适配角钢、槽钢、球扁钢等非h型截面品种。公开号为cn101804422b的中国专利申请公开了一种大型h型钢轧后超快速冷却装置，侧喷嘴可水平横移，但上喷嘴固定不动，规格适应范围有限，且仅适用于h型钢。公开号为cn103357678b的中国专利申请公开了一种铸轧h型钢冷却装置，出口处设有风挡板吹扫残留水，但其上、下、侧喷嘴均为固定安装，仅可绕喷管轴线转动，无法进行升降或横移调节，规格适应能力有限。公开号为cn106001135b的中国专利申请公开了一类型钢轧机对中冷却装置，设有空气喷嘴吹扫圆角处冷却水，但喷嘴均固定安装在耐磨腔内，无法根据型钢规格变化调整喷射位置和距离。

5、当前工程应用对型钢的需求呈现出多种类、多规格趋势，这对型钢冷却设备的工艺灵活性与种类规格适用性提出了更高的要求。然而，现有型钢冷却装置存在以下共性不足：

6、其一，喷嘴调节自由度不足。现有装置大多仅能实现侧喷嘴的水平横移或上喷嘴的整体升降，缺少上喷嘴在型钢宽度方向上的独立横移调节能力，导致面对翼缘宽度差异较大的型钢规格时，上翼缘全宽方向的冷却均匀性难以保证；同时，现有装置的喷嘴调节维度与型钢断面形状之间缺乏解耦关系，无法通过同一套可调机构适配h型钢、工字钢、槽钢、角钢、球扁钢等不同断面形状的型钢品种。

7、其二，表面质量控制手段缺失。现有装置大多仅关注冷却均匀性与力学性能，对冷却后残水造成的红锈等表面质量缺陷缺乏有效治理手段；少数设置吹扫装置的现有技术（如cn103357678b、cn106001135b），其吹扫功能仅作为冷却的辅助手段，未将入口预润湿与出口气水复合吹扫相结合形成完整的表面质量控制体系。

8、其三，设备防护与多品种适配难以兼顾。现有型钢冷却装置大多仅针对单一种类、少数规格的型钢产品设计，面对当前多种类、多规格型钢的冷却需求，无法在保证冷却均匀性的同时实现快速换规格生产，且喷嘴距离型钢表面较近时存在被翘头型钢撞击损坏的风险。

9、因此，有必要设计出一种新的热轧型钢轧后冷却防氧化装置，以解决当下型钢冷却装置仅针对单种型钢、少数规格的核心痛点。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可适配多种类（h型钢、工字钢、槽钢、角钢、球扁钢等）、多规格热轧型钢的轧后冷却防氧化装置，同时解决现有设备冷却不均、表面质量差的问题。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种热轧型钢轧后冷却防氧化装置，该装置包括布置于型钢输送辊道装置6两侧的侧向冷却系统1、布置于型钢输送辊道装置6上方的上部冷却系统2、布置于型钢输送辊道装置6下方的下部冷却系统3，还包括入口预润湿系统4以及出口气水吹扫系统5；

4、上部冷却系统2包括升降装置21、上喷嘴横移装置22以及上喷嘴单元23；其中，升降装置21至少有两组，沿型钢输送方向分设在型钢输送辊道装置6的两侧；上喷嘴横移装置22有多组，沿型钢输送方向间隔设置在升降装置21上；上喷嘴单元23对应设置在各组上喷嘴横移装置22上；

5、升降装置21包括固设在安装基础上的升降基座211、设置在升降基座211上的升降油缸212、设置在升降油缸212上并由升降油缸212驱动的升降平台213，升降基座211与升降平台213之间设有导向机构214；

6、上喷嘴横移装置22包括设置在升降平台213上的导向座221，导向座221内插装有可沿导向座221轴向滑动的导向筒222，导向筒222上设有齿条223；减速电机224设置在升降平台213上，其输出端设有与齿条223相啮合的齿轮225以驱动导向筒222移动；

7、上喷嘴单元23包括穿设在导向筒222内的上水管231，上水管231上间隔设有多个上喷嘴232，各上喷嘴232的喷嘴轴线与上水管231的水管轴线间夹角为30°～60°；

8、相邻两组上喷嘴单元23的喷嘴朝向相反，沿型钢输送方向呈交替布置；

9、入口预润湿系统4与出口气水吹扫系统5分别设置在型钢输送辊道装置6的冷却入口端以及冷却出口端，其中入口预润湿系统4包括可升降的喷淋横梁41以及沿垂直型钢输送方向布置的多个入口喷嘴42，出口气水吹扫系统5包括可升降的喷吹横梁51以及沿垂直型钢输送方向布置的多个气嘴52。

10、进一步，侧向冷却系统1包括横移装置11、侧喷嘴安装架12以及侧喷嘴单元13；其中，

11、横移装置11包括多个导轨111，各导轨111分别设置于相邻两套型钢输送辊道装置6间的间隙处，并通过导轨基座112沿垂直于型钢输送方向固设于安装基础上；各导轨111上相对设置有两个横移小车113，各横移小车113分别与一横移液压缸114相连，由横移液压缸114驱动其沿导轨111做相向或背向移动；

12、侧喷嘴安装架12至少有两个，沿型钢输送方向延伸并分设在型钢输送辊道装置6的两侧，各侧喷嘴安装架12对应安装于相应侧的横移小车113上，并由相应侧的横移液压缸114驱动其沿垂直于型钢输送方向移动；

13、侧喷嘴单元13包括间隔设置在侧喷嘴安装架12上的安装管131，各安装管131上均设有多个侧上喷嘴132与多个侧下喷嘴133，各侧上喷嘴132以及各侧下喷嘴133的喷嘴轴线与安装管131的水管轴线间夹角为30°～60°。

14、进一步，各安装管131均分隔成上、下两个独立的供水管路，其中各侧上喷嘴132由上供水管路供水，各侧下喷嘴133由下供水管路供水。

15、进一步，入口预润湿系统4还包括入口横梁安装架43与第一提升液压缸44，入口横梁安装架43固设在型钢输送辊道装置6冷却入口端的安装基础上，喷淋横梁41的两端通过第一导向轮45设置在入口横梁安装架43的导向槽内，喷淋横梁41的端头伸出入口横梁安装架43并与第一提升液压缸44相连。

16、进一步，喷淋横梁41的下侧设有入口进水管46，多个入口喷嘴42间隔设置在入口进水管46上；各入口喷嘴42朝轧制方向倾斜。

17、进一步，出口气水吹扫系统5还包括出口横梁安装架53与第二提升液压缸54，出口横梁安装架53固设在型钢输送辊道装置6冷却出口端的安装基础上，出口横梁安装架53的两端通过第二导向轮55设置在出口横梁安装架53的导向槽内，喷吹横梁51的端头伸出出口横梁安装架53并与第二提升液压缸54相连。

18、进一步，喷吹横梁51的下侧设有出口进气管56，多个气嘴52间隔设置在出口进气管56上。

19、进一步，喷吹横梁51的下侧还设有出口进水管57，多个出口喷嘴58间隔设置在出口进水管57上。

20、进一步，下部冷却系统3包括下进水管31以及设置在下进水管31上的多个下喷嘴32，下进水管31有多个，间隔设置在各套输送辊道装置6内的相邻两个辊子61之间。

21、进一步，各下进水管31上的下喷嘴32至少有三个，分别与下进水管31的水平轴线呈30°～60°、90°、120°～150°倾斜布置。

22、进一步，侧喷嘴安装架12上设有用以穿过导向筒222的让位槽121。

23、进一步，多组上喷嘴横移装置22沿型钢输送方向均匀间隔设置在升降装置21上。

24、进一步，多个上喷嘴232均匀间隔设置。

25、进一步，侧喷嘴安装架12上位于冷却入口端和冷却出口端的两端设有导向辊122。

26、进一步，多个侧喷嘴单元13沿型钢输送方向均匀间隔设置在侧喷嘴安装架12上。

27、进一步，多个下进水管31沿型钢输送方向均匀间隔设置。

28、本发明的有益效果在于：

29、（1）本方案通过侧向冷却系统中的横移装置、上部冷却系统中的升降装置与上喷嘴横移装置，构建了“侧喷嘴横移+上喷嘴升降+上喷嘴独立横移”的三维调节体系。三者相互独立，使喷嘴群可根据型钢断面形状和规格尺寸进行三维重构。相较于现有技术上喷嘴仅能整体升降的方案，本方案可精确控制上喷嘴的喷射落点，保证了宽翼缘型钢上翼缘全宽方向的冷却均匀性。

30、（2）本方案通过三维调节体系，使同一套装置可适配h型钢、工字钢、槽钢、角钢、球扁钢等多种断面形状的型钢。相较于现有技术仅针对单一品种设计的冷却装置，本方案实现了多种类、多规格型钢的通用。

31、（3）本方案通过入口预润湿系统与出口气水吹扫系统共同构成表面质量控制体系。入口预润湿系统使型钢入水前表面状态趋于一致；出口气水吹扫系统先进行冷却收尾，再由气嘴喷出高压压缩空气将残留积水强制吹除。相较于现有技术中吹扫仅作为冷却辅助手段的方案，本方案从根源上防止红锈生成，显著改善表面质量。

32、（4）相邻两组上喷嘴单元的喷嘴朝向相反，沿型钢输送方向呈交替布置，可消除单一方向喷射产生的冷却盲区，使型钢上表面沿长度方向获得全覆盖均匀冷却。各安装管均分隔成上、下两个独立供水管路，可根据型钢翼缘高度分别调节侧上喷嘴与侧下喷嘴的喷射压力和流量，使冷却水精准覆盖型钢侧面不同区域。

33、总的来说，本方案通过“侧喷嘴横移+上喷嘴升降+上喷嘴独立横移”的三维调节体系，可精确控制上喷嘴喷射落点，保证宽翼缘型钢冷却均匀性，并使同一套装置适配h型钢、工字钢、槽钢、角钢、球扁钢等多种类、多规格型钢。同时通过入口预润湿系统与出口气水吹扫系统构成表面质量控制体系，从根源上防止红锈生成，显著改善了表面质量。

34、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。