CN104107767A - 一种用于控轧控冷工艺中的螺旋喷嘴及螺旋式进水方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控轧控冷工艺中的螺旋喷嘴及螺旋式进水方法，配合给水室和湍流管使用，包括喷嘴本体以及喷嘴本体外壁上带有的沿其周向设置的可调螺旋状环缝，且冷却介质沿可调螺旋状环缝方向以固定的切线动能喷入湍流管。本发明通过可调螺旋状环缝使冷却介质在较大的压力下沿可调螺旋状环缝方向以较大的切线动能进入湍流管，冷却介质的切向流动大幅度提高了冷却介质与高温轧件的热交换速度，有效防止钢的表面和芯部晶粒长大，在强度提高的同时，其它性能也显著提高。同时，本发明的螺旋喷嘴更加小型化，降低了能源消耗，提高了冷却能力，在喷嘴表面还喷涂抗腐蚀涂层，提高了喷嘴的抗腐蚀能力。

Description

一种用于控轧控冷工艺中的螺旋喷嘴及螺旋式进水方法
技术领域
本发明涉及金属轧制领域，特别是一种应用于棒材控轧控冷工艺过程中的螺旋喷嘴以及螺旋式进水方法。
背景技术
钢材的控轧控冷工艺的核心是在轧制过程中通过控制加热温度、轧制过程、冷却条件等工艺参数,改善钢材的强度、韧性、焊接性能，主要是通过控制轧制过程中的变形温度、变形程度、变形速度等参数，使钢的晶粒细化，在强度提高的同时，其它性能也显著提高，实现充分挖掘钢铁材料潜力的目的。对轧制温度进行控制的关键是水冷设备，通过水冷设备的合理布置和冷却水参数的调节来控制轧件轧制各阶段温度和轧后冷却温度。而其中的冷却水参数(压力、流量、速度)调节的核心是冷却喷嘴，现有冷却喷嘴为多空或直环缝等形式，冷却轧件时水形成直线流场，冷却介质与轧件热交换效果不理想，而且由于喷嘴长期和水接触以及工作环境恶劣，因此喷嘴容易被腐蚀氧化。
因此，本发明提出了一种用于控轧控冷工艺中的螺旋喷嘴及螺旋式进水方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于控轧控冷工艺中的螺旋喷嘴及螺旋式进水方法，用于解决现有控轧控冷工艺中冷却介质与轧件热交换效果不理想以及喷嘴容易被腐蚀氧化的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于控轧控冷工艺中的螺旋喷嘴，包括喷嘴本体以及喷嘴本体外壁上带有的沿其周向设置的可调螺旋状环缝，且冷却介质沿可调螺旋状环缝方向以固定的切线动能喷入湍流管。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述喷嘴本体为锥形，且可调螺旋状环缝为沿锥形均匀分布的螺旋线。
进一步，所述螺旋线的数量为3至8条。
进一步，所述螺旋线的宽度为3mm至5mm。
进一步，所述螺旋线的高度为2mm至6mm。
进一步，冷却介质沿可调螺旋状环缝方向喷出的喷射角为15度至45度。
进一步，在螺旋喷嘴的表面喷涂抗腐蚀涂层，抗腐蚀涂层包括粘结底层和抗氧化表面层，其中粘结底层由以下重量份原料组成：镍10份，铝1份，二氧化硅2份，氧化硼2份，钴1份，铬2份，粘底层的涂层厚度为0.1mm；抗氧化层由以下重量份原料组成：钼10份，铬5份，硅5份，铁2份，镍1份，碳0.01份，硫0.01份，磷0.01份，钴5份，二氧化硅1份，氧化铝2份，钇1份，钨1份，钒1份。氧化表面层的涂层厚度为0.2mm
本发明的技术方案还包括一种用于控轧控冷工艺中的螺旋式进水方法，其采用上述的螺旋喷嘴，包括：冷却介质沿螺旋喷嘴的可调螺旋状环缝方向，以固定的切线动能喷入湍流管。
进一步，通过调节可调螺旋状环缝的环缝大小，调节冷却介质喷出的切线动能。
进一步，当所述喷嘴本体为锥形，且可调螺旋状环缝为沿锥形均匀分布的螺旋线时，调节可调螺旋状环缝大小是通过调节螺旋线的数量、宽度和/或高度来实现的。
本发明的有益效果是：本发明通过可调螺旋状环缝使冷却介质在较大的压力下沿可调螺旋状环缝方向以较大的切线动能进入湍流管，冷却介质的切向流动大幅度提高了冷却介质与高温轧件的热交换速度，有效防止钢的表面和芯部晶粒长大，在强度提高的同时，其它性能也显著提高，实现充分挖掘钢铁材料潜力的目的。同时，本发明的设备更加小型化，降低了水、电等能源消耗，实现较高的冷却能力。另外，由于在喷嘴表面喷涂了抗腐蚀涂层，使得喷嘴具有强大的抗腐蚀、抗氧化、抗磨损和耐高温的能力，长期使用不会生锈，在恶劣的工作环境中保持稳定，实验表明，可以使用30年以上，涂层粘结强度为38兆帕，涂层的表面洛氏15N硬度为83。
附图说明
图1为本发明所述螺旋喷嘴的结构示意图；
图2为图1的A-A向剖面图；
图3为图1的B-B向剖面图；
图4为本发明的螺旋喷嘴在控轧控冷工艺中的应用示意图。
附图1中，各标号所代表的部件列表如下：
1、螺旋喷嘴，2、喷嘴本体，3、可调螺旋状环缝，4、给水室，5、湍流管，6、连接固定件，7、法兰盘，8、进水管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本实施例给出了一种用于控轧控冷工艺中的螺旋喷嘴1，包括喷嘴本体2以及喷嘴本体外壁上带有的沿其周向设置的可调螺旋状环缝3，图2及图3即示意了可调螺旋状环缝的结构。
如图4所示，在实际应用中，所述螺旋喷嘴1配合给水室4和湍流管5使用，所述湍流管5置于连接固定件6上，所述给水室4与喷嘴本体形成的内腔导通，且所述给水室通过法兰盘7连接湍流管5。冷却介质通过进水管8进入给水室4，通过设有可调螺旋状环缝3的螺旋喷嘴1，沿可调螺旋状环缝方向喷入湍流管5。
本实施例中，所述喷嘴本体为锥形，其通过螺纹与给水室连接，且可调螺旋状环缝为沿锥形均匀分布的螺旋线。通过调节螺旋线的数量、宽度和/或高度调节可调螺旋状环缝的环缝大小。优选地，所述螺旋线的数量为3至8条，所述螺旋线的宽度为3至5mm，高度为2-6mm，且冷却介质沿可调螺旋状环缝方向喷出的喷射角为15度至45度。
采用上述的螺旋喷嘴，本实施例给出了相应的螺旋式进水方法，即冷却介质沿螺旋喷嘴的可调螺旋状环缝方向，以固定的切线动能喷入湍流管，通过调节可调螺旋状环缝的环缝大小，可调节冷却介质喷出的切线动能。冷却介质通过可调螺旋状环缝进入湍流管，其切向流向大幅度提高了冷却介质与高温轧件的热交换速度。
本实施例中，在螺旋喷嘴的表面喷涂抗腐蚀的涂层，涂层包括粘结底层和抗氧化表面层。
粘结底层制备方法为：采用重量成分：镍10份，铝1份，二氧化硅2份，氧化硼2份，钴1份，铬2份的合金粉末，用市面上常见的等离子喷涂机(例如普莱克斯-7700型等离子喷涂机)喷涂，涂层厚度0.1mm。
抗氧化面层制备方法为：采用重量成分10份，铬5份，硅5份，铁2份，镍1份，碳0.01份，硫0.01份，磷0.01份，钴5份，二氧化硅1份，氧化铝2份，钇1份，钨1份，钒1份的合金粉末，用市面上常见的等离子喷涂机(例如普莱克斯-7700型等离子喷涂机)喷涂，涂层厚度0.1mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于控轧控冷工艺中的螺旋喷嘴，其在控轧控冷工艺中配合给水室和湍流管使用，其特征在于，包括喷嘴本体以及喷嘴本体外壁上带有的沿其周向设置的可调螺旋状环缝，且冷却介质沿可调螺旋状环缝方向以固定的切线动能喷入湍流管。
2.根据权利要求1所述的螺旋喷嘴，其特征在于，所述喷嘴本体为锥形，且可调螺旋状环缝为沿锥形均匀分布的螺旋线。
3.根据权利要求2所述的螺旋喷嘴，其特征在于，所述螺旋线的数量为3至8条。
4.根据权利要求2所述的螺旋喷嘴，其特征在于，所述螺旋线的宽度为3mm至5mm。
5.根据权利要求2所述的螺旋喷嘴，其特征在于，所述螺旋线的高度为2mm至6mm。
6.根据权利要求1所述的螺旋喷嘴，其特征在于，冷却介质沿可调螺旋状环缝方向喷出的喷射角为15度至45度。
7.根据权利要求1-6中任一所述的螺旋喷嘴，其特征在于，在螺旋喷嘴的表面喷涂抗腐蚀涂层，抗腐蚀涂层包括粘结底层和抗氧化表面层，其中粘结底层由以下重量份原料组成：镍10份，铝1份，二氧化硅2份，氧化硼2份，钴1份，铬2份，粘底层的涂层厚度为0.1mm；抗氧化层由以下重量份原料组成：钼10份，铬5份，硅5份，铁2份，镍1份，碳0.01份，硫0.01份，磷0.01份，钴5份，二氧化硅1份，氧化铝2份，钇1份，钨1份，钒1份。氧化表面层的涂层厚度为0.2mm。
8.一种用于控轧控冷工艺中的螺旋式进水方法，采用权利要求1至7中任一所述的螺旋喷嘴，其特征在于，冷却介质沿螺旋喷嘴的可调螺旋状环缝方向，以固定的切线动能喷入湍流管。
9.根据权利要求8所述的螺旋式进水方法，其特征在于，通过调节可调螺旋状环缝的环缝大小，调节冷却介质喷出的切线动能。
10.根据权利要求9所述的螺旋式进水方法，其特征在于，当所述喷嘴本体为锥形，且可调螺旋状环缝为沿锥形均匀分布的螺旋线时，调节可调螺旋状环缝大小是通过调节螺旋线的数量、宽度和/或高度来实现的。
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