一种用于热轧高强度钢筋的水雾汽化冷却实验室装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型发明属于轧钢技术领域，特别是提供了一种用于热轧高强度钢筋的水雾汽化冷却实验室装置。
【背景技术】
[0002]我国的热轧高强度钢筋在过去20年里一直采用穿水冷却方法，在提高强度的同时，不可避免地给热轧钢筋带来马氏体环和表面红锈两大问题。为在提高热轧钢筋冷却效率和钢筋强度的同时，有效地控制冷却速度和淬火马氏体相变，需要开发一种对热轧钢筋在终轧温度(1050 - 9000C )条件下，既具有足够的冷却能力和冷却速度，又便于分组分段进行阶梯式加速冷却的方法和装置。
[0003]水雾汽化冷却方法可以充分发挥水的汽化相变潜热λ = 540cal/g远高于水的比热Cp = lcal/g°C这一基本原理在热乳钢筋冷却中的作用，提高汽化冷却在混合冷却(包括水的接触换热冷却、膜沸腾冷却和汽化冷却)中的比例，从而达到以汽化冷却为主的高效率冷却要求。同时，水雾冷却具有很宽的冷却速度范围，可以对多个水雾汽化冷却喷嘴，按照热轧钢筋不同强度级别、不同终轧温度和不同冷却速度的要求，进行分组分段灵活布置和组装，以便按照高强度钢筋的CCT连续冷却转变曲线特征和控制冷却工艺参数的要求，有效而准确地控制热轧钢筋的冷却速度，获得高强度钢筋所需的显微组织和力学性能。
[0004]然而，在现场热轧高强度钢筋机组实际采用水雾汽化冷却方法和装置之前，首先面临的问题是，如何布置和组装水雾汽化冷却喷嘴，如何调整水压、水量、气压、气量等工艺参数，如何提高水雾汽化冷却在混合冷却中的比例和冷却效率，如何测试热态钢筋表面和心部温度在不同水雾汽化冷却工艺参数条件下的变化，如何使典型规格热态钢筋获得所需的冷却速度、显微组织和力学性能。
[0005]目前，国内还没有这种用于热轧高强度钢筋的水雾汽化冷却实验室装置，无法为现场热轧高强度钢筋机组的水雾汽化冷却装置，提供所需的喷嘴布置结构设计、水雾冷却工艺参数、热态钢筋在不同水雾汽化冷却条件下表面和心部温度变化规律的基本数据。
【发明内容】
[0006]本实用新型发明的一种用于热轧高强度钢筋的水雾汽化冷却实验室装置，解决了上述热轧高强度钢筋水雾汽化冷却装置所需的喷嘴布置结构设计、水雾冷却工艺参数和热态钢筋在不同水雾汽化冷却条件下表面和心部温度变化规律的基本数据的问题。
[0007]本实用新型主要包括:供气系统、供水系统、水雾汽化喷嘴、试样移动系统、测试和控制系统，所述水雾汽化喷嘴与供气系统和供水系统相连接；所述试样移动系统包括:滑轨、设置在滑轨上的移动小车以及与移动小车连接的气缸；所述水雾汽化喷嘴布置在移动小车的行程范围内，并且垂直于移动小车上的热态钢筋试样；所述测试与控制系统包括:红外测温仪、热电偶测温仪、位移时间继电器和计算机。
[0008]进一步的，所述供气系统包括:依次连接的空压机、储气罐、气体流量计、压力表、分气器和气管，其中的分气器通过金属软管连接至水雾汽化冷却喷嘴。
[0009]进一步的，所述供水系统包括:依次连接的储水池、水泵、增压泵、液体流量计、分水器和水管，其中的分水器连接至水雾汽化冷却喷嘴。
[0010]进一步的，所述水雾汽化喷嘴分为3组，每组4个喷嘴两两相对的布置在喷嘴固定架的同一平面上，相邻喷嘴之间互相成90°角，各喷嘴出口对准钢筋试样纵向中心线。
[0011]进一步的，所述测试和控制系统包括:设置在滑轨之外的红外测温仪、连接在钢筋心部的热电偶测温元件及其数字记录仪。红外测温仪用于测试钢筋表面温度，热电偶测温仪用于测试钢筋心部温度。
[0012]进一步的，所述测试和控制系统还包括:位移时间继电器和计算机，位移时间继电器与气缸连接，以控制移动小车的往返行程，从而控制移动小车上热态钢筋试样通过水雾汽化冷却区域的时间。
[0013]进一步的，所述测试和控制系统还包括:数字记录仪，所述数字记录仪两端分别与热电偶和计算机连接。
[0014]进一步的，所述测试和控制系统还包括计算机，用于分别输入和存储由红外测温仪所测试的钢筋表面温度-时间数据，以及由热电偶测温仪测试的钢筋心部温度-时间数据。
[0015]本实用新型水雾汽化冷却实验室装置，采用上述水雾汽化喷嘴布置结构、试样移动系统、供水和供气系统、测试和控制系统，可以调节水雾冷却工艺参数，并测试热态钢筋在不同水雾汽化冷却条件下表面和心部温度变化的数据，为热轧高强度钢筋的水雾汽化冷却方法和现场机组用装置提供所需基本参数。
[0016]进而，本实用新型实验室装置，沿着钢筋圆周方向布置4个喷嘴，喷嘴两两相对，相邻喷嘴之间成90°角相互垂直，冷却水雾的范围可以覆盖钢筋圆周的全部表面，能够对钢筋的圆周方向实现均匀冷却。
[0017]进而，本实用新型通过分水器和分气器实现水流和气流的均匀性控制，从而保证所形成水雾的均匀性和稳定性。
[0018]与水冷相比，水雾汽化冷却具有如下优点:(I)冷却效率高。(2)冷速调节范围大。
(3)避免钢筋表面产生马氏体环。(4)改善钢材表面质量，避免表面生锈。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型热轧高强度钢筋的水雾汽化冷却实验室装置的结构示意图。其中，供气系统包括连接起来的空压机1、阀门2、储气罐3、气体流量计4、压力表5、分气器6、气管7 ;供水系统包括连接起来的水泵13、储水池14、液体流量计12、分水器11和水管10 ；冷却装置包括水雾汽化喷嘴8、喷嘴固定架9 ;移动系统包括移动小车15、试样16、气缸17和滑轨19。测试和控制系统包括红外测温仪18、热电偶20和控制装置(时间继电器和计算机)21，其中时间继电器与气缸17连接。
[0020]图2为采用本实用新型热轧高强度钢筋的水雾汽化冷却实验室装置，测试和记录的热态钢筋表面和芯部温度降低和变化曲线。
【具体实施方式】
[0021]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照【附图说明】本实用新型的【具体实施方式】。
[0022]如图1所示，本实用新型实施例的热轧带肋钢筋轧后水雾汽化冷却装置主要包括供气系统，供水系统、冷却装置、移动系统和控制系统五部分。供气系统包括连接起来的空压机1、阀门2、储气罐3、气体流量计4、压力表5、分气器6、气管7。供给的压缩空气由空压机I提供，依次经储气罐、阀门、气体流量计、分气器、气管、金属软管，进入水雾汽化喷嘴的混合仓，供气压力为0.3-0.7MPa ;储气罐保证了压缩空气压力的稳定，通过气体流量计的阀门2可对压缩空气的流量进行调整和控制。
[0023]供水系统包括连接起来的水泵13、储水池14、液体流量计12、分水器11和水管10。供给的冷却水由水泵提供，