專利名稱：棒線材強(qiáng)力穿水冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于材料加工制造技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及在材料加工中對(duì)高溫軋制后的棒線材進(jìn)行余熱處理的穿水冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
棒線材的穿水冷卻又稱控制冷卻，其原理是利用棒線材熱軋后在奧氏體狀態(tài)下快速冷卻，棒線材表面淬成馬氏體，隨后由其心部放出余熱進(jìn)行自回火，提高棒線材的強(qiáng)度和塑性，改善韌性，從而得到良好的綜合力學(xué)性能。穿水冷卻系統(tǒng)是近代棒線材軋鋼生產(chǎn)線上的必備設(shè)備，也是生產(chǎn)III級(jí)以上高強(qiáng)度、超細(xì)晶粒鋼材生產(chǎn)線所必備的設(shè)備。
目前常用的棒線材穿水冷卻系統(tǒng)是在水冷箱內(nèi)設(shè)置噴嘴和冷卻管，冷卻水由噴嘴噴出，冷卻箱中還設(shè)有反撲噴嘴，以阻止冷卻水被軋件過多地帶走，冷卻水由水冷箱收集，并通過下端的排水口排出。其中噴嘴有圓環(huán)噴射式噴嘴和螺旋式噴嘴兩種結(jié)構(gòu)形式。圓環(huán)噴射式噴嘴的環(huán)形縫隙大小靠更換調(diào)整墊片的厚度來(lái)解決，使用上很不方便；噴嘴中噴出的液體匯集到軋件表面時(shí)，由于液體之間會(huì)產(chǎn)生相互排擠的作用，因而導(dǎo)致了噴射動(dòng)能的損失；其環(huán)形縫隙比較小，易堵塞。雖然螺旋式噴嘴解決了圓環(huán)噴射式噴嘴的不足，但在穿水冷卻過程中棒線材冷卻不均勻及受力不合理，造成棒線材產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形和棒線材的性能不均勻，使得穿水冷卻后的棒線材廢品率大幅增加，因此，在生產(chǎn)實(shí)際中無(wú)實(shí)用價(jià)值。另外，所用冷卻管為等直徑內(nèi)腔，其中的水流流動(dòng)狀態(tài)為層流狀態(tài)，這不利于冷卻水與軋件的熱交換。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的問題是提供一種利用軋機(jī)濁循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)，噴嘴及冷卻管的結(jié)構(gòu)更加合理，冷卻能力強(qiáng)，棒線材受力均勻的棒線材強(qiáng)力穿水冷卻系統(tǒng)。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的棒線材強(qiáng)力穿水冷卻系統(tǒng)，含有正向噴嘴、反撲水噴嘴、反撲氣噴嘴、冷卻管及集水箱，正向噴嘴、反撲水噴嘴及反撲氣噴嘴均由導(dǎo)流錐和導(dǎo)流錐套構(gòu)成，導(dǎo)流錐的錐面上沿周向均布有導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽為沿錐面素線方向延伸的直線槽，導(dǎo)流槽的橫截面從進(jìn)水端到出水端逐漸減小，冷卻管里安裝有紊流套。
由于導(dǎo)流槽的橫截面從進(jìn)水端到出水端逐漸減小，使得水流離開噴嘴時(shí)產(chǎn)生加速效果，不但加大了水流的噴射動(dòng)能，且各水流股能各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)流槽可以做得稍大些，從而直接采用軋機(jī)濁循環(huán)水作為冷卻水，只要保證鐵屑顆粒粒度小于導(dǎo)流槽出水端口徑，噴嘴就不會(huì)發(fā)生堵塞，冷卻水在到達(dá)棒材表面前沒有相互干擾，有利于保持水流中夾帶的鐵屑顆粒的噴射動(dòng)能，這對(duì)于擊破棒材表面由于“膜態(tài)沸騰”形成的蒸汽膜十分有利，提高了冷卻效果。由于導(dǎo)流槽是直線槽，從導(dǎo)流槽中噴出的水流不會(huì)產(chǎn)生沿棒材圓周方向的扭力，即棒材不會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，有利于保證棒材在穿水冷卻線上受力均勻，運(yùn)行平穩(wěn)。冷卻管中的紊流套使冷卻水在其中作紊流運(yùn)動(dòng)，加速了冷卻水與棒線材之間的熱交換，同時(shí)減小了棒線材在冷卻管中的運(yùn)行阻力。
作為一個(gè)優(yōu)選例，整個(gè)系統(tǒng)中橫向并排設(shè)置有兩路冷卻線和一個(gè)旁路輥道，該兩路冷卻線和旁路輥道安裝在橫移小車上。橫向并排設(shè)置兩路冷卻線是為了適應(yīng)軋機(jī)線同時(shí)軋出兩條棒線材時(shí)冷卻工作的需要，當(dāng)軋出的棒線材不需要進(jìn)行穿水冷卻時(shí)，則可通過移動(dòng)橫移小車，使旁路輥道對(duì)準(zhǔn)軋機(jī)線，軋出的棒線材直接經(jīng)過旁路輥道進(jìn)入后續(xù)的飛剪線。每路冷卻線上從前到后依次分布有2～5個(gè)正向噴嘴、一個(gè)反撲水噴嘴和一個(gè)反撲氣噴嘴，反撲水噴嘴與反撲氣噴嘴之間直接通過集水箱相聯(lián)，前后相鄰的兩正向噴嘴之間以及最后一個(gè)正向噴嘴與反撲水噴嘴之間通過冷卻管和集水箱相聯(lián)，正向噴嘴與冷卻管的個(gè)數(shù)以及冷卻管的長(zhǎng)度可根據(jù)需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)確定。
本實(shí)用新型的有益效果是利用軋機(jī)濁循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)，以濁循環(huán)水中的重懸浮顆粒作為載能體，噴嘴與冷卻管的結(jié)構(gòu)合理，噴嘴不會(huì)發(fā)生堵塞，冷卻效率高，運(yùn)行成本低，得到的棒線材的綜合力學(xué)性能好。


下面結(jié)合具體實(shí)施方式
和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的A-A側(cè)剖視圖。
圖3是圖1中正向噴嘴1、反撲水噴嘴2及反撲氣噴嘴3的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3中導(dǎo)流錐6的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖4的B向視圖。
圖6是圖4的C-C剖視圖。
圖7是圖1中冷卻管4的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的棒線材強(qiáng)力穿水冷卻系統(tǒng)，橫向并排設(shè)置有兩路冷卻線I、II和一個(gè)旁路輥道III，該兩路冷卻線I、II和旁路輥道III安裝在橫移小車15上，橫移小車15由手搖蝸桿減速機(jī)12驅(qū)動(dòng)。每路冷卻線均具有正向噴嘴1、反撲水噴嘴2、反撲氣噴嘴3、冷卻管4及集水箱5，并且在每路冷卻線上從前到后依次分布有2～5個(gè)正向噴嘴1、一個(gè)反撲水噴嘴2和一個(gè)反撲氣噴嘴3，反撲水噴嘴2與反撲氣噴嘴3之間直接通過集水箱5相聯(lián)，前后相鄰的兩正向噴嘴1之間以及最后一個(gè)正向噴嘴1與反撲水噴嘴2之間通過冷卻管4和集水箱5相聯(lián)。旁路輥道III由多個(gè)前后并排設(shè)置的電機(jī)及安裝在電機(jī)輸出軸上的輥?zhàn)訕?gòu)成。兩路冷卻線I、II用來(lái)適應(yīng)軋機(jī)同時(shí)軋出兩條棒線材，并且需要對(duì)兩條棒線材進(jìn)行同時(shí)冷卻時(shí)用。當(dāng)軋機(jī)只軋出一條棒線材進(jìn)行冷卻或不需要冷卻時(shí)，則可通過移動(dòng)橫移小車10，使棒線材進(jìn)入冷卻線I或II進(jìn)行冷卻或直接經(jīng)過旁路輥道III到達(dá)后續(xù)工序。圖1中標(biāo)號(hào)13是入口集水箱，14為出口導(dǎo)管，圖2中標(biāo)號(hào)16為排水地溝，17是橫移小車15的車輪，18是橫移小車定位裝置，雙點(diǎn)劃線表示橫移到另一個(gè)極限位置的橫移小車。
如圖3、圖4及圖5所示，冷卻線上的正向噴嘴1、反撲水噴嘴2及反撲氣噴嘴3均由導(dǎo)流錐6和導(dǎo)流錐套7構(gòu)成，導(dǎo)流錐6的錐面上沿周向均布有導(dǎo)流槽8，導(dǎo)流槽8為沿錐面素線方向延伸的直線槽，導(dǎo)流槽8的橫截面從進(jìn)水端到出水端逐漸減小。收斂的導(dǎo)流槽8使得流股離開噴嘴時(shí)產(chǎn)生加速效果，不但加大了流股的噴射動(dòng)能，且各流股能各自獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，在到達(dá)棒材表面前沒有相互干擾，有利于保持流體和流體中夾帶的重懸浮顆粒的噴射動(dòng)能，這對(duì)于擊破棒材表面由于“膜態(tài)沸騰”形成的蒸汽膜十分有利，提高了冷卻效果。并且由于導(dǎo)流槽8是直線槽，從導(dǎo)流槽8中噴出的水流不會(huì)產(chǎn)生沿棒線材圓周方向的扭力，即棒線材不會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，有利于保證棒線材在穿水冷卻線上受力均勻，運(yùn)行平穩(wěn)。因此允許冷卻水中含有較大的鐵屑顆粒，從而可直接采用軋機(jī)濁循環(huán)水作為冷卻水，不需要另外引入凈水或配備水凈化設(shè)備，降低了運(yùn)行成本及維護(hù)費(fèi)用。圖3中標(biāo)號(hào)19為噴嘴殼體，20為噴嘴的入口導(dǎo)流錐。
圖6示出導(dǎo)流錐6上導(dǎo)流槽8的底部呈半圓弧形，導(dǎo)流槽8出水端的口徑為8～10mm。采用軋機(jī)濁循環(huán)水作為冷卻水時(shí)，允許冷卻水中含有較大的鐵屑顆粒，不需要另外引入凈水或配備水凈化設(shè)備，降低了運(yùn)行成本及維護(hù)費(fèi)用。采用無(wú)凈化處理的軋機(jī)濁循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了冷卻水系統(tǒng)的零排放，避免了末端治理，符合可持續(xù)性發(fā)展的戰(zhàn)略要求。軋機(jī)濁循環(huán)水中的重懸浮顆粒作為載能體，可同時(shí)用于加速酸洗、管道清洗過程，并對(duì)提高流體切割(射流)效率產(chǎn)生關(guān)鍵性的推動(dòng)作用。
從圖7可看出冷卻管4里的紊流套由擴(kuò)張管9、等徑管10及收縮管11組合連接而成，擴(kuò)張管9、等徑管10及收縮管11的個(gè)數(shù)及組合關(guān)系可根據(jù)需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過在冷卻管4里設(shè)置紊流套，構(gòu)造一個(gè)變內(nèi)徑結(jié)構(gòu)的冷卻管，迫使?jié)嵫h(huán)水在其中作紊流運(yùn)動(dòng)，提高了冷卻水與棒材的熱交換能力，同時(shí)減小棒材在冷卻管中的運(yùn)行阻力。
試驗(yàn)證明，經(jīng)本實(shí)用新型冷卻后的棒線材屈服強(qiáng)度可達(dá)440-450Mpa，得到的鐵素體晶粒度達(dá)到10級(jí)，晶粒度提高了2級(jí)，其它各項(xiàng)參數(shù)均符合III級(jí)螺紋鋼筋的性能指標(biāo)。
權(quán)利要求1.一種棒線材強(qiáng)力穿水冷卻系統(tǒng)，包括正向噴嘴(1)、反撲水噴嘴(2)、反撲氣噴嘴(3)、冷卻管(4)及集水箱(5)，正向噴嘴(1)、反撲水噴嘴(2)及反撲氣噴嘴(3)均由導(dǎo)流錐(6)和導(dǎo)流錐套(7)構(gòu)成，導(dǎo)流錐(6)的錐面上沿周向均布有導(dǎo)流槽(8)，其特征是所述導(dǎo)流槽(8)為沿錐面素線方向延伸的直線槽，導(dǎo)流槽(8)的橫截面從進(jìn)水端到出水端逐漸減小，冷卻管(4)里安裝有紊流套。
2.按照權(quán)利要求1所述的棒線材強(qiáng)力穿水冷卻系統(tǒng)，其特征是整個(gè)系統(tǒng)中橫向并排設(shè)置有兩路冷卻線(I、II)和一個(gè)旁路輥道(III)，該兩路冷卻線(I、II)和旁路輥道(III)安裝在橫移小車(15)上，每路冷卻線上從前到后依次分布有2～5個(gè)正向噴嘴(1)、一個(gè)反撲水噴嘴(2)和一個(gè)反撲氣噴嘴(3)，反撲水噴嘴(2)與反撲氣噴嘴(3)之間直接通過集水箱(5)相聯(lián)，前后相鄰的兩正向噴嘴(1)之間以及最后一個(gè)正向噴嘴(1)與反撲水噴嘴(2)之間通過冷卻管(4)和集水箱(5)相聯(lián)。
3.按照權(quán)利要求1所述的棒線材強(qiáng)力穿水冷卻系統(tǒng)，其特征是所述冷卻管(4)里的紊流套由擴(kuò)張管(9)、等徑管(10)及收縮管(11)組合連接而成。
4.按照權(quán)利要求1所述的棒線材強(qiáng)力穿水冷卻系統(tǒng)，其特征是所述導(dǎo)流錐(6)上導(dǎo)流槽(8)的底部呈半圓弧形，導(dǎo)流槽(8)出水端的口徑為8～10mm。
專利摘要一種棒線材強(qiáng)力穿水冷卻系統(tǒng)，涉及在材料加工中對(duì)高溫軋制后的棒線材進(jìn)行余熱處理的設(shè)備，包括正向噴嘴(1)、反撲水噴嘴(2)、反撲氣噴嘴(3)、冷卻管(4)及集水箱(5)，正向噴嘴(1)、反撲水噴嘴(2)及反撲氣噴嘴(3)均由導(dǎo)流錐和導(dǎo)流錐套構(gòu)成，導(dǎo)流錐的錐面上沿周向均布有導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽為沿錐面素線方向延伸的直線槽，導(dǎo)流槽的橫截面從進(jìn)水端到出水端逐漸減小，冷卻管(4)里安裝有紊流套。本實(shí)用新型利用軋機(jī)濁循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)，以濁循環(huán)水中的重懸浮顆粒作為載能體，噴嘴與冷卻管的結(jié)構(gòu)合理，噴嘴不會(huì)發(fā)生堵塞，冷卻效率高，運(yùn)行成本低，得到的棒線材的綜合力學(xué)性能好。
文檔編號(hào)B21B43/00GK2928287SQ200620110840
公開日2007年8月1日 申請(qǐng)日期2006年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者朱新才, 林順洪, 李長(zhǎng)江, 周雄, 肖大志, 丁又青 申請(qǐng)人:重慶科技學(xué)院