专利名称：棒线材强力穿水冷却系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于材料加工制造技术领域，具体地说，涉及在材料加工中对高温轧制后的棒线材进行余热处理的穿水冷却系统。
背景技术：
棒线材的穿水冷却又称控制冷却，其原理是利用棒线材热轧后在奥氏体状态下快速冷却，棒线材表面淬成马氏体，随后由其心部放出余热进行自回火，提高棒线材的强度和塑性，改善韧性，从而得到良好的综合力学性能。穿水冷却系统是近代棒线材轧钢生产线上的必备设备，也是生产III级以上高强度、超细晶粒钢材生产线所必备的设备。
目前常用的棒线材穿水冷却系统是在水冷箱内设置喷嘴和冷却管，冷却水由喷嘴喷出，冷却箱中还设有反扑喷嘴，以阻止冷却水被轧件过多地带走，冷却水由水冷箱收集，并通过下端的排水口排出。其中喷嘴有圆环喷射式喷嘴和螺旋式喷嘴两种结构形式。圆环喷射式喷嘴的环形缝隙大小靠更换调整垫片的厚度来解决，使用上很不方便；喷嘴中喷出的液体汇集到轧件表面时，由于液体之间会产生相互排挤的作用，因而导致了喷射动能的损失；其环形缝隙比较小，易堵塞。虽然螺旋式喷嘴解决了圆环喷射式喷嘴的不足，但在穿水冷却过程中棒线材冷却不均匀及受力不合理，造成棒线材产生扭转变形和棒线材的性能不均匀，使得穿水冷却后的棒线材废品率大幅增加，因此，在生产实际中无实用价值。另外，所用冷却管为等直径内腔，其中的水流流动状态为层流状态，这不利于冷却水与轧件的热交换。
实用新型内容本实用新型要解决的问题是提供一种利用轧机浊循环水作为冷却介质，喷嘴及冷却管的结构更加合理，冷却能力强，棒线材受力均匀的棒线材强力穿水冷却系统。
为解决上述技术问题，本实用新型的棒线材强力穿水冷却系统，含有正向喷嘴、反扑水喷嘴、反扑气喷嘴、冷却管及集水箱，正向喷嘴、反扑水喷嘴及反扑气喷嘴均由导流锥和导流锥套构成，导流锥的锥面上沿周向均布有导流槽，导流槽为沿锥面素线方向延伸的直线槽，导流槽的横截面从进水端到出水端逐渐减小，冷却管里安装有紊流套。
由于导流槽的横截面从进水端到出水端逐渐减小，使得水流离开喷嘴时产生加速效果，不但加大了水流的喷射动能，且各水流股能各自独立运动，导流槽可以做得稍大些，从而直接采用轧机浊循环水作为冷却水，只要保证铁屑颗粒粒度小于导流槽出水端口径，喷嘴就不会发生堵塞，冷却水在到达棒材表面前没有相互干扰，有利于保持水流中夹带的铁屑颗粒的喷射动能，这对于击破棒材表面由于“膜态沸腾”形成的蒸汽膜十分有利，提高了冷却效果。由于导流槽是直线槽，从导流槽中喷出的水流不会产生沿棒材圆周方向的扭力，即棒材不会产生扭转变形，有利于保证棒材在穿水冷却线上受力均匀，运行平稳。冷却管中的紊流套使冷却水在其中作紊流运动，加速了冷却水与棒线材之间的热交换，同时减小了棒线材在冷却管中的运行阻力。
作为一个优选例，整个系统中横向并排设置有两路冷却线和一个旁路辊道，该两路冷却线和旁路辊道安装在横移小车上。横向并排设置两路冷却线是为了适应轧机线同时轧出两条棒线材时冷却工作的需要，当轧出的棒线材不需要进行穿水冷却时，则可通过移动横移小车，使旁路辊道对准轧机线，轧出的棒线材直接经过旁路辊道进入后续的飞剪线。每路冷却线上从前到后依次分布有2～5个正向喷嘴、一个反扑水喷嘴和一个反扑气喷嘴，反扑水喷嘴与反扑气喷嘴之间直接通过集水箱相联，前后相邻的两正向喷嘴之间以及最后一个正向喷嘴与反扑水喷嘴之间通过冷却管和集水箱相联，正向喷嘴与冷却管的个数以及冷却管的长度可根据需要进行优化设计确定。
本实用新型的有益效果是利用轧机浊循环水作为冷却介质，以浊循环水中的重悬浮颗粒作为载能体，喷嘴与冷却管的结构合理，喷嘴不会发生堵塞，冷却效率高，运行成本低，得到的棒线材的综合力学性能好。
下面结合具体实施方式
和附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是图1的A-A侧剖视图。
图3是图1中正向喷嘴1、反扑水喷嘴2及反扑气喷嘴3的结构示意图。
图4是图3中导流锥6的结构示意图。
图5是图4的B向视图。
图6是图4的C-C剖视图。
图7是图1中冷却管4的结构示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型的棒线材强力穿水冷却系统，横向并排设置有两路冷却线I、II和一个旁路辊道III，该两路冷却线I、II和旁路辊道III安装在横移小车15上，横移小车15由手摇蜗杆减速机12驱动。每路冷却线均具有正向喷嘴1、反扑水喷嘴2、反扑气喷嘴3、冷却管4及集水箱5，并且在每路冷却线上从前到后依次分布有2～5个正向喷嘴1、一个反扑水喷嘴2和一个反扑气喷嘴3，反扑水喷嘴2与反扑气喷嘴3之间直接通过集水箱5相联，前后相邻的两正向喷嘴1之间以及最后一个正向喷嘴1与反扑水喷嘴2之间通过冷却管4和集水箱5相联。旁路辊道III由多个前后并排设置的电机及安装在电机输出轴上的辊子构成。两路冷却线I、II用来适应轧机同时轧出两条棒线材，并且需要对两条棒线材进行同时冷却时用。当轧机只轧出一条棒线材进行冷却或不需要冷却时，则可通过移动横移小车10，使棒线材进入冷却线I或II进行冷却或直接经过旁路辊道III到达后续工序。图1中标号13是入口集水箱，14为出口导管，图2中标号16为排水地沟，17是横移小车15的车轮，18是横移小车定位装置，双点划线表示横移到另一个极限位置的横移小车。
如图3、图4及图5所示，冷却线上的正向喷嘴1、反扑水喷嘴2及反扑气喷嘴3均由导流锥6和导流锥套7构成，导流锥6的锥面上沿周向均布有导流槽8，导流槽8为沿锥面素线方向延伸的直线槽，导流槽8的横截面从进水端到出水端逐渐减小。收敛的导流槽8使得流股离开喷嘴时产生加速效果，不但加大了流股的喷射动能，且各流股能各自独立运动，在到达棒材表面前没有相互干扰，有利于保持流体和流体中夹带的重悬浮颗粒的喷射动能，这对于击破棒材表面由于“膜态沸腾”形成的蒸汽膜十分有利，提高了冷却效果。并且由于导流槽8是直线槽，从导流槽8中喷出的水流不会产生沿棒线材圆周方向的扭力，即棒线材不会产生扭转变形，有利于保证棒线材在穿水冷却线上受力均匀，运行平稳。因此允许冷却水中含有较大的铁屑颗粒，从而可直接采用轧机浊循环水作为冷却水，不需要另外引入净水或配备水净化设备，降低了运行成本及维护费用。图3中标号19为喷嘴壳体，20为喷嘴的入口导流锥。
图6示出导流锥6上导流槽8的底部呈半圆弧形，导流槽8出水端的口径为8～10mm。采用轧机浊循环水作为冷却水时，允许冷却水中含有较大的铁屑颗粒，不需要另外引入净水或配备水净化设备，降低了运行成本及维护费用。采用无净化处理的轧机浊循环水作为冷却介质，实现了冷却水系统的零排放，避免了末端治理，符合可持续性发展的战略要求。轧机浊循环水中的重悬浮颗粒作为载能体，可同时用于加速酸洗、管道清洗过程，并对提高流体切割(射流)效率产生关键性的推动作用。
从图7可看出冷却管4里的紊流套由扩张管9、等径管10及收缩管11组合连接而成，扩张管9、等径管10及收缩管11的个数及组合关系可根据需要进行优化设计，通过在冷却管4里设置紊流套，构造一个变内径结构的冷却管，迫使浊循环水在其中作紊流运动，提高了冷却水与棒材的热交换能力，同时减小棒材在冷却管中的运行阻力。
试验证明，经本实用新型冷却后的棒线材屈服强度可达440-450Mpa，得到的铁素体晶粒度达到10级，晶粒度提高了2级，其它各项参数均符合III级螺纹钢筋的性能指标。
权利要求1.一种棒线材强力穿水冷却系统，包括正向喷嘴(1)、反扑水喷嘴(2)、反扑气喷嘴(3)、冷却管(4)及集水箱(5)，正向喷嘴(1)、反扑水喷嘴(2)及反扑气喷嘴(3)均由导流锥(6)和导流锥套(7)构成，导流锥(6)的锥面上沿周向均布有导流槽(8)，其特征是所述导流槽(8)为沿锥面素线方向延伸的直线槽，导流槽(8)的横截面从进水端到出水端逐渐减小，冷却管(4)里安装有紊流套。
2.按照权利要求1所述的棒线材强力穿水冷却系统，其特征是整个系统中横向并排设置有两路冷却线(I、II)和一个旁路辊道(III)，该两路冷却线(I、II)和旁路辊道(III)安装在横移小车(15)上，每路冷却线上从前到后依次分布有2～5个正向喷嘴(1)、一个反扑水喷嘴(2)和一个反扑气喷嘴(3)，反扑水喷嘴(2)与反扑气喷嘴(3)之间直接通过集水箱(5)相联，前后相邻的两正向喷嘴(1)之间以及最后一个正向喷嘴(1)与反扑水喷嘴(2)之间通过冷却管(4)和集水箱(5)相联。
3.按照权利要求1所述的棒线材强力穿水冷却系统，其特征是所述冷却管(4)里的紊流套由扩张管(9)、等径管(10)及收缩管(11)组合连接而成。
4.按照权利要求1所述的棒线材强力穿水冷却系统，其特征是所述导流锥(6)上导流槽(8)的底部呈半圆弧形，导流槽(8)出水端的口径为8～10mm。
专利摘要一种棒线材强力穿水冷却系统，涉及在材料加工中对高温轧制后的棒线材进行余热处理的设备，包括正向喷嘴(1)、反扑水喷嘴(2)、反扑气喷嘴(3)、冷却管(4)及集水箱(5)，正向喷嘴(1)、反扑水喷嘴(2)及反扑气喷嘴(3)均由导流锥和导流锥套构成，导流锥的锥面上沿周向均布有导流槽，导流槽为沿锥面素线方向延伸的直线槽，导流槽的横截面从进水端到出水端逐渐减小，冷却管(4)里安装有紊流套。本实用新型利用轧机浊循环水作为冷却介质，以浊循环水中的重悬浮颗粒作为载能体，喷嘴与冷却管的结构合理，喷嘴不会发生堵塞，冷却效率高，运行成本低，得到的棒线材的综合力学性能好。
文档编号B21B43/00GK2928287SQ200620110840
公开日2007年8月1日 申请日期2006年6月23日 优先权日2006年6月23日
发明者朱新才, 林顺洪, 李长江, 周雄, 肖大志, 丁又青 申请人:重庆科技学院