鋼軌焊縫雙頻正火設(shè)備及工藝

2010年度國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎二等獎。 2100433B

主要完成人：郭晉龍

主要完成單位：呼和浩特鐵路局焊軌段

NCC系統(tǒng)設(shè)備主要包括高位水箱、水量分配器、霧冷卻區(qū)冷卻噴頭、快冷區(qū)、主冷區(qū)、精調(diào)區(qū)的高密度集管、供氣管路、側(cè)噴裝置、前后氣吹掃裝置、鋼結(jié)構(gòu)支架等。系統(tǒng)的部分構(gòu)成：冷卻水由高位水箱及其管路( 或增壓裝置)供應(yīng)到NCC 裝置中高密度集管和噴霧冷卻器, 對鋼板冷卻后, 冷卻水匯集至回水地溝內(nèi), 再回流到水處理系統(tǒng)。水處理系統(tǒng)進(jìn)行過濾冷卻處理后, 供給高位水箱, 形成回 路。

正火爐高位水箱及連接管路

在車間廠房外設(shè)置高位水箱, 通過管路與車間內(nèi)水量分配器相連接, 向車間內(nèi)提供冷卻用水。高位水箱底面距地面的高度為13m, 容積約為260m3, 高位水箱上表面設(shè)有通氣孔, 保證了高位水箱向水量分配器供水的穩(wěn)壓、穩(wěn)流、穩(wěn)量、排氣。設(shè)置高位水箱, 可以在保證冷卻系統(tǒng)大用水需求的同時, 減少水處理系統(tǒng)的供水能力, 節(jié)省投資和降低生產(chǎn)能耗。

高位水箱管路系統(tǒng)設(shè)來水(供水) 管、出水(給控冷設(shè)備供水)管、溢流管和排污管。溢流管, 保證來水的多余水溢流后, 回到水處理系統(tǒng),保證系統(tǒng)安全運行; 高位水箱出水管給車間內(nèi)水量分配器供水, 管路上配制手動蝶閥用于調(diào)試及檢修; 高位水箱底部排污管路并配制2 個排污閥, 為排污和檢修使用。

正火爐水量分配器及連接管路

水量分配器的主要作用是將高位水箱的冷卻用水均勻分配到各組冷卻集管。水量分配器布置于高密度集管對應(yīng)的正火爐出口輥道旁。

水量分配器有多根入水管, 以穩(wěn)定供水壓力和減少水壓不均。該裝置主要由鋼結(jié)構(gòu)支撐立柱和公稱通徑DN2000 的螺旋管加焊端部封頭組成; 設(shè)置人孔、排污孔、排氣孔,用于水量分配器清污和檢修。水量分配器有多根出水管分別給各冷卻器供水, 管路上設(shè)置有水流量的計量儀表, 各冷卻器的流量可以單獨調(diào)節(jié), 并由計算機進(jìn)行設(shè)定控制, 確保鋼板冷卻均勻, 防止鋼板發(fā)生翹曲。

正火爐高密度層流集管

高密度層流集管用于中厚規(guī)格正火鋼板出爐時的控制冷卻。集管采用U 形管層流形式, 其構(gòu)造簡單, 易于形成穩(wěn)定的水流狀態(tài)。上集管位于出爐輥道的上方的鋼結(jié)構(gòu)支架上, 下集管位于出爐輥道兩兩輥道之間的下方的鋼結(jié)構(gòu)支架上。

1) 上高密度集管由水箱、入水管和U 形管組成。該高密度集管通過入水管上開孔的合理設(shè)計, 可使集管橫向上水壓均勻, 從而保證U 形管的水流均勻。改變U 形管噴管的橫向間距或噴管直徑可以得到曲線型的橫向水量分布, 通過U 形管橫向位置上的交叉配置, 保證鋼板橫向冷卻均勻性。

2)下高密度集管布置在2個輥子之間, 由水箱、入口水管和圓管噴管組成, 4或5排管采用交叉布置, 提高鋼板橫向冷卻的均勻性; 噴管有一定傾角, 擴(kuò)大鋼板下表面的冷卻水沖擊區(qū), 提高了對鋼板下表面的冷卻能力。

正火爐噴霧冷卻器

噴霧冷卻器主要用于對正火后的薄鋼板進(jìn)行冷卻。噴霧冷卻器由入水管、外箱體、進(jìn)氣管、內(nèi)箱體和專用霧化噴嘴組成, 采取鋼板上、下表面對稱冷卻方式, 上噴霧冷卻器位于出爐輥道的上方的升降臺架上, 可跟隨壓緊防水輥一起升降, 根據(jù)鋼板厚度不同調(diào)整上冷卻器與鋼板的距離, 以保證合理的水量分布; 下噴霧冷卻器位于出爐輥道兩兩輥道之間下方的鋼結(jié)構(gòu)支架上。

通過霧化噴嘴的合理布置, 噴嘴霧化顆粒細(xì)小、彌散, 面分布均勻。通過霧化噴嘴的橫向間距分布設(shè)計、以及合理交叉配置, 保證鋼板橫向的均勻冷卻。

正火爐吹掃裝置

在冷卻區(qū)入口端和出口端分別安裝1 組氣吹掃裝置, 目的是限定冷卻區(qū), 防止鋼板表面殘留水對鋼板的不均勻冷卻, 保證冷卻區(qū)入口測溫儀的測溫精度, 前氣吹掃還防止冷卻水回流影響爐子壽命。

正火爐側(cè)噴裝置

在冷卻區(qū)內(nèi)設(shè)置若干組中壓水側(cè)吹噴嘴, 根據(jù)冷卻區(qū)的長度分散布置。主要作用是清掃鋼板表面熱水, 提高水的冷卻效果, 同時防止鋼板表面殘留水對鋼板的不均勻冷卻, 控制冷卻板形。

正火爐供氣管路及調(diào)節(jié)閥門

給氣霧冷卻器供氣, 并對氣壓和氣體流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。上設(shè)手動蝶閥、調(diào)節(jié)閥、減壓閥和過濾器等, 保證供氣壓力和流量達(dá)到工藝設(shè)定值。

正火爐鋼結(jié)構(gòu)框架

鋼結(jié)構(gòu)框架包括固定框架和移動框架。固定框架固定在設(shè)備基礎(chǔ)上, 由H 型鋼結(jié)構(gòu)支撐立柱、H型鋼平臺、斜梯、可拆卸走臺、安全攔桿等組成, 用于承載高密度上集管和高密度下集管、下氣霧噴頭、上部控制閥組和檢修平臺。移動框架通過升降調(diào)節(jié)機構(gòu)與固定框架連接, 用于對噴霧冷卻上噴頭和前吹掃裝置的提升 。

NCC控制冷卻系統(tǒng)的工作流程如下, 鋼板加熱出爐后, NCC 系統(tǒng)模型計算機根據(jù)鋼種、鋼板的規(guī)格(厚度、寬度、長度)及鋼板溫度, 自動設(shè)定冷卻工藝參數(shù)(水量、輥道速度、集管開啟組數(shù)等)。鋼板將進(jìn)入NCC 系統(tǒng)時, 開啟前氣吹掃,防止冷卻水回流入爐, 隨鋼板前進(jìn)依次開啟集管; 鋼板出NCC系統(tǒng)時, 開啟后氣吹掃, 清理鋼板表面的殘留冷卻水, 并逐漸關(guān)閉冷卻器, 直到鋼板完全離開NCC 冷卻區(qū)。鋼板冷卻可以采用連續(xù)通過式, 當(dāng)鋼板較厚時也可以在NCC系統(tǒng)控冷區(qū)域內(nèi)進(jìn)行往復(fù)擺動冷卻。

當(dāng)鋼板頭部通過安裝在入口位置的測溫儀時, 控制冷卻系統(tǒng)過程計算機根據(jù)所測得的鋼板開冷溫度以及正火爐二級服務(wù)器傳來的實測數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)設(shè)定計算, 鋼板出控冷系統(tǒng)后經(jīng)過安裝在出口位置以及稍后位置的測溫儀后, 過程計算機將記錄下該鋼板的冷卻水量、鋼板速度、開啟模式、終冷溫度、返紅溫度等實測值, 并根據(jù)這些實測值進(jìn)行模型自學(xué)習(xí); 自學(xué)習(xí)后的模型系數(shù)將用于同規(guī)格、同鋼種的下一塊鋼的設(shè)定計算 。