專利名稱：棒線材強力穿水冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于材料加工制造技術領域，具體地說，涉及在材料加工中對高溫軋制后的棒線材進行余熱處理的穿水冷卻系統(tǒng)。
背景技術：
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行自回火，提高棒線材的強度和塑性，改善韌性，從而得到良好的綜合力學性能。穿水冷卻系統(tǒng)是近代棒線材軋鋼生產(chǎn)線上的必備設備，也是生產(chǎn)III級以上高強度、超細晶粒鋼材生產(chǎn)線所必備的設備。
目前常用的棒線材穿水冷卻系統(tǒng)是在水冷箱內(nèi)設置噴嘴和冷卻管，冷卻水由噴嘴噴出，冷卻箱中還設有反撲噴嘴，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構形式。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，由于液體之間會產(chǎn)生相互排擠的作用，因而導致了噴射動能的損失；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)實際中無實用價值。另外，所用冷卻管為等直徑內(nèi)腔，其中的水流流動狀態(tài)為層流狀態(tài)，這不利于冷卻水與軋件的熱交換。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的問題是提供一種利用軋機濁循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)，噴嘴及冷卻管的結構更加合理，冷卻能力強，棒線材受力均勻的棒線材強力穿水冷卻系統(tǒng)。
為解決上述技術問題，本實用新型的棒線材強力穿水冷卻系統(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流錐和導流錐套構成，導流錐的錐面上沿周向均布有導流槽，導流槽為沿錐面素線方向延伸的直線槽，導流槽的橫截面從進水端到出水端逐漸減小，冷卻管里安裝有紊流套。
由于導流槽的橫截面從進水端到出水端逐漸減小，使得水流離開噴嘴時產(chǎn)生加速效果，不但加大了水流的噴射動能，且各水流股能各自獨立運動，導流槽可以做得稍大些，從而直接采用軋機濁循環(huán)水作為冷卻水，只要保證鐵屑顆粒粒度小于導流槽出水端口徑，噴嘴就不會發(fā)生堵塞，冷卻水在到達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能，這對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。由于導流槽是直線槽，從導流槽中噴出的水流不會產(chǎn)生沿棒材圓周方向的扭力，即棒材不會產(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，運行平穩(wěn)。冷卻管中的紊流套使冷卻水在其中作紊流運動，加速了冷卻水與棒線材之間的熱交換，同時減小了棒線材在冷卻管中的運行阻力。
作為一個優(yōu)選例，整個系統(tǒng)中橫向并排設置有兩路冷卻線和一個旁路輥道，該兩路冷卻線和旁路輥道安裝在橫移小車上。橫向并排設置兩路冷卻線是為了適應軋機線同時軋出兩條棒線材時冷卻工作的需要，當軋出的棒線材不需要進行穿水冷卻時，則可通過移動橫移小車，使旁路輥道對準軋機線，軋出的棒線材直接經(jīng)過旁路輥道進入后續(xù)的飛剪線。每路冷卻線上從前到后依次分布有2～5個正向噴嘴、一個反撲水噴嘴和一個反撲氣噴嘴，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數(shù)以及冷卻管的長度可根據(jù)需要進行優(yōu)化設計確定。
本實用新型的有益效果是利用軋機濁循環(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，噴嘴與冷卻管的結構合理，噴嘴不會發(fā)生堵塞，冷卻效率高，運行成本低，得到的棒線材的綜合力學性能好。


下面結合具體實施方式
和附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
圖2是圖1的A-A側剖視圖。
圖3是圖1中正向噴嘴1、反撲水噴嘴2及反撲氣噴嘴3的結構示意圖。
圖4是圖3中導流錐6的結構示意圖。
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的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本實用新型的棒線材強力穿水冷卻系統(tǒng)，橫向并排設置有兩路冷卻線I、II和一個旁路輥道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12驅(qū)動。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個正向噴嘴1、一個反撲水噴嘴2和一個反撲氣噴嘴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由多個前后并排設置的電機及安裝在電機輸出軸上的輥子構成。兩路冷卻線I、II用來適應軋機同時軋出兩條棒線材，并且需要對兩條棒線材進行同時冷卻時用。當軋機只軋出一條棒線材進行冷卻或不需要冷卻時，則可通過移動橫移小車10，使棒線材進入冷卻線I或II進行冷卻或直接經(jīng)過旁路輥道III到達后續(xù)工序。圖1中標號13是入口集水箱，14為出口導管，圖2中標號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，雙點劃線表示橫移到另一個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均由導流錐6和導流錐套7構成，導流錐6的錐面上沿周向均布有導流槽8，導流槽8為沿錐面素線方向延伸的直線槽，導流槽8的橫截面從進水端到出水端逐漸減小。收斂的導流槽8使得流股離開噴嘴時產(chǎn)生加速效果，不但加大了流股的噴射動能，且各流股能各自獨立運動，在到達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能，這對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。并且由于導流槽8是直線槽，從導流槽8中噴出的水流不會產(chǎn)生沿棒線材圓周方向的扭力，即棒線材不會產(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備，降低了運行成本及維護費用。圖3中標號19為噴嘴殼體，20為噴嘴的入口導流錐。
圖6示出導流錐6上導流槽8的底部呈半圓弧形，導流槽8出水端的口徑為8～10mm。采用軋機濁循環(huán)水作為冷卻水時，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備，降低了運行成本及維護費用。采用無凈化處理的軋機濁循環(huán)水作為冷卻介質(zhì)，實現(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。軋機濁循環(huán)水中的重懸浮顆粒作為載能體，可同時用于加速酸洗、管道清洗過程，并對提高流體切割(射流)效率產(chǎn)生關鍵性的推動作用。
從圖7可看出冷卻管4里的紊流套由擴張管9、等徑管10及收縮管11組合連接而成，擴張管9、等徑管10及收縮管11的個數(shù)及組合關系可根據(jù)需要進行優(yōu)化設計，通過在冷卻管4里設置紊流套，構造一個變內(nèi)徑結構的冷卻管，迫使?jié)嵫h(huán)水在其中作紊流運動，提高了冷卻水與棒材的熱交換能力，同時減小棒材在冷卻管中的運行阻力。
試驗證明，經(jīng)本實用新型冷卻后的棒線材屈服強度可達440-450Mpa，得到的鐵素體晶粒度達到10級，晶粒度提高了2級，其它各項參數(shù)均符合III級螺紋鋼筋的性能指標。
權利要求1.一種棒線材強力穿水冷卻系統(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)均由導流錐(6)和導流錐套(7)構成，導流錐(6)的錐面上沿周向均布有導流槽(8)，其特征是所述導流槽(8)為沿錐面素線方向延伸的直線槽，導流槽(8)的橫截面從進水端到出水端逐漸減小，冷卻管(4)里安裝有紊流套。
2.按照權利要求1所述的棒線材強力穿水冷卻系統(tǒng)，其特征是整個系統(tǒng)中橫向并排設置有兩路冷卻線(I、II)和一個旁路輥道(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個正向噴嘴(1)、一個反撲水噴嘴(2)和一個反撲氣噴嘴(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.按照權利要求1所述的棒線材強力穿水冷卻系統(tǒng)，其特征是所述冷卻管(4)里的紊流套由擴張管(9)、等徑管(10)及收縮管(11)組合連接而成。
4.按照權利要求1所述的棒線材強力穿水冷卻系統(tǒng)，其特征是所述導流錐(6)上導流槽(8)的底部呈半圓弧形，導流槽(8)出水端的口徑為8～10mm。
專利摘要一種棒線材強力穿水冷卻系統(tǒng)，涉及在材料加工中對高溫軋制后的棒線材進行余熱處理的設備，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)均由導流錐和導流錐套構成，導流錐的錐面上沿周向均布有導流槽，導流槽為沿錐面素線方向延伸的直線槽，導流槽的橫截面從進水端到出水端逐漸減小，冷卻管(4)里安裝有紊流套。本實用新型利用軋機濁循環(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，噴嘴與冷卻管的結構合理，噴嘴不會發(fā)生堵塞，冷卻效率高，運行成本低，得到的棒線材的綜合力學性能好。
文檔編號B21B43/00GK2928287SQ200620110840
公開日2007年8月1日 申請日期2006年6月23日 優(yōu)先權日2006年6月23日
發(fā)明者朱新才, 林順洪, 李長江, 周雄, 肖大志, 丁又青 申請人:重慶科技學院