一種用于棒材軋制的冷卻器及水冷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及乳制工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于棒材乳制的冷卻器。本發(fā)明還涉及一種使用上述冷卻器的棒材乳制的水冷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代棒線材生產(chǎn)工藝中，控制乳制和控制冷卻技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)較為普遍。
[0003]比較典型的控乳控冷技術(shù)之一是:鋼坯經(jīng)加熱爐加熱后，采用正?；蜉^低的開乳溫度，在粗乳和中乳階段進(jìn)行奧氏體再結(jié)晶區(qū)乳制，來達(dá)到細(xì)化奧氏體晶粒的目的；出中乳機(jī)列的棒材乳件進(jìn)入水冷線進(jìn)行降溫，之后在輸送導(dǎo)槽內(nèi)進(jìn)行均熱(使表面溫度與芯部溫度達(dá)到接近)，然后送入精乳機(jī)列進(jìn)行奧氏體未再結(jié)晶區(qū)乳制，通過在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)內(nèi)合理的累計(jì)變形量，達(dá)到在奧氏體晶粒內(nèi)形成變形帶的目的；精乳在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入乳后水冷線，進(jìn)行控制冷卻，該過程中形成的過冷奧氏體、在形變誘導(dǎo)相變原理的作用和變形帶增加鐵素體形核點(diǎn)雙方面的作用下，開始向鐵素體轉(zhuǎn)變，形成細(xì)小均勻的鐵素體組織，達(dá)到細(xì)晶強(qiáng)化的目的。細(xì)晶強(qiáng)化技術(shù)，可在減少鋼坯成份中微合金元素的情況下，達(dá)到要求的物理性能，并且有更為優(yōu)良的韌性。最終實(shí)現(xiàn)降本增效。
[0004]比較典型的控乳控冷技術(shù)之二是:乳后余熱處理技術(shù)，即鋼坯采用正常的開乳溫度，經(jīng)過全部乳制道次后，在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入乳后水淬線進(jìn)行快速降溫，在產(chǎn)品表面形成淬火馬氏體組織，在之后的控冷過程中，芯部熱量向外周擴(kuò)散，進(jìn)行自回火，最終得到表面是回火馬氏體，回火索氏體而芯部形成細(xì)鐵素體和珠光體的組織狀態(tài)，采用相變強(qiáng)化的方式來降低微合金添加量、達(dá)到要求的強(qiáng)度指標(biāo)。
[0005]比較典型的控乳控冷技術(shù)之三是:標(biāo)準(zhǔn)或是客戶要求鋼材中不可出現(xiàn)回火組織，要求正常熱乳狀態(tài)交貨。此時(shí)生產(chǎn)線上往往考慮到表觀質(zhì)量、晶粒組織的大小對物理性能的影響等，采用適當(dāng)?shù)娜楹罄鋮s速度，來達(dá)到去除鋼材表面氧化氣泡、微合金添加量的適當(dāng)減少和晶粒組織的細(xì)化而改善韌性的目的。
[0006]上述的各種乳制中間階段和乳后的棒材乳件降溫，都要采用由冷卻器組成的水冷線。由此，冷卻器的設(shè)計(jì)，十分重要，其結(jié)構(gòu)決定了冷卻過程的兩個(gè)關(guān)鍵因素:效率(降溫速度)和斷面溫降均勻性。
[0007]如圖1所示，單組冷卻器的熱交換過程分為兩部分:噴嘴組件冷卻區(qū)域14和套筒組件冷卻區(qū)域15。噴嘴組件冷卻區(qū)域14不管棒材乳件是否處于冷卻的中心，當(dāng)高壓水通過高壓水入口 19沿環(huán)縫錐面噴出時(shí)，可以認(rèn)為以同樣的速度、角度和流量沖擊棒材乳件表面(如圖2所示)，因此可以認(rèn)為在此過程中沿棒材乳件圓周方向的對流換熱是基本均勻的，棒材乳件16整個(gè)圓周上的溫降是近乎相同的。套筒組件冷卻區(qū)域15—般為如圖1所示的湍流管，棒材乳件在穿過水冷線內(nèi)的各個(gè)冷卻器時(shí)，沒有在冷卻器的中心，而是由于自身重力作用，棒材乳件貼在冷卻器內(nèi)壁17，使得棒材乳件16在冷卻器內(nèi)壁17的位置偏移，而流體按照最小阻力定律流動(dòng)，使得棒材乳件16圓周方向與冷卻水的對流速度18和流量產(chǎn)生不均勻的現(xiàn)象(即沿棒材乳件圓周方向，不同的位置有不同的流速18和流量，而對應(yīng)到沿圓周方向各個(gè)點(diǎn)冷卻水與棒材乳件表面的對流熱交換會(huì)產(chǎn)生溫降不均勻的情況，如圖3所示)，
[0008]綜上所述，如何解決棒材乳件通過冷卻器時(shí)，溫降不均勻的問題，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種用于棒材乳制的冷卻器，以使得棒材乳件通過冷卻器時(shí)，溫降均勻。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種棒材乳制的水冷方法。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于棒材乳制的冷卻器，包括噴嘴組件和套筒組件，所述套筒組件包括套筒，所述套筒的一端與所述噴嘴組件固定連接，所述套筒的內(nèi)部靠近噴嘴組件的一端設(shè)置有喇叭口的內(nèi)襯管，且所述內(nèi)襯管靠近所述噴嘴組件的一側(cè)端面與所述噴嘴組件的端面抵接;所述套筒內(nèi)依次設(shè)置有第一套管和第二套管，所述第一套管的內(nèi)徑的縱截面為喇叭口狀，且所述第一套管的喇叭口朝向所述內(nèi)襯管的一側(cè);所述第二套管的內(nèi)徑的縱截面為喇叭口狀，且所述第二套管的喇叭口朝向所述第一套管，所述第二套管的喇機(jī)口的最小內(nèi)徑為棒材乳件通過的最小孔徑ΦB ；所述內(nèi)襯管的喇機(jī)口的最小內(nèi)徑Φ C為棒材乳件通過的最小孔徑ΦB的1.3倍;所述第一套管的喇叭口的最小內(nèi)徑ΦD的尺寸滿足08<00<0(:。
[0011]優(yōu)選地，所述套筒包括封閉區(qū)和具有固定筋的開放區(qū)，所述封閉區(qū)的一端與所述噴嘴組件固定連接，所述封閉區(qū)的另一端與所述固定筋連接;所述內(nèi)襯管設(shè)置在所述封閉區(qū)的內(nèi)部，所述內(nèi)襯管背離所述噴嘴組件的一側(cè)端面與所述固定筋抵接;且所述第一套管和所述第二套管依次設(shè)置在所述固定筋上，所述第二套管具有切削部，且所述切削部朝向所述第一套管。
[0012]優(yōu)選地，所述固定筋的數(shù)量為4個(gè)，且沿所述套筒所在圓周上均勻布置。
[0013]優(yōu)選地，所述固定筋與所述套筒連接的一端為T型結(jié)構(gòu)，所述T型結(jié)構(gòu)與所述套筒焊接連接。
[0014]優(yōu)選地，所述第二套管的數(shù)量為多個(gè)，且所述第二套管沿所述套筒的軸線方向間隔布置。
[0015]優(yōu)選地，所述內(nèi)襯管的出水口和所述第二套管的出水口的角度K4在70°至100°之間。
[0016]優(yōu)選地，所述第一噴嘴芯的導(dǎo)入口的尺寸Φ A滿足:ΦΒ<ΦΑ<2ΦΒ。
[0017]優(yōu)選地，所述噴嘴組件包括第一噴嘴芯、第二噴嘴芯和具有空腔的噴嘴殼體，所述第一噴嘴芯和所述第二噴嘴芯分別與所述噴嘴殼體配合，所述第一噴嘴芯靠近所述第二噴嘴芯的一側(cè)設(shè)置有倒角，所述第二噴嘴芯與所述倒角之間存在間隙。
[0018]優(yōu)選地，所述倒角的角度為45度。
[0019]優(yōu)選地，所述第一噴嘴芯上設(shè)置有第一凸緣，所述噴嘴殼體對應(yīng)所述第一凸緣設(shè)置有與所述第一凸緣抵接的第二凸緣，所述第一凸緣和所述第二凸緣通過螺栓連接。
[0020]相比于【背景技術(shù)】中所介紹的內(nèi)容，上述冷卻器，通過將冷卻器不同位置設(shè)計(jì)成不同孔徑，不僅保留了一部分湍流管的冷卻能力，而且棒材乳件在冷卻器內(nèi)偏置的情況下，沿棒材乳件圓周方向不會(huì)與冷卻器的第一套管的內(nèi)壁緊貼，因此，通過第一套管的棒材乳件對流熱交換相對較均勻，即能保證第一套管段的溫降相對較均勻。
[0021]本發(fā)明還提供了一種棒材乳制水冷方法，該方法使用冷卻器進(jìn)行水冷的方法，該冷卻器進(jìn)行水冷的方法為上述任一方案所描述的用于棒材乳制的冷卻器進(jìn)行水冷的方法。由于該用于棒材乳制的冷卻器具有上述技術(shù)效果，具有該用于棒材乳制的冷卻器的棒材乳制的水冷方法也應(yīng)具有相應(yīng)的技術(shù)效果。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為傳統(tǒng)用于棒材乳制工藝的冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為傳統(tǒng)用于棒材乳制工藝的冷卻器的噴嘴組件冷卻區(qū)的水流示意圖；
[0025]圖3為傳統(tǒng)用于棒材乳制工藝的冷卻器的套筒組件冷卻區(qū)的水流示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的用于棒材乳制工藝的冷卻器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5為圖4的A-A剖視圖；
[0028]圖6為圖4的B-B剖視圖；
[0029]圖7為圖4的C-C剖視圖。
[0030]上圖1-7 中:
[0031]第一噴嘴芯1、噴嘴殼體2、空腔3、倒角4、內(nèi)襯管5、第一套管6、第二套管7;固定筋
8、第二噴嘴芯9、套筒10、第一凸緣11、第二凸緣12、導(dǎo)入口 13、噴嘴組件冷卻區(qū)域14、套筒組件冷卻區(qū)域15、棒材乳件16、冷卻器內(nèi)壁17、流速18、高壓水入口 19、切削部20。
【具體實(shí)施方式】
[0032]本發(fā)明的核心是提供一種用于棒材乳制的冷卻器，以使得棒材乳件通過冷卻器時(shí)，溫降均勻。本發(fā)明的另一個(gè)核心是提供一種棒材乳制的水冷方法。
[0033]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明提供的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0034]如圖4-7所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的用于棒材乳制的冷卻器，包括噴嘴組件和套筒組件，套筒組件包括套筒10，套筒10的一端與噴嘴組件固定連接，套筒10的內(nèi)部靠近噴嘴組件的一端設(shè)置有喇叭口的內(nèi)襯管5，且內(nèi)襯管5靠近噴嘴組件的一側(cè)端面與噴嘴組件的端面抵接;套筒10內(nèi)依次設(shè)置有第一套管6和第二套管7，第一套管6的內(nèi)徑的縱截面為喇叭口狀，且第一套管6的喇叭口朝向內(nèi)襯管5的一側(cè);第二套管7的內(nèi)徑的縱截面為喇叭口狀，且第二套管7的喇叭口朝向第一套管6，第二套管7的喇叭口的最小內(nèi)徑為棒材乳件通過的最小孔徑ΦB;內(nèi)襯管5的喇機(jī)口的最小內(nèi)徑Φ C為棒材乳件通過的最小孔徑Φ B的1.3倍;第一套管6的喇叭口的最小內(nèi)徑Φ D的尺寸滿足Φ B < Φ D < Φ C。
[0035]需要說明的是，上述喇叭口的內(nèi)徑結(jié)構(gòu)，使得流體通過時(shí)可以形成湍流。上述技術(shù)方案，通過將冷卻器不同位置設(shè)計(jì)成不同孔徑，不僅保留了一部分湍流管的冷卻能力，而且棒材乳件在冷卻器內(nèi)偏置的情況下，沿棒材乳件圓周方向不會(huì)與冷卻器的第一套管的內(nèi)壁緊貼，因此，通過第一套管的棒材乳件對流熱交換相對較均勻，即能保證第一套管段的溫降相對較均勻。
[0036]進(jìn)一步的技術(shù)方案中，上套筒10包括封閉區(qū)和具有固定筋8的開放區(qū)，所述封閉區(qū)的一端與所述噴嘴組件固定連接，；所述封閉區(qū)的另一端與所述固定筋8連接。所述內(nèi)襯管5設(shè)置在所述封閉區(qū)的內(nèi)部，所述內(nèi)襯管5背離所述噴嘴組件的一側(cè)端面與所述固定筋8抵接;且所述第一套管6和所述第二套