一种气雾冷却系统的制作方法

1.本实用新型涉及钢板热轧技术领域，尤其涉及一种气雾冷却系统。


背景技术：

2.热轧试验机一般需要配置冷却系统，使试验轧件在轧制后以一定的速度进行冷却，达到改变其物理性能的目的，为开发新的产品提供合理工艺。
3.现有的绝大部分热轧试验机都采用了水幕冷却的方式，但是单纯使用水冷不可避免的会在高温轧件表面形成一道汽膜，导致换热效率降低。而采用气雾冷却是借助压缩空气的辅助，让液体雾化成极微小的液滴，喷淋到高温轧件表面，对其进行冷却，具有冷却速度调节范围更广、冷却更均匀的特点，特别适合与试验轧机采用，同时气雾冷却可以很好的破坏汽膜，从而提高换热效率。
4.但现有的气雾冷却系统调节手段少、控制精度低、响应速度慢等问题。


技术实现要素：

5.鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种气雾冷却系统，用以解决现有的气雾冷却系统调节手段少、控制精度低、响应速度慢的问题。
6.本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：
7.本实用新型提供了一种气雾冷却系统，包括水箱、供水装置、供气装置、喷射梁、喷嘴和电控装置；所述供水装置包括上层供水装置和下层供水装置，所述上层供水装置和所述下层供水装置通过所述电控装置分别控制；所述供气装置包括上层供气装置和下层供气装置，所述上层供气装置和所述下层供气装置通过所述电控装置分别控制；所述喷射梁包括上喷射梁和下喷射梁，所述上喷射梁和所述下喷射梁的内部均设有沿喷射梁长度方向的第一管路和第二管路，所述第一管路与所述供水装置连接，所述第二管路与所述供气装置连接。
8.可选地，所述上层供水装置和所述下层供水装置均包括沿水的流动方向依次设置的截止阀、供水伺服泵组、止回阀、水过滤器、水路压力传感器、水路流量计和水支路气动球阀；所述上层供气装置和所述下层供气装置均包括沿气的流动方向依次设置的空气过滤器、气路调节阀、气路流量计、气路压力传感器和气支路电磁球阀。
9.可选地，还包括液位传感器和补水气动球阀；所述液位传感器用于检测所述水箱内的液位，所述电控装置用于控制所述补水气动球阀的开闭。
10.可选地，所述喷嘴设于所述喷射梁上，所述喷射梁安装所述喷嘴的表面倾斜设置，所述喷射梁的倾斜方向与轧件的行进方向相反。
11.可选地，所述喷射梁的倾斜角度为8
°‑
12
°
。
12.可选地，所述上喷射梁上设有一排所述喷嘴，所述下喷射梁上设有两排所述喷嘴。
13.可选地，所述上喷射梁和所述下喷射梁的数量均为9根。
14.可选地，所述上喷射梁可升降调节。
15.可选地，所述气支路电磁球阀与所述水支路气动球阀的数量相同，且工作状态一致。
16.可选地，所述供水伺服泵组包括伺服电机和水泵，所述伺服电机用于驱动所述水泵。
17.本实用新型至少可实现如下有益效果之一：
18.(1)本实用新型的水路压力传感器、供水伺服泵组和电控装置构成水压闭环系统，对水压进行控制，可根据工艺的需要任意设定或调节工作水压，由伺服电机快速响应，完成对参数的精确控制。
19.(2)本实用新型的水路流量计、供水伺服泵组、电控装置构成水流量闭环系统，对水流量进行控制，可根据工艺的需要任意设定或调节工作水流量，由伺服电机快速响应，完成对参数的精确控制。
20.(3))本实用新型的气路压力传感器、气路调节阀和电控装置构成气压闭环系统，对气压进行控制，可根据工艺的需要任意设定或调节工作气压，由气路调节阀快速响应，完成对参数的精确控制。
21.(4)本实用新型通过设置下层供水系统、下层供气系统、上层供水系统和上层供气系统，实现了上层和下层分别控制，并可以远程选择投入工作的喷射梁组合，同时可以对水压、水流量、气压进行闭环控制与数据采集。通过不同的参数组合实现不同的冷却效果，进而控制冷却速度，对经常变化规格的热轧实验具有很好的适应性，对于开发新产品工艺、理论研究等提供宽域冷却支持。
22.(5)本发明通过将喷射梁安装喷嘴的表面倾斜设置，增大了喷射出的气雾与轧件的接触面积，从而提高换热效率，进而提高冷却速度，保证具有良好的冷却效果。
23.(6)本发明通过在上喷射梁上设置一排喷嘴，在下喷射梁上设置两排喷嘴，能够提高对轧件下表面的冷却效果，进而提高对整个轧件的冷却效果，并且能够使轧件上表面和下表面的冷却速度接近或相同，提高整个轧件温度的均匀性，进而提高轧件的综合性能。
24.本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
25.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
26.图1为本实用新型的气雾冷却系统原理图；
27.图2为本实用新型的气雾冷却系统结构示意图；
28.图3为本实用新型的喷射梁结构示意图；
29.图4为图3的喷射梁纵截面示意图。
30.附图标记：
31.1-水箱；2-截止阀；3-软连接；4-供水伺服泵组；5-液位传感器；6-止回阀；7-温度传感器；8-水过滤器；9-水路压力传感器；10-水路流量计；11-水支路气动球阀；12-气支路
电磁球阀；13-气路压力传感器；14-气路流量计；15-气路调节阀；16-空气过滤器；17-补水气动球阀；18-上层喷嘴；19-下层喷嘴；20-传送辊道；21-第一管路；22-第二管路；23-混合腔；24-喷射口；α-倾斜角度。
具体实施方式
32.下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。
33.本实用新型的一个具体实施例，公开了一种气雾冷却系统。该气雾冷却系统包括水箱1、供水装置、供气装置、喷射梁、喷嘴和电控装置。
34.供水装置包括上层供水装置和下层供水装置，上层供水装置和下层供水装置通过电控装置分别控制。
35.如图1所示，上层供水装置和下层供水装置均包括沿水的流动方向依次设置的的截止阀2、供水伺服泵组4、止回阀6、水过滤器8、水路压力传感器9、水路流量计10、水支路气动球阀11和喷射梁。
36.具体地，供水伺服泵组4包括伺服电机和水泵，伺服电机驱动水泵。水泵的入口和出口与管路之间均采用橡胶实现软连接3。本实施例通过采用橡胶软连接的方式，能够使管路具有良好的密闭性，从而保证水泵的抽水量。
37.供水装置具有如下功能：
38.(1)水压闭环控制：通过由水路压力传感器9(记录和采集数据)、供水伺服泵组4和电控装置构成的闭环系统对下层水压进行控制，可根据工艺的需要任意设定或调节工作水压，由伺服电机快速响应，完成对参数的精确控制。
39.(2)水流量闭环控制：通过由水路流量计10(记录和采集数据)、供水伺服泵组4、电控装置构成的闭环系统对下层水流量进行控制，可根据工艺的需要任意设定或调节工作水流量，由伺服电机快速响应，完成对参数的精确控制。
40.(3)可以根据实验工艺需要选择投入工作的下层喷射梁组合，分别由水支路气动球阀11的开闭来实现。
41.供气装置包括上层供气装置和下层供气装置，上层供气装置和下层供气装置通过电控装置分别控制。
42.如图1所示，上层供气装置和下层供气装置均包括沿气的流动方向依次设置的空气过滤器16、气路调节阀15、气路流量计14、气路压力传感器13和气支路电磁球阀12。
43.供气装置具有如下功能：
44.(1)气压闭环控制：通过由气路压力传感器13、气路调节阀15和电控装置构成的闭环系统对下层气压进行控制，可根据工艺的需要任意设定或调节工作气压，由气路调节阀15快速响应，完成对参数的精确控制。
45.(2)可以根据实验工艺需要选择下层投入工作的喷射梁组合，分别由气支路电磁球阀12的开闭来实现。
46.如图2所示，本实施例的气雾冷却系统还包括传送辊道20，传送辊道20用于输送轧件。喷嘴设于喷射梁上，用于向轧件喷射冷却介质。
47.如图3和图4所示，喷射梁包括上喷射梁和下喷射梁，上喷射梁和下喷射梁的内部均设有沿喷射梁长度方向的第一管路21和第二管路22。第一管路21与供水装置连接，用于输送水。第二管路22与供气装置连接，用于输送压缩空气。每个喷嘴均与第一管路和第二管路连通。
48.喷嘴包括混合腔23和喷射口24，混合腔23与第一管路21和第二管路22均连通，来自第一管路的水和来自第二管路的压缩空气在混合腔23内混合后通过喷射口24喷出。现有的冷却介质通常仅为水，向高温轧件表面喷水后，会在轧件表面形成一层气膜，降低换热效率。而气雾可以破坏这一层气膜，从而提高换热效率，同时气雾冷却的冷却速度调节范围更广。通过设置混合腔，一方面，能够使水和压缩空气充分混合后以气雾形态喷出；另一方面，能够使喷射出的气雾更加均匀稳定，从而保证冷却效果的稳定性。
49.在一种优选的实施方式中，如图4所示，喷射梁安装喷嘴的表面倾斜设置，倾斜角度α为8
°‑
12
°
，优选为10
°
。倾斜角度是指喷射梁安装喷嘴的表面与相对的另一表面之间的夹角。
50.本实施例通过将喷射梁安装喷嘴的表面倾斜设置，增大了喷射出的气雾与轧件的接触面积，从而提高换热效率，进而提高冷却速度，保证具有良好的冷却效果。
51.具体而言，如图2所示，喷射梁的倾斜方向与轧件的行进方向相反，从而进一步增大了冷却介质与轧件的反向力，提高换热效率，提高冷却速度。
52.需要说明的是，喷射梁的倾斜角度需要精确控制，这是因为：倾斜角度大，水平分力大，导致朝向轧件的冷却介质的喷射力小，冷却效果差；倾斜角度小，反向的力不够大，冷却效果也差。将喷射梁的倾斜角度α控制为8
°‑
12
°
，既能保证朝向轧件具有足够的喷射力，又能保证具有足够的反向力，从而实现对轧件良好的冷却效果。
53.考虑到轧件在传送辊道上输送，冷却介质只能通过辊和辊之间的间隙来进行冷却，因而轧件的下表面冷却效果不佳。基于上述考虑，在一种可能的实施方式中，上喷射梁上设有一排喷嘴，下喷射梁上设有两排喷嘴。通过上述设置，能够提高对轧件下表面的冷却效果，进而提高对整个轧件的冷却效果，并且能够使轧件上表面和下表面的冷却速度接近或相同，提高整个轧件温度的均匀性，进而提高轧件的综合性能。
54.另外，在一种优选的实施方式中，上喷射梁可升降调节，下喷射梁固定。具体地，上喷射梁和下喷射梁的数量均为9根，每根喷射梁布置的喷嘴数量为10个，喷射梁安装喷嘴的表面倾斜角度为10
°
，朝向入口侧。通过控制水压、气压、以及不同喷射梁的通断选择来达到控制轧件冷却速度的目的。
55.需要说明的是，每根喷射梁对应的气支路电磁球阀12与水支路气动球阀11的工作状态需要一致。上下气路一般仅采用压力闭环控制，不采用流量闭环控制。
56.在一种优选的实施方式中，气雾冷却系统还包括补水气动球阀17和液位传感器5。液位传感器5用于检测水箱1内的液位。当液位传感器5检测到水箱1内的液位低于设定的最低液位时，电控装置控制打开补水气动球阀17进行补水；当液位传感器5检测水箱1内的液位高于设定的最高液位时，电控装置控制关闭补水气动球阀17停止补水。
57.主要技术参数如下：
58.下层水泵额定流量：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
1200l/min
59.下层水泵额定扬程：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
100m
60.下层水泵伺服电机功率：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
25kw
61.上层水泵额定流量：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
800l/min
62.上层水泵额定扬程：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
100m
63.上层水泵伺服电机功率：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
18kw
64.水箱容积：20m3，水箱材质为304不锈钢。
65.气源气压：≥1.0mpa
66.气路调节阀采用电子式电动单座调节阀。
67.本实用新型的气雾冷却系统分别对供气与供水进行了优化，供水系统通过采用伺服电机驱动水泵，达到对供水压力或流量的精确控制，同时响应迅速；供气系统通过采用高精度电动调节阀对气压进行闭环控制。上层下层的水、气路分别控制，以满足上下表面冷却环境不同的调节需要。所有水路、气路分别安装由流量计、压力传感器、温度传感器等检测仪表，可以对冷却过程中的各种参数进行记录和上传，为冷却实验提供数据支持。
68.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。