[发明专利]一种用于高线轧钢生产线的水箱喷嘴系统

说明书

本发明公开了一种用于在线对高线轧钢提供加速冷却处理的水箱喷嘴系统，其包括冷却空间、气浮模块、水雾喷嘴模块、水雾引导模块、轧钢监控模块和控制模块，由此解决现有高线水箱压力不足导致轧钢冷却不均匀的问题，同时借助气浮模块和水雾喷嘴模块相结合的方式，使得能够简化雾化降温结构，有利于制造和后续维护，且操作简单。

技术领域

本发明涉及轧钢生产领域，更具体地涉及用于轧钢控制冷却(TMCP)的水箱喷嘴系统。

背景技术

近年来，控制冷却技术在实际生产中得到迅速发展，冷却速率的提高和中低温区冷却使得大规模生产不同组织结构的高强热轧钢材成为了现实。其中，高线轧钢生产线的水箱喷嘴系统是高线轧钢生产线TMCP控制冷却工艺的重要组成部分。

目前，在国内的水箱喷嘴系统中，是使用同一内腔尺寸的冷却喷嘴布置在水箱内，由于高线水箱用冷却水压力较低(一般为3-4公斤)，冷却水无法将轧件在冷却喷嘴上托起，导致轧件在水箱内冷却后，阴阳面(上下面温差大)较为严重，不利于轧件表面温度的均匀，为满足线材表面温度均匀，设计时将恢复段增长，此种方法增加了投资，导致成本升高。

由此，现有技术中存在对用于高线轧钢生产线的水箱喷嘴系统进行改进的需求。

发明内容

针对上述问题，本发明公开了一种用于在线对高线轧钢提供加速冷却处理的水箱喷嘴系统，其包括冷却空间、气浮模块、水雾喷嘴模块、水雾引导模块、轧钢监控模块和控制模块。其中，所述轧钢监控模块被设置成利用红外光获取所述轧钢的外部尺寸，以及所述轧钢在所述冷却空间内的位置信息；所述气浮模块被设置成当所述轧钢在轧辊作用下进入所述冷却空间时，向所述轧钢的下表面施加向上的气体作用力，以使所述轧钢以悬浮的方式与所述轧辊保持在同一水平面上；所述水雾喷嘴模块被设置成使水箱内的冷却水以水雾的形式进入所述冷却空间，以与所述轧钢的上下表面发生接触；所述水雾引导模块被设置成引导所述水雾在所述冷却空间内按照预定路径朝向所述轧钢的上下表面运动，并且减小所述水雾的雾滴尺寸；以及所述控制模块被设置成根据所述轧钢的外部尺寸控制所述气浮模块提供的所述气体作用力，根据所述位置信息控制所述气浮模块仅在所述轧钢在所述冷却空间的覆盖区域上提供所述气体作用力，以及根据所述轧钢的外部尺寸控制所述水雾喷嘴模块的雾化效果和/或所述水雾引导模块对所述水雾雾滴的引导效果。通过这种设置，可以有效控制冷却水雾与轧钢表面的接触，从而可以避免现有技术中为改善冷却均匀性而可能需要设置的挡板等其他结构，有效降低系统的复杂性和自动化程度。

进一步地，所述轧钢监控模块包括第一红外传感组件和第二红外传感组件，所述第一红外传感组件设置在所述冷却空间外部以用于获取所述轧钢的外部尺寸，所述第二红外传感组件设置在所述冷却空间内部以用于获取所述轧钢在所述冷却空间内的位置信息。

所述第一红外传感组件包括两组红外传感单元，分别用于获取所述轧钢的水平表面图像和厚度表面图像。其中，所述红外传感单元被设置成：发射经方波调制的红外光并接收经所述轧钢表面反射的红外光，通过相位检测获得所述发射光和所述反射光之间的相位偏移和衰减，基于所述相位偏移和所述衰减计算所述红外光在所述红外传感单元与所述轧钢表面之间往返的飞行时间，并根据所述飞行时间获得所述红外传感单元与所述轧钢表面之间的距离，由此确定所述轧钢的表面的边界。

所述第二红外传感组件包括沿所述轧钢的传送方向等距设置的多个红外传感单元。

进一步地，所述气浮模块设置在所述冷却空间的下部，且包括多个高压气体喷嘴；所述高压气体喷嘴分别通过电磁阀与所述高压气源连接，以便能够借助所述控制模块根据所述轧钢的外部尺寸和所述位置信息对所述电磁阀进行控制，从而控制作用于所述轧钢表面上的所述气体作用力。