专利名称：棒材成品湍水冷却工艺及其湍水冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明属于热轧棒材生产技术和装置领域，尤其涉及一种对棒材成品进行湍水冷却以提高其机械性能的工艺及其使用的湍水冷却装置。
背景技术：
热轧钢棒、线材生产工程中，如果使棒材在一定的温度范围内快速冷却，使原子间的结晶颗粒大小发生变化，从而改变其内部的金相组织，可以达到增加其屈服强度和抗拉强度的目的。
钢材从加热炉内到轧线经压制后被剪切成钢铁棒材成品，这时由高压冷却水进行快速冷却，再输入到冷床辊道内，棒材成品心部自回火钢温从1000℃下降到820℃左右，钢材的晶粒得到细化，机械性能得到大幅提高。现有的湍水冷却工艺是应用在连续轧制棒材的冷却上，冷却水沿冷却容器的径向方向环形进入，钢铁棒材穿过该冷却容器。该冷却工艺的装置是由最外层的钢板焊接水箱，水箱内设冷却喷嘴、冷却水管和反向喷嘴等部件组成，冷却水由喷嘴的环形缝隙喷出，冷却水被冷水箱收集，并通过下端的排水口排出，该工艺和装置的缺点在于冷却水被径向引入喷嘴内的环形内腔，水流阻力大，喷嘴环形缝隙喷吹的冷却水无法提供足够的动力，棒材成品和冷却水之间无法进行充分的热交换。
2002年12月11日公告的中国专利ZL01259841.0提供了一种热轧棒材生产线用强力穿水冷却装置，它由入口集水箱，正向喷嘴，冷却水管，支架，回水箱，反向喷嘴，清扫喷嘴，出口集水箱和内设主回水管的底座构成，薄钢板焊接而成的圆柱形入口集水箱以悬臂方式用螺栓固定在正向喷嘴的入口导管的喇叭形凸缘上，钢管制成的冷却水管通过其自身一端的法兰盘被螺栓安装在正向喷嘴上的导流锥套的出口端，冷却水管内装有多个变内径的紊流套，紊流套与钢管采用间隙配合，构成了变内径结构，冷却水管由安装在底座上的支架支撑，密封的回水箱设在冷却水管和反向喷嘴之间的底座上，出口集水箱设在反向喷嘴和清扫喷嘴之间的底座上，入口集水箱，回水箱和出口集水箱下部的排水孔分别伸入到底座内设的主回水管上部的进水孔中。该装置虽然能够不需要清除冷却水中颗粒就可循环利用冷却水，并通过冷却水管的管径变化形成紊流，但因为冷却水的压力过低，冷却水管对水流的阻力较大，需要外力推动棒材通过冷却水管，无法实现快速、高效的冷却。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、冷却效率高的棒材成品湍水冷却工艺及其湍水冷却装置，它能够不受冷却水中悬浮颗粒的影响进行循环利用，并可借助湍水流推动棒材成品通过冷却管，实现快速高效的冷却。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下一种棒材成品湍水冷却工艺，用于热轧钢棒材经成品剪切后的快速冷却，其特征在于所述的棒材成品经成品剪切后，进入湍水冷却管内，在斜向进入的高压湍水流的推动下，通过湍水冷却管，实现快速冷却。
所述高压湍水流由湍水冷却管的下方斜向进入推动棒材成品通过湍水冷却管，高压湍水流的入水方向与湍水冷却管的夹角为45°。
所述棒材成品经过一湍水冷却管进行快速冷却后，和压缩空气一起进入另一湍水冷却管冷却。
所述高压湍水流的进水压力为12-16个大气压。
采用该棒材成品湍水冷却工艺的棒材成品湍水冷却装置，包括湍水冷却管，其特征在于湍水冷却管的下方设置斜向高压进水管。
所述高压进水管设置在湍水冷却管的正下方，高压进水管与湍水冷却管的夹角为45°。
所述湍水冷却管为无阻力匀径管，湍水冷却管的后端设置回水管，回水管与湍水冷却管的前端之间连接压力测量管，压力测量管上设置阀门和水压压力表。
所述高压进水管的个数为1-4个，高压进水管连接的一段冷却管通过法兰盘接入湍水冷却管的前端。
所述高压进水管前端的棒材成品进口设置有进口喇叭口，其后端的棒材成品出口设置出口喇叭口。
高压湍水流从湍水冷却管的下方斜向进入，可以形成强有力和高速度的湍流，将棒材成品表面的水膜破坏掉，并推动棒材成品在无其它外力推动的情况下快速通过湍水冷却管。高压湍水流的最佳进入角度为45度，高压进水管的个数可以为1个或者更多，最佳为2个，以保证高压湍水流的入水量和水流速度。高压进水管可以焊接固定在两端设置法兰盘并与湍水冷却管等径的短管上，通过法兰盘接入湍水冷却管的前端，既可以方便维修，也方便根据不同的棒材成品增减高压给水管的个数或者更换不同进水量的高压给水管。
因为该湍水冷却工艺和装置的冷却效率高，因此棒材成品通过的速度可以加快，同时湍水冷却管的长度可以缩短，当棒材成品经过两段湍水冷却装置后，其心部的温度可以降低180℃左右，机械性能大大提高。在湍水冷却装置的末端设置有回水管，回水管将部分冷却水回收至回水池，可以重复利用。为了正确测量湍水冷却管内的水压，可在湍水冷却管的两端并联一压力测量管，压力测量管上设置阀门和湍水冷却管。
本发明的有益效果在于，该棒材成品湍水冷却工艺采用斜向进入的高压湍水流在与棒材成品进行充分热交换的同时又能推动棒材成品通过湍水冷却管，具有冷却效率高、工艺简单、能耗低的优点；该棒材成品湍水冷却装置结构简单，冷却速度快，冷却效率高，处理量大，并且对冷却水的质量要求低。该棒材成品湍水冷却工艺和湍水冷却装置可广泛的应用于各种热轧钢棒材和线材的急冷，大幅度提高棒材的机械性能。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述。
图1是本发明实施例湍水冷却装置的部分剖面结构示意图；图2是本发明实施例的工艺流程结构示意图。
具体实施例方式
如图，该棒材成品湍水冷却工艺采用由下而上斜向进入湍水冷却管的高压湍水流作为冷却介质，对通过湍水冷却管的棒材成品进行急速冷却。热轧钢棒材经过成品剪9剪切后，进入湍水冷却管，高压湍水流由湍水冷却管的正下方斜向进入，其入水方向与湍水冷却管的夹角为45°，在形成湍水流的同时推动棒材成品沿水流方向快速通过湍水冷却管。高压湍水流的入水压力一般控制在12-16个大气压。棒材成品通过该湍水冷却装置10后，进入第二段湍水冷却装置，进行同样的湍水冷却，为了增加棒材成品表面的湍流速度，加速热交换，棒材成品进入第二段湍水冷却装置时，同时通入压缩空气，经过第二段湍水冷却装置冷却后的棒材成品可以直接输送到冷床输送轨道11。
该棒材成品湍水冷却装置主要由无阻力匀径的湍水冷却管5、高压进水管7和回水管2组成，高压进水管7设置在湍水冷却管5的正下方，高压进水管7与湍水冷却管5的夹角为45°。湍水冷却管的后端设置回水管2，回水管2与湍水冷却管的前端之间连接压力测量管3，压力测量管3上设置阀门4和水压压力表6。高压进水管的个数为2个，高压进水管连接的一段冷却管通过法兰盘接入湍水冷却管的前端。高压进水管前端的棒材成品进口8可设置进口喇叭口，其后端的棒材成品出口设置出口喇叭口1。
经过该湍水冷却工艺和装置处理的棒材成品的晶粒得到均匀的细化，机械性能得到大幅度提高，屈服强度平均增加约40Mpa，钢材的力学性能合格率均稳定在99.5％以上，在保证一定机械性能的同时，可以降低原材料钢坯中昂贵的合金含量，间接的降低原材料的成本费用。
权利要求
1.一种棒材成品湍水冷却工艺，用于热轧钢棒材经成品剪切后的快速冷却，其特征在于所述的棒材成品经成品剪切后，进入湍水冷却管内，在斜向进入的高压湍水流的推动下，通过湍水冷却管，实现快速冷却。
2.根据权利要求1所述的棒材成品湍水冷却工艺，其特征在于所述高压湍水流由湍水冷却管的下方斜向进入推动棒材成品通过湍水冷却管，高压湍水流的入水方向与湍水冷却管的夹角为45°。
3.根据权利要求1所述的棒材成品湍水冷却工艺，其特征在于所述棒材成品经过一湍水冷却管进行快速冷却后，和压缩空气一起进入另一湍水冷却管冷却。
4.根据权利要求1所述的棒材成品湍水冷却工艺，其特征在于所述高压湍水流的进水压力为12-16个大气压。
5.采用权利要求1所述棒材成品湍水冷却工艺的棒材成品湍水冷却装置，包括湍水冷却管，其特征在于湍水冷却管的下方设置斜向高压进水管。
6.根据权利要求5所述的棒材成品湍水冷却装置，其特征在于所述高压进水管设置在湍水冷却管的正下方，高压进水管与湍水冷却管的夹角为45°。
7.根据权利要求5所述的棒材成品湍水冷却装置，其特征在于所述湍水冷却管为无阻力匀径管，湍水冷却管的后端设置回水管，回水管与湍水冷却管的前端之间连接压力测量管，压力测量管上设置阀门和水压压力表。
8.根据权利要求5所述的棒材成品湍水冷却装置，其特征在于所述高压进水管的个数为1-4个，高压进水管连接的一段冷却管通过法兰盘接入湍水冷却管的前端。
9.根据权利要求5所述的棒材成品湍水冷却装置，其特征在于所述高压进水管前端的棒材成品进口设置有进口喇叭口，其后端的棒材成品出口设置出口喇叭口。
全文摘要
一种棒材成品湍水冷却工艺及其湍水冷却装置，属于热轧棒材生产技术和装置领域。该工艺用于热轧钢棒材经成品剪切后的快速冷却，所述的棒材成品经成品剪切后，进入湍水冷却管内，在斜向进入的高压湍水流的推动下，通过湍水冷却管，实现快速冷却。该装置包括湍水冷却管，湍水冷却管的下方设置斜向高压进水管。该冷却工艺采用斜向进入的高压湍水流在与棒材成品进行充分热交换的同时又能推动棒材成品通过湍水冷却管，具有冷却效率高、工艺简单、能耗低的优点；该冷却装置结构简单，冷却速度快，冷却效率高，处理量大，并且对冷却水的质量要求低。该冷却工艺和装置可广泛的应用于各种热轧钢棒材和线材的急冷，大幅度提高棒材的机械性能。
文档编号B21B43/00GK1974800SQ20061017074
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月22日 优先权日2006年12月22日
发明者高莹, 倪建东, 李长柬, 沙利辉, 马卫东 申请人:江苏沙钢集团有限公司