CN102433419B - 采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却装置及方法，采用狭缝喷水方式实现快速冷却的穿水冷却，即沿淬火冷却对象的轴向设置喷水狭缝的开口，喷水狭缝的数量采取沿淬火冷却对象圆周设置，通过调节喷水量、喷水压力和开启喷水狭缝的数量实现淬火对象冷却强度和冷却均匀性的调节。本发明与传统装置相比可以提供较高的冷却强度，同时对水质和过滤粒度无特殊的要求，能达到钢筋、棒料、型钢、钢轨获得马氏体、贝氏体或其混合组织所要求的冷却强度。而且，本发明装置冷却强度可发挥的范围大，可以广泛应用在获得马氏体、贝氏体或其混合组织的钢筋、棒料、型钢、钢轨上。

Description

采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却装置及方法
技术领域
本发明涉及的是一种冶金行业轧后在线或离线淬火冷却装置或机械行业淬火冷却装置，具体是各类钢筋、棒料、方钢、钢轨、型钢等产品的轧后或重新加热采用狭缝喷水方式实现快速冷却的穿水淬火冷却装置及方法。
背景技术
淬火冷却是指将钢材加热到AC3或AC1点以上某一温度并保持一定时间后，以大于临界冷却速度冷却到Ms温度以下的某一温度，获得马氏体、贝氏体或其混合组织的工艺过程。穿水冷却装置被广泛应用于轧后或重新加热后钢筋、棒料等的冷却过程。传统的穿水冷却装置一般是通过喷水冷却获得细化的铁素体与珠光体组织，达到提高钢的强韧性的目的。传统的穿水冷却装置多是采用通过在钢筋、棒料等冷却对象的圆周方向设置喷嘴的方式实现冷却。这种采用喷嘴方式冷却由于喷嘴布置密度的限制而制约了冷却强度的提高，也无法达到钢筋、棒料获得马氏体、贝氏体或其混合组织所要求的冷却强度。
经对现有技术文献检索发现，中国专利申请号201020521509.8，记载了一种“新型高效棒材穿水冷却装置”，该装置公开了高速线材轧制后的新型高效棒材穿水冷却装置，包括导向管、喷嘴支座和中间管，一导向管安装在喷嘴支座的一侧，中间管的一端安装在喷嘴支座的另一侧，在导向管和喷嘴支座之间夹装有一组水冷喷嘴，在中间管的另一端上安装有另一导向管，在中间管中安装有若干个湍流管，湍流管内腔为两头大中间小的腰鼓型通道。该新型高效穿水冷却装置采用湍流管技术，使用了最优化的几何角度进行聚敛与发散形状的最佳排布，可形成涡旋式的水流，从而保证所穿过的棒材在冷却水之间的热交换率达到最大值，解决现有喷嘴造成的冷却效果差，喷嘴磨损严重，而且不能使用浊环水造成水资源浪费等问题，使用后堵钢工艺事故可大大降低。但是，该装置受可安装喷嘴的数量限制而限制了冷却强度可发挥的范围，从而限制了该装置在获得马氏体、贝氏体或其混合组织的钢筋、棒料上的应用。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却装置及方法，可实现对淬火冷却对象的快速冷却，也无需对水质提出高的要求，能达到钢筋、棒料、型钢、钢轨获得马氏体、贝氏体或其混合组织所要求的冷却强度。
本发明是通过以下技术方案实现：
本发明所述的一种采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却装置，包括：供水管路、集水箱、冷却管、分流板、喷水狭缝、排气管。其中：供水管路、集水箱与分流板三部分组成供水单元，每个穿水淬火冷却装置可根据情况布置2个以上的供水单元，其作用是通过狭缝喷水方式使淬火冷却对象得到快速和均匀冷却。排气管沿冷却管圆周方向和轴向设置，其作用是排放冷却过程产生的气体。上述部件连接方式为：集水箱与冷却管之间采取密封联接，在每个集水箱之上设置供水管路，在集水箱内设置分流板，喷水狭缝设置在冷却管上，喷水狭缝开设在集水箱的对应位置上，排气管穿过冷却管。
所述的供水管路为圆形管路，其作用是将一定压力和流量的水输送到集水箱内。
所述的集水箱为长方形箱体结构，设置在喷水狭缝上方，作用是将由供水管路提供的水沿喷水狭缝的长度方向重新分布。
所述的分流板设置在集水箱内，其结构为开有许多均匀分布圆孔的长板，作用是将集水箱内的水进行重新分布，以实现从喷水狭缝中喷出的水沿狭缝长度方向相对均匀的分布。
所述的喷水狭缝开设在冷却管之上，狭缝的长度方向与淬火冷却对象轴向平行，狭缝的长度和宽度是根据淬火冷却对象的尺寸和对冷却强度要求而确定。
所述的排气管为圆形管路，其作用是将产生在冷却管内的气体排出，其数量和位置可以根据现场情况确定。
本发明所述的一种采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却方法，具体是：沿淬火冷却对象的轴向设置喷水狭缝的开口，喷水狭缝采取沿淬火冷却对象圆周设置，通过调节喷水量、喷水压力和开启喷水狭缝的数量实现淬火冷却对象冷却强度和冷却均匀性的调节。
本发明上述冷却方法具体实现过程为：通过供水管路向集水箱供水，集水箱内的水经过分流板分流后运动到喷水狭缝，水沿淬火冷却对象四周分布的喷水狭缝喷向沿冷却管轴向运动的淬火冷却对象，冷却管起到防止水溅射目的，排气管将产生在冷却管内的气体排出。
本发明针对的冷却对象是各类钢材，它可以是各种类型的圆钢、钢筋、棒料、钢轨、方钢、型钢等。
本发明装置即可用于轧后在线淬火冷却处理，也可以用于离线淬火冷却处理。
与现有技术相比，本发明与传统装置相比可以提供较高的冷却强度，同时对水质和过滤粒度无特殊的要求，能达到钢筋、棒料、型钢、钢轨获得马氏体、贝氏体或其混合组织所要求的冷却强度。而且，本发明装置冷却强度可发挥的范围大，可以广泛应用在获得马氏体、贝氏体或其混合组织的钢筋、棒料、型钢、钢轨上。
附图说明
图1为本发明实施例1装置的结构示意图；
图2为图1所示的A-A剖视图；
图3为本发明实施例2装置的结构示意图；
图4为图3所示的A-A剖视图；
图5为本发明实施例3装置的结构示意图；
图6为图5所示的A-A剖视图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例的淬火冷却对象为棒料，具体实施情况如下所述。
如图1-2所示，本实施例包括：供水管路1、集水箱2、冷却管3、分流板4、喷水狭缝5、淬火冷却对象6、排气管7。其中：供水管路1、集水箱2与分流板4三部分组成供水单元，每个穿水淬火冷却装置对称布置4个供水单元(即围绕淬火冷却对象6的上、下、左、右各设置一个)，作用是通过狭缝喷水方式使淬火冷却对象6得到快速和均匀冷却。排气管7沿冷却管3圆周方向和轴向设置，其作用是排放冷却过程产生的气体。
本实施例中：集水箱2与冷却管3之间采取密封联接，在每个集水箱2之上设置供水管路1，在集水箱内设置分流板4，喷水狭缝5设置在冷却管3上，喷水狭缝5开设在与集水箱2的对应位置上，排气管7穿过冷却管3。
本实施例中：所述的供水管路1为圆形管路，其作用是将一定压力和流量的水输送到集水箱2内。
本实施例中：所述的集水箱2为长方形箱体结构，设置在喷水狭缝5上方，作用是将由供水管路1提供的水沿喷水狭缝5的长度方向重新分布。
本实施例中：所述的分流板4设置在集水箱2内，其结构为上面开有许多均匀分布圆孔的长板，作用是将集水箱2内的水进行重新分布，以实现从喷水狭缝5中喷出的水沿狭缝长度方向相对均匀的分布。
本实施例中：所述的喷水狭缝5开设在冷却管3之上，狭缝的长度方向与淬火冷却对象6轴向平行，狭缝的长度和宽度是根据淬火冷却对象6的直径和对冷却强度要求而确定。
本实施例中：所述的排气管7为圆形管路，其作用是将产生在冷却管3内的气体排出。
采用本实施例上述装置进行穿水淬火冷却，通过以下步骤实现：通过供水管路1向集水箱2供水，集水箱2内的水经过分流板4运动到喷水狭缝5，水沿淬火冷却对象6四周对称分布的喷水狭缝5喷向沿冷却管3轴向运动的淬火冷却对象6，冷却管3起到防止水溅射目的，排气管7将产生在冷却管3内的气体排出。
实施例2
本实施例的淬火冷却对象为钢筋，具体实施情况如下所述。
如图3-4所示，本实施例包括：供水管路1、集水箱2、冷却管3、分流板4、喷水狭缝5、淬火冷却对象6、排气管7。其中：供水管路1、集水箱2与分流板4三部分组成供水单元，每个穿水淬火冷却装置布置2个供水单元(即围绕淬火冷却对象6上部与下部各布置一个供水单元)，作用是通过狭缝喷水方式使淬火冷却对象6得到快速和均匀冷却。在冷却管3的上部两侧布置排气管7，其作用是排放冷却过程产生的气体。
本实施例中：集水箱2与冷却管3之间采取密封联接，在每个集水箱2之上设置供水管路1，在集水箱内设置分流板4，喷水狭缝5设置在冷却管3上，喷水狭缝5开设在与集水箱2的对应位置上，排气管7穿过冷却管3。
本实施例中：所述的供水管路1为圆形管路，其作用是将一定压力和流量的水输送到集水箱2内。
本实施例中：所述的集水箱2为长方形箱体结构，设置在喷水狭缝5上方，作用是将由供水管路1提供的水沿喷水狭缝5的长度方向重新分布。
本实施例中：所述的分流板4设置在集水箱2内，其结构为上面开有许多均匀分布圆孔的长板，作用是将集水箱2内的水进行重新分布，以实现从喷水狭缝5中喷出的水沿狭缝长度方向相对均匀的分布。
本实施例中：所述的喷水狭缝5开设在冷却管3之上，狭缝的长度方向与淬火冷却对象6轴向平行，狭缝的长度和宽度是根据淬火冷却对象6的直径和对冷却强度要求而确定。
采用本实施例上述装置进行穿水淬火冷却，通过以下步骤实现：通过供水管路1向集水箱2供水，集水箱2内的水经过分流板4运动到喷水狭缝5，水沿淬火冷却对象6上部和下部的喷水狭缝5喷向沿冷却管3轴向运动的淬火冷却对象6，冷却管3起到防止水溅射目的，排气管7将产生在冷却管3内的气体排出。
实施例3
本实施例的淬火冷却对象为钢轨，具体实施情况如下所述。
如图5-6所示，本实施例包括：供水管路1、集水箱2、冷却管3、分流板4、喷水狭缝5、淬火冷却对象6、排气管7。其中：供水管路1、集水箱2与分流板4三部分组成供水单元，每个穿水淬火冷却装置布置3个供水单元(即围绕淬火冷却对象6(钢轨)的轨头两侧和轨底各布置一个)，作用是通过狭缝喷水方式使淬火冷却对象6(钢轨)的轨头和轨底在要求的冷却强度下得到均匀冷却。在冷却管3的上部设置排气管7，其作用是排放冷却过程产生的气体。
本实施例中：集水箱2与冷却管3之间采取密封联接，在每个集水箱2之上设置供水管路1，在集水箱内设置分流板4，喷水狭缝5设置在冷却管3上、且与集水箱2相对应的位置上，排气管7穿过冷却管3。
本实施例中：所述的供水管路1为圆形管路，其作用是将一定压力和流量的水输送到集水箱2内。
本实施例中：所述的集水箱2为长方形箱体结构，设置在喷水狭缝5上方，作用是将由供水管路1提供的水沿喷水狭缝5的长度方向重新分布。
本实施例中：所述的分流板4设置在集水箱2内，其结构为上面开有许多均匀分布圆孔的长板，作用是将集水箱2内的水进行重新分布，以实现从喷水狭缝5中喷出的水沿狭缝长度方向相对均匀的分布。
本实施例中：所述的喷水狭缝5开设在冷却管3之上，狭缝的长度方向与淬火冷却对象6轴向平行，狭缝的长度和宽度是根据淬火冷却对象6的尺寸和对冷却强度要求而确定。
采用本实施例上述装置进行穿水淬火冷却，通过以下步骤实现：通过供水管路1向集水箱2供水，集水箱2内的水经过分流板4运动到喷水狭缝5，水沿喷水狭缝5喷向沿冷却管3轴向运动的淬火冷却对象6，冷却管3起到防止水溅射目的，排气管7将产生在冷却管3内的气体排出。
通过以上实施例可以看出，本发明是针对各类钢筋、棒线材、钢轨、型钢等产品的轧后或重新加热的穿水淬火冷却装置和方法，具体是沿淬火冷却对象的轴向设置喷水狭缝的开口，喷水狭缝的数量采取沿淬火冷却对象圆周设置，通过调节喷水量、喷水压力和开启喷水狭缝的数量实现淬火对象冷却强度和冷却均匀性的调节。与现有技术相比，本发明可以提供较高的冷却强度，同时对水质和过滤粒度无特殊的要求，能达到钢筋、棒料、型钢、钢轨获得马氏体、贝氏体或其混合组织所要求的冷却强度。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却装置，其特征在于包括：供水管路、集水箱、冷却管、分流板、喷水狭缝以及排气管；其中：供水管路、集水箱与分流板三部分组成供水单元，所述供水单元通过狭缝喷水方式使淬火冷却对象得到快速和均匀冷却；排气管沿冷却管圆周方向和轴向设置，集水箱与冷却管之间采取密封联接，在每个集水箱之上设置供水管路，在集水箱内设置分流板，喷水狭缝设置在冷却管上且位置与集水箱相对应，排气管穿过冷却管。
2.根据权利要求1所述的采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却装置，其特征在于：所述的喷水狭缝的长度方向与淬火冷却对象轴向平行。
3.根据权利要求1所述的采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却装置，其特征在于：所述的分流板设置在集水箱内，其结构为开有许多均匀分布圆孔的长板。
4.根据权利要求1所述的采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却装置，其特征在于：所述穿水淬火冷却装置布置2个以上的供水单元。
5.根据权利要求1-4任一项所述的采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却装置，其特征在于：所述的集水箱为长方形箱体结构，设置在喷水狭缝上方。
6.根据权利要求1-4任一项所述的采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却装置，其特征在于：所述的供水管路为圆形管路；所述的排气管是将产生在冷却管内的气体排出的圆形管路。
7.一种使用权利要求1所述穿水淬火冷却装置的采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却方法，其特征在于：沿淬火冷却对象的轴向设置喷水狭缝的开口，喷水狭缝采取沿淬火冷却对象圆周设置，通过调节喷水量、喷水压力和开启喷水狭缝的数量实现淬火冷却对象冷却强度和冷却均匀性的调节。
8.根据权利要求7所述的采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却方法，其特征在于所述方法具体实现过程为：采用供水管路向集水箱供水，集水箱内的水经过分流板分流后运动到喷水狭缝，水沿淬火冷却对象四周分布的喷水狭缝喷向沿冷却管轴向运动的淬火冷却对象，冷却管起到防止水溅射目的，排气管将产生在冷却管内的气体排出。
9.根据权利要求7-8任一项所述的采用狭缝喷水实现快速冷却的穿水淬火冷却方法，其特征在于：所述的分流板设置在集水箱内，其结构为开有许多均匀分布圆孔的长板，作用是将集水箱内的水进行重新分布，以实现从喷水狭缝中喷出的水沿狭缝长度方向相对均匀的分布；所述喷水狭缝的长度方向与淬火冷却对象轴向平行。
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