一种用于棒材轧制的冷却器及水冷方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及乳制工艺技术领域，尤其涉及一种用于棒材乳制的冷却器。本发明还涉及一种使用上述冷却器的棒材乳制的水冷方法。
【背景技术】
[0002]在现代棒线材生产工艺中，控制乳制和控制冷却技术应用已经较为普遍。
[0003]比较典型的控乳控冷技术之一是:钢坯经加热炉加热后，采用正常或较低的开乳温度，在粗乳和中乳阶段进行奥氏体再结晶区乳制，来达到细化奥氏体晶粒的目的；出中乳机列的棒材乳件进入水冷线进行降温，之后在输送导槽内进行均热(使表面温度与芯部温度达到接近)，然后送入精乳机列进行奥氏体未再结晶区乳制，通过在奥氏体未再结晶区内合理的累计变形量，达到在奥氏体晶粒内形成变形带的目的；精乳在最短的时间内进入乳后水冷线，进行控制冷却，该过程中形成的过冷奥氏体、在形变诱导相变原理的作用和变形带增加铁素体形核点双方面的作用下，开始向铁素体转变，形成细小均匀的铁素体组织，达到细晶强化的目的。细晶强化技术，可在减少钢坯成份中微合金元素的情况下，达到要求的物理性能，并且有更为优良的韧性。最终实现降本增效。
[0004]比较典型的控乳控冷技术之二是:乳后余热处理技术，即钢坯采用正常的开乳温度，经过全部乳制道次后，在最短的时间内进入乳后水淬线进行快速降温，在产品表面形成淬火马氏体组织，在之后的控冷过程中，芯部热量向外周扩散，进行自回火，最终得到表面是回火马氏体，回火索氏体而芯部形成细铁素体和珠光体的组织状态，采用相变强化的方式来降低微合金添加量、达到要求的强度指标。
[0005]比较典型的控乳控冷技术之三是:标准或是客户要求钢材中不可出现回火组织，要求正常热乳状态交货。此时生产线上往往考虑到表观质量、晶粒组织的大小对物理性能的影响等，采用适当的乳后冷却速度，来达到去除钢材表面氧化气泡、微合金添加量的适当减少和晶粒组织的细化而改善韧性的目的。
[0006]上述的各种乳制中间阶段和乳后的棒材乳件降温，都要采用由冷却器组成的水冷线。由此，冷却器的设计，十分重要，其结构决定了冷却过程的两个关键因素:效率(降温速度)和断面温降均匀性。
[0007]如图1所示，单组冷却器的热交换过程分为两部分:喷嘴组件冷却区域14和套筒组件冷却区域15。喷嘴组件冷却区域14不管棒材乳件是否处于冷却的中心，当高压水通过高压水入口 19沿环缝锥面喷出时，可以认为以同样的速度、角度和流量冲击棒材乳件表面(如图2所示)，因此可以认为在此过程中沿棒材乳件圆周方向的对流换热是基本均匀的，棒材乳件16整个圆周上的温降是近乎相同的。套筒组件冷却区域15—般为如图1所示的湍流管，棒材乳件在穿过水冷线内的各个冷却器时，没有在冷却器的中心，而是由于自身重力作用，棒材乳件贴在冷却器内壁17，使得棒材乳件16在冷却器内壁17的位置偏移，而流体按照最小阻力定律流动，使得棒材乳件16圆周方向与冷却水的对流速度18和流量产生不均匀的现象(即沿棒材乳件圆周方向，不同的位置有不同的流速18和流量，而对应到沿圆周方向各个点冷却水与棒材乳件表面的对流热交换会产生温降不均匀的情况，如图3所示)，
[0008]综上所述，如何解决棒材乳件通过冷却器时，温降不均匀的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是提供一种用于棒材乳制的冷却器，以使得棒材乳件通过冷却器时，温降均匀。本发明的另一个目的是提供一种棒材乳制的水冷方法。
[0010]为了实现上述目的，本发明提供了一种用于棒材乳制的冷却器，包括喷嘴组件和套筒组件，所述套筒组件包括套筒，所述套筒的一端与所述喷嘴组件固定连接，所述套筒的内部靠近喷嘴组件的一端设置有喇叭口的内衬管，且所述内衬管靠近所述喷嘴组件的一侧端面与所述喷嘴组件的端面抵接;所述套筒内依次设置有第一套管和第二套管，所述第一套管的内径的纵截面为喇叭口状，且所述第一套管的喇叭口朝向所述内衬管的一侧;所述第二套管的内径的纵截面为喇叭口状，且所述第二套管的喇叭口朝向所述第一套管，所述第二套管的喇机口的最小内径为棒材乳件通过的最小孔径ΦB ；所述内衬管的喇机口的最小内径Φ C为棒材乳件通过的最小孔径ΦB的1.3倍;所述第一套管的喇叭口的最小内径ΦD的尺寸满足08<00<0(:。
[0011]优选地，所述套筒包括封闭区和具有固定筋的开放区，所述封闭区的一端与所述喷嘴组件固定连接，所述封闭区的另一端与所述固定筋连接;所述内衬管设置在所述封闭区的内部，所述内衬管背离所述喷嘴组件的一侧端面与所述固定筋抵接;且所述第一套管和所述第二套管依次设置在所述固定筋上，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]优选地，所述固定筋的数量为4个，且沿所述套筒所在圆周上均匀布置。
[0013]优选地，所述固定筋与所述套筒连接的一端为T型结构，所述T型结构与所述套筒焊接连接。
[0014]优选地，所述第二套管的数量为多个，且所述第二套管沿所述套筒的轴线方向间隔布置。
[0015]优选地，所述内衬管的出水口和所述第二套管的出水口的角度K4在70°至100°之间。
[0016]优选地，所述第一喷嘴芯的导入口的尺寸Φ A满足:ΦΒ<ΦΑ<2ΦΒ。
[0017]优选地，所述喷嘴组件包括第一喷嘴芯、第二喷嘴芯和具有空腔的喷嘴壳体，所述第一喷嘴芯和所述第二喷嘴芯分别与所述喷嘴壳体配合，所述第一喷嘴芯靠近所述第二喷嘴芯的一侧设置有倒角，所述第二喷嘴芯与所述倒角之间存在间隙。
[0018]优选地，所述倒角的角度为45度。
[0019]优选地，所述第一喷嘴芯上设置有第一凸缘，所述喷嘴壳体对应所述第一凸缘设置有与所述第一凸缘抵接的第二凸缘，所述第一凸缘和所述第二凸缘通过螺栓连接。
[0020]相比于【背景技术】中所介绍的内容，上述冷却器，通过将冷却器不同位置设计成不同孔径，不仅保留了一部分湍流管的冷却能力，而且棒材乳件在冷却器内偏置的情况下，沿棒材乳件圆周方向不会与冷却器的第一套管的内壁紧贴，因此，通过第一套管的棒材乳件对流热交换相对较均匀，即能保证第一套管段的温降相对较均匀。
[0021]本发明还提供了一种棒材乳制水冷方法，该方法使用冷却器进行水冷的方法，该冷却器进行水冷的方法为上述任一方案所描述的用于棒材乳制的冷却器进行水冷的方法。由于该用于棒材乳制的冷却器具有上述技术效果，具有该用于棒材乳制的冷却器的棒材乳制的水冷方法也应具有相应的技术效果。
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0023]图1为传统用于棒材乳制工艺的冷却器的结构示意图；
[0024]图2为传统用于棒材乳制工艺的冷却器的喷嘴组件冷却区的水流示意图；
[0025]图3为传统用于棒材乳制工艺的冷却器的套筒组件冷却区的水流示意图；
[0026]图4为本发明实施例提供的用于棒材乳制工艺的冷却器的结构示意图；
[0027]图5为图4的A-A剖视图；
[0028]图6为图4的B-B剖视图；
[0029]图7为图4的C-C剖视图。
[0030]上图1-7 中:
[0031]第一喷嘴芯1、喷嘴壳体2、空腔3、倒角4、内衬管5、第一套管6、第二套管7;固定筋
8、第二喷嘴芯9、套筒10、第一凸缘11、第二凸缘12、导入口 13、喷嘴组件冷却区域14、套筒组件冷却区域15、棒材乳件16、冷却器内壁17、流速18、高压水入口 19、切削部20。
【具体实施方式】
[0032]本发明的核心是提供一种用于棒材乳制的冷却器，以使得棒材乳件通过冷却器时，温降均匀。本发明的另一个核心是提供一种棒材乳制的水冷方法。
[0033]为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0034]如图4-7所示，本发明实施例提供的用于棒材乳制的冷却器，包括喷嘴组件和套筒组件，套筒组件包括套筒10，套筒10的一端与喷嘴组件固定连接，套筒10的内部靠近喷嘴组件的一端设置有喇叭口的内衬管5，且内衬管5靠近喷嘴组件的一侧端面与喷嘴组件的端面抵接;套筒10内依次设置有第一套管6和第二套管7，第一套管6的内径的纵截面为喇叭口状，且第一套管6的喇叭口朝向内衬管5的一侧;第二套管7的内径的纵截面为喇叭口状，且第二套管7的喇叭口朝向第一套管6，第二套管7的喇叭口的最小内径为棒材乳件通过的最小孔径ΦB;内衬管5的喇机口的最小内径Φ C为棒材乳件通过的最小孔径Φ B的1.3倍;第一套管6的喇叭口的最小内径Φ D的尺寸满足Φ B < Φ D < Φ C。
[0035]需要说明的是，上述喇叭口的内径结构，使得流体通过时可以形成湍流。上述技术方案，通过将冷却器不同位置设计成不同孔径，不仅保留了一部分湍流管的冷却能力，而且棒材乳件在冷却器内偏置的情况下，沿棒材乳件圆周方向不会与冷却器的第一套管的内壁紧贴，因此，通过第一套管的棒材乳件对流热交换相对较均匀，即能保证第一套管段的温降相对较均匀。
[0036]进一步的技术方案中，上套筒10包括封闭区和具有固定筋8的开放区，所述封闭区的一端与所述喷嘴组件固定连接，；所述封闭区的另一端与所述固定筋8连接。所述内衬管5设置在所述封闭区的内部，所述内衬管5背离所述喷嘴组件的一侧端面与所述固定筋8抵接;且所述第一套管6和所述第二套