CN202951712U - 棒线材水冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种棒线材水冷系统，至少包括水冷装置，水冷装置包括依次连接的第一入口正扑喷嘴、第一除雾装置、第一水冷单元、第二除雾装置和第一出口反扑喷嘴；第一水冷单元包括依次设置的第一水冷喷嘴和第一紊流管；第一水冷喷嘴包括：管体；喷嘴本体，其设置于管体内、并与管体之间形成与进水口连通的集水腔；喷嘴本体上沿周向设有第一喷射通道，第一喷射通道与喷嘴本体的轴心线之间形成第一喷射角；喷嘴本体上沿其周向还设有第二喷射通道，第二喷射通道与喷嘴本体的轴心线之间形成第二喷射角；第一喷射通道与第二喷射通道的收敛方向相同，且第一喷射角小于第二喷射角。本实用新型的棒线材冷却系统可有效避免不良表层组织的产生。

Description

棒线材水冷系统

技术领域

本实用新型涉及一种棒线材水冷系统，尤其是一种棒线材车间的预水冷和穿水冷装置，属于轧钢机械技术领域。 

背景技术

近年来，由于国内钢铁产能过剩，建筑钢材市场竞争激烈，竞争形势也发生了变化，已从原来的规模的竞争向技术的竞争、成本的竞争、产品升级换代的竞争转变，这种形势促进了企业加快了创新技术应用。轧后水冷技术在近期得到快速发展。由于该技术利用轧制余热，不需要重新加热，通过控制轧后钢材的冷却速度，达到改善组织和性能的目的，因此具有较好的经济效益和社会效益。 

棒材在热轧中会产生变形热，使奥氏体转变温度提高，相变后的铁素体晶粒容易长大，力学性能降低。通过控冷却可以达到细化铁素体、减少珠光体片层间距，阻止碳化物在高温下析出。轧后水冷不仅节约了能源和热量消耗，缩短了生产周期，提高了生产效率，减少了生产高强度钢筋的合金使用量，而且使棒材具有更高的综合力学性能。 

目前，国内棒材车间主要采用的水冷装置有文氏管式、直喷式和套筒式三种结构，这三种结构的水冷装置在现场使用过程中存在问题如下： 

文氏管式结构水冷装置：其结构采用两组高压水喷嘴，喷嘴均布的孔形成射流；中间管设有多段湍流管元件棒材通过水冷装置，轧件在冷却装置中急剧冷却，使轧件其冷却速度大于表面层达到一定深度的淬火马氏体的临界速度。轧件表面温度低于马氏体开始转变点(Ms)，发生奥氏体向马氏体相转变，该过程心部温度很高，仍处于奥氏体状态，表面为马氏体和残余奥氏体组织。 

文氏管式结构水冷装置的缺点：热交换效率高，造成温降梯度比较大。表层温降较快，心部冷却效果较差；冷却强度难以控制，轧件冷热不均匀，易引 起轧件的弯曲。轧制带肋钢筋时，部分冷却水随横肋带出箱体；轧件表层产生马氏体，降低了轧件的材料性能，因此对钢筋的焊接性能影响较大，闪光对焊后，焊缝的热影响区的强度和塑性降低，因此，冷却强度大，钢筋的内应力较大，时效后钢筋强度下降10-20MPa。同时伴有返锈现象严重。 

直喷式结构水冷装置：喷嘴由外锥套和内锥套之间形成收敛的环形缝隙构成，冷却水从收敛的环形缝隙喷出，形成流股的射能。环形缝隙通过调整垫片调整大小，进而控制冷却水的流量。可以有效的控制轧件的冷却温度，减少轧件的温降梯度。 

直喷式结构水冷装置的缺点：此种结构的轧件冷却强度受到喷嘴的数量、冷却水温度、冷却水压力和冷却水流量的影响。特别是冷却水的流量和压力是两个最主要参数。冷却强度不稳定，会出现头冷尾热，钢材的二次氧化无法消除。喷嘴磨损较快，频繁拆装，增加成本，影响作业率。生产过程出现流量、压力不稳定。冷却水从入口导管装置处回流，回流水压力较大，影响钢筋导入和大量雾气。 

套筒式结构水冷装置：此结构类似直喷式喷嘴，冷却水从喷嘴的底部进入喷嘴的环形通道，冷却水从收敛的环形缝隙喷出。但是在喷嘴后增设了套管。尾套将冷却水挡在套筒里，使轧件能能够同冷却水充分接触。增加了水冷强度。环形缝隙通过调整垫片调整大小，进而控制冷却水的流量。 

套筒式结构水冷装置的缺点：此种结构的轧件冷却强度受到冷却水压力和冷却水流量的直接影响。穿钢过程不稳定，容易发生堆钢，钢筋上冷床后有明显的波浪弯，加大水量、水压、降低回火温度也难以消除，原因抖动使管内出现温度不均，形成弯曲，孔型磨损造成截面变化，由于轧后残余应力的存在。特别是切分轧制，轧件进冷床时回火温度出现差异，产生弯曲度超差、钢上冷床顶撞乱钢。 

综上所述，由于以上现有技术中的水冷装置结构都存在流体温度梯度，由于流体间的相互作用而改变了运动方向，并且伴有雾化现象，车间内雾气蒸腾，弥散于水冷设备及精轧设备上空，车间能见度极低，特别冬季的清晨，能见度不足5米，极大影响轧钢系统安全。 

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种棒线材水冷系统，其能减少棒线材在水冷过程中产生马氏体和魏氏体等异常组织，使热轧钢筋热变形应力有效利用，将钢筋的内应力变成铁素体的形成晶核的动力，从而细化晶粒组织，钢筋焊接性能明显提高。 

本实用新型所提供的技术方案为：一种棒线材水冷系统，至少包括用于对棒线材轧件进行水冷处理的水冷装置，所述水冷装置包括沿棒线材轧件行进方向依次连接的第一入口正扑喷嘴、第一除雾装置、第一水冷单元、第二除雾装置和第一出口反扑喷嘴；所述第一水冷单元包括沿棒线材轧件行进方向依次设置的第一水冷喷嘴和第一紊流管；所述第一水冷喷嘴包括： 

管体，其侧壁上具有进水口；以及， 

喷嘴本体，具有轴向贯通的第一通道，其设置于所述管体内、并与所述管体之间形成与所述进水口连通的集水腔； 

其中，所述喷嘴本体上沿周向设有向其轴心收敛的第一喷射通道，所述第一喷射通道与所述喷嘴本体的轴心线之间形成第一喷射角； 

所述喷嘴本体上沿其周向还设有向其轴心收敛的第二喷射通道，所述第二喷射通道与所述喷嘴本体的轴心线之间形成第二喷射角； 

所述第一喷射通道与所述第二喷射通道的收敛方向相同，且所述第一喷射角小于所述第二喷射角。 

进一步的，所述喷嘴本体包括相互配合的第一内锥套和第一外锥套，其中， 

所述第一内锥套具有向其轴心收敛的第一锥面，所述第一锥面上沿周向均匀分布有多个沿所述第一锥面的素线方向延伸的直导流槽，每一直导流槽进水端与所述集水腔连通，出水端与所述第一内锥套的内腔连通； 

所述第一外锥套具有与所述第一锥面配合的第二锥面，且所述第二锥面与所述第一锥面上的多个直导流槽配合，形成沿第一锥面的素线方向向所述第一内锥套轴心收敛的所述第一喷射通道； 

所述第一外锥套内部具有沿其周向均匀分布的多个直排孔；每一直排孔进水端与所述集水腔连通，出水端与所述第一外锥套的内腔连通，且多个直排孔的进水端至多个直排孔的出水端逐渐收敛，而形成向所述第一外锥套轴心收敛 的所述第二喷射通道。 

进一步的，所述第一紊流管包括： 

冷却导管；以及， 

依次串联于所述冷却导管内的多段紊流套，每一紊流套具有沿轴向贯通的的第一贯穿孔，所述第一贯穿孔具有前部第一锥形收缩口、后部第一锥形扩张口、以及中部第一喉管，所述第一喉管为沿所述紊流套的轴向延伸的等径喉管，所述等径喉管的内壁上具有至少一组泄压孔，每组泄压孔包括沿所述等径喉管周向呈放射状分布的多个通孔；其中， 

多段所述紊流套的第一贯穿孔依次贯通，形成与所述喷嘴的第一通道相贯通的、截面呈周期性变化的第二通道。 

进一步的，所述第一除雾装置包括： 

顶部开口的第一箱体，其底部具有出水口，其相对的两侧面的上边缘分别具有第一缺口；以及， 

底部开口的第二箱体，其相对的两侧面的下边缘分别具有与所述第一箱体的第一缺口相对应的第二缺口；其中， 

所述第二箱体底部开口与所述第一箱体顶部开口相对扣合而形成一箱体结构，所述第一缺口与所述第二缺口上下配合形成位于所述箱体结构相对的两侧面上的安装孔，且所述第一箱体和所述第二箱体的一侧铰接，另一侧通过锁紧装置连接。 

进一步的，所述第二除雾装置为与所述第一除雾装置结构相同的除雾装置，且所述第二除雾装置的箱体结构顶部安装有第一阻水器。 

进一步的，所述第一入口正扑喷嘴包括相互配合的第二内锥套和第二外锥套，其中， 

所述第二内锥套的内腔与所述第二外锥套的内腔相互贯通形成沿轴向贯通的第三通道； 

所述第二内锥套的锥面与所述第二外锥套的锥面配合形成向所述第三通道的轴心方向收敛的环形缝隙； 

所述第二内锥套和第二外锥套之间具有与所述环形缝隙相通的空气入口，所述第二内锥套的锥面、和/或所述第二外锥套的锥面上沿周向分布有多个导 流沟槽，所述导流沟槽入口端与所述空气入口相通，出口端与所述第三通道相通，且所述导流沟槽为从其入口端至出口端逐渐变窄的扇形槽体结构； 

所述第一入口正扑喷嘴通过其第二内锥套固定安装在所述第一除雾装置的安装孔内。 

进一步的，所述第一出口反扑喷嘴为与所述第一入口正扑喷嘴结构相同的气封喷嘴；且所述第一出口反扑喷嘴通过其第二外锥套固定安装在所述第二除雾装置的安装孔内。 

进一步的，所述棒线材冷却系统还包括用于对经所述水冷装置处理后的棒线材进行防锈处理的防锈装置；所述防锈装置包括沿棒线材轧件行进方向依次连接的第二入口正扑喷嘴、第三除雾装置、干燥管、第四除雾装置、乳化冷却单元、第五除雾装置和第二出口反扑喷嘴，所述乳化冷却单元包括沿棒线材行进方向依次连接的第二水冷喷嘴和第二紊流管，其中， 

所述第三、第四、第五除雾装置均为与所述第一除雾装置结构相同的除雾装置，且所述第五除雾装置的顶部安装有第二阻水器；所述第二入口正扑喷嘴为与所述第一入口正扑喷嘴结构相同的气封喷嘴；所述第二水冷喷嘴为与所述第一水冷喷嘴结构相同的水冷喷嘴；所述第二紊流管为与所述第一紊流管结构相同的紊流管；所述第二出口反扑喷嘴为与所述第一出口反扑喷嘴结构相同的气封喷嘴；且所述第二入口正扑喷嘴通过其第二内锥套固定安装在所述第三除雾装置的安装孔内，且所述第二出口反扑喷嘴通过其第二外锥套固定安装在所述第五除雾装置内。 

进一步的，所述干燥管包括：套管； 

依次串联于所述套管内的多段衬套，每一衬套具有沿轴向贯通的第二贯穿孔，所述第二贯穿孔具有前部第二锥形收缩口、后部第二锥形扩张口、以及中部第二喉管，多段衬套的第二贯穿孔依次连通，形成截面呈周期性变化的所述第四通道。 

进一步的，所述棒线材冷却系统还包括用于对经所述防锈装置处理后的棒线材轧件进行过渡冷却处理的过渡冷却装置；所述过渡冷却装置包括沿棒线材轧件行进方向依次设置的第三入口正扑喷嘴、第六除雾装置、第二水冷单元、第七除雾装置、第三出口反扑喷嘴、第四入口正扑喷嘴、第八除雾装置、第四 出口反扑喷嘴以及收拢导槽，其中，所述第六、第七、第八除雾装置均为与所述第一除雾装置结构相同的除雾装置，且所述第七除雾装置的箱体结构顶部安装有第三阻水器；所述第三入口正扑喷嘴、所述第三出口反扑喷嘴、所述第四入口正扑喷嘴、所述第四出口反扑喷嘴均为与所述第一入口正扑喷嘴结构相同的气封喷嘴；所述第二水冷单元至少包括第三喷嘴和第三紊流管，且所述第三喷嘴为与所述第一喷嘴结构相同的水冷喷嘴，所述第三紊流管为与所述第一紊流管结构相同的紊流管。 

本实用新型的有益效果为： 

本实用新型的棒线材冷却系统可以有效的控制轧件表面层及心部的冷却曲线，容易实现冷却强度和冷却时间的控制，有效解决棒线材表层温降较快，心部冷却效果较差的问题，使心部冷却满足工艺要求，又保证棒材表层温度不能过低，而影响材料性能，轧件可以获得细小均匀的铁素体组织，避免不良表层组织的产生，使棒材具有良好焊接性能，有效的控制淬火过程和回火层的组织厚薄，获得理想的回火温度。 

附图说明

图1表示本实用新型的棒线材水冷系统中的水冷装置的结构示意图； 

图2a表示第一水冷单元的外观结构示意图； 

图2b表示第一水冷单元的结构示意图； 

图3a表示水冷喷嘴的结构示意图； 

图3b表示图3a中A-A向剖视图； 

图4a表示紊流管的结构示意图； 

图4b表示紊流套的结构示意图； 

图4c表示图4b中B-B向剖视图； 

图5a表示入口导向装置的第一种实施方式的结构示意图； 

图5b表示入口导向装置的第二种实施方式的结构示意图； 

图6a表示本实用新型的除雾装置第一种实施方式的立体结构示意图； 

图6b表示本实用新型的除雾装置第一种实施方式的结构主视图； 

图6c表示图6b的左视图； 

图6d表示图6b的右视图； 

图6e表示本实用新型的除雾装置第二种实施方式的立体结构示意图； 

图7a表示气封喷嘴的结构示意图； 

图7b表示第二内锥套的结构示意图； 

图7c表示图7b的左视图； 

图7d表示第一入口正扑喷嘴与第一除雾装置的连接结构示意图； 

图7e表示第一出口正扑喷嘴与第二除雾装置的连接结构示意图； 

图8表示防锈装置的结构示意图； 

图9a表示干燥管的外观结构示意图； 

图9b表示干燥管的结构示意图； 

图10表示过渡冷却装置的结构示意图。 

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。 

本实用新型的棒线材水冷系统可作为对热轧后的轧件进行预水冷装置和/或穿水冷装置，其包括横移小车1、以及设置在横移小车1上的用于对轧件进行水冷处理的单条或多条冷却线，每一冷却线至少包括沿轧件行进方向依次设置的入口导向装置和水冷装置。其中，如图1和图2a、2b所示，水冷装置包括沿轧件行进方向依次连接的第一入口正扑喷嘴31、第一除雾装置32、第一水冷单元33、第二除雾装置34和第一出口反扑喷嘴35；第一水冷单元33数量可以为一个或多个，如图2a和2b所示，每一第一水冷单元33包括沿棒线材轧件行进方向依次设置的第一入口导管333、第一水冷喷嘴331、第一紊流管332和第一出口定位导管334，其中，第一水冷喷嘴331采用如下结构的水冷喷嘴： 

如图3a和图3b所示，该水冷喷嘴包括： 

轴向贯通的管体3311，具有进水口3311a；以及， 

喷嘴本体3312，具有沿轴向贯通的用于容纳轧件的第一通道，设置于管体3311内、并与管体3311之间形成与进水口3311a连通的集水腔3313； 

喷嘴本体3312上沿周向设有第一喷射通道331a，第一喷射通道331a的进水端与集水腔3313连通，其出水端与喷嘴本体3312的第一通道相通，且第一喷射通道331a自其进水端至出水端逐渐向喷嘴本体3312的轴心收敛，第一喷射通道331a与喷嘴本体3312的轴心线之间形成第一喷射角(图3a中第一喷射角为α)； 

喷嘴本体3312上沿周向还设置有第二喷射通道331b，第二喷射通道331b的进水端与集水腔3313连通，其出水端与喷嘴本体3312的第一通道相通，且第二喷射通道331b自其进水端至出水端逐渐向喷嘴本体3312的轴心收敛，第二喷射通道331b与喷嘴本体3312的轴心线之间形成第二喷射角(图3a中第二喷射角为β)； 

第一喷射通道331a与第二喷射通道331b的收敛方向大致相同，从而第一喷射通道331a喷出的射流水平方向与第二喷射通道331b喷出的射流水平方向均与轧件行进方向相同；且第一喷射角α小于第二喷射角β，从而第一喷射通道331a喷出的射流与第二喷射通道331b喷出的射流可交叉。 

本实用新型的棒线材水冷系统中，轧件由入口导向装置导入水冷装置，并进入第一水冷喷嘴331时，冷却水自进水口3311a进入集水腔3313内，并在集水腔3313内充满后沿第一喷射通道331a和第二喷射通道331b交叉高速喷出，其中，与喷嘴本体3312轴心线形成第一喷射角的第一喷射通道331a喷射出小喷射角射流束，在轧件表面可形成高速流体，流体的冲击力大，有利于破坏轧件表面的蒸汽膜； 

在现有技术中，轧件脱离轧机进入水冷装置后，由于摩擦阻力，逐渐减少前进的动力，本实用新型棒线材水冷系统的水冷装置中，由于采用上述结构的水冷喷嘴，可对轧机产生托浮和向前推进的作用力；且与喷嘴本体3312轴心线形成第二喷射角的第二喷射通道331b喷射出大喷射角射流束，会延长轧件上的破膜长度，增大蒸汽膜破坏面积，提高换热效率。 

另外，第二喷射通道331b的大喷射角射流束的较大垂直分量会被第一喷射通道331a的小喷射角射流束阻挡和消耗，改变了以往水冷喷嘴以单一喷射角进行喷射而形成柱状喷射的方式，两股射流束相互作用，削弱了冷却水射流的动能，形成均匀射流，减少了强水流对轧件的冲击，避免了轧件在水冷装置 中窜动，从而避免轧件内部组织发生不良变化； 

此外，本实用新型所采用的第一水冷喷嘴331采用两个喷射通道，增大了冷却水流量，在对轧件冷却时，可实现大流量、低水冷的冷却工艺，冷却效果好。 

以下提供一种喷嘴本体3312的优选实施装配方式。如图3a和图3b所示，喷嘴本体3312包括： 

第一内锥套3312a，具有向其轴心收敛的第一锥面，第一锥面的素线与第一内锥套3312a的轴心线之间夹角大小为第一喷射角α，第一锥面上沿周向均匀分布有多个沿第一锥面的素线方向延伸的直导流槽3301，每一直导流槽3301进水端与集水腔3313连通，出水端与第一内锥套3312a的第一通道连通；以及， 

第一外锥套3312b，具有与第一锥面配合的第二锥面，且第二锥面与第一锥面的多个直导流槽3301配合，而形成沿第一锥面的素线方向而向第一内锥套3312a轴心收敛的第一喷射通道331a； 

第一外锥套3312b上沿其周向均匀分布有多个直排孔3302，每一直排孔3302进水端与集水腔3313连通，出水端与第一外锥套3312b的内腔连通，多个直排孔3302的进水端至多个直排孔3302的出水端逐渐收敛，而形成向第一外锥套3312b轴心收敛的第二喷射通道331b，每一直排孔3302的中心线与第一外锥套3312b轴心线之间夹角为第二喷射角β。 

图为第一喷射通道331a和第二喷射通道331b的断面结构示意图。如图2所示，第一喷射通道331a的多个直导流槽3301沿第一内锥套3312a周向均匀分布，第二喷射通道331b的多个直排孔3302沿第一外锥套3312b周向均匀分布，由于第二喷射通道331b的第二喷射角大于第一喷射通道331a的第一喷射角，则构成第二喷射通道331b的多个直排孔3302位于构成第一喷射通道331a的多个直流槽的外围。如图1所示，本实施例中，优选的，多个直导流槽3301与多个直排孔3302呈空间交错设置。 

此外，需要说明的是，图3b中所示直导流槽3301与直排孔3302的数量均为6个，且6个直导流槽3301和6个直排孔3302交错设置，在实际应用中，直导流槽3301与直排孔3302可根据工艺要求确定数量和孔径。 

本实施例中，优选的，多个直导流槽3301的出水端与多个直排孔3302的出水端相交，且相交处位于喷嘴本体3312的内腔壁上，这种结构第一喷射通道331a与第二喷射通道331b喷射的射流之间相互作用效果最好。当然，在实际应用中，在保证第一喷射通道331a与第二喷射通道331b喷射的射流交叉的前提下，多个直导流槽3301的出水端与多个直排孔3302的出水端也可以设计为不相交。 

本实施例中，优选的，第一内锥套3312a与第一外锥套3312b之间还可以设置有用于调节第一内锥套3312a与第一外锥套3312b配合间隙的调节垫片23，通过该调节垫片23可调节第一喷射通道331a的冷却水流量。 

采用上述结构的喷嘴本体3312由于第一喷射通道331a是由第一锥面和第二锥面配合形成，则可通过调节第一锥面与第二锥面的配合间隙调整第一喷射通道331a的流量，从而控制冷却水的流量；另外，第一喷射通道331a采用多个直流槽与第二锥面配合形成，也就是说，第一喷射通道331a采用孔洞射流方式，而第二喷射通道331b采用多个直排孔3302形成，也是采用孔洞射流方式，则冷却水中杂质不易堵塞直流槽和直排孔3302，且大流速冷却水对直流槽和直排孔3302的冲蚀影响小，进而保证了冷却水的流量。 

当然，在实际应用中，喷嘴本体3312还可以采用其他结构形式，例如：喷嘴本体3312不采用第一内锥套3312a与第一外锥套3312b配合的结构形式，而是设计为一整体结构，在该整体结构的喷嘴本体3312上设置收敛的第一喷射通道331a和第二喷射通道331b，并满足第一喷射角小于第二喷射角；或者，喷嘴本体3312仍采用第一内锥套3312a和第一外锥套3312b配合，而第一喷射通道331a由第一内锥套3312a与第一外锥套3312b构成的环形缝隙形成；或者，喷嘴本体3312仍为第一内锥套3312a和第一外锥套3312b配合，而形成第一喷射通道331a的多个直导流槽3301设置于第一外锥套3312b的第二锥面上等，在此不一一列举。 

另外，如图2b和3a所示，本实用新型的第一水冷喷嘴331的管体3311一端具有第一法兰，另一端具有第二法兰，第一水冷喷嘴331通过管体3311的第一法兰与第一入口导管333连接，通过管体3311的第二法兰与第一紊流管332连接，并在第一法兰与第一入口导管333的连接处以及第二法兰与第一 紊流管332的连接处设有紫铜材质的密封垫片，既可以起到密封作用，又可以耐高温。 

本实用新型棒线材水冷系统的水冷装置中采用上述结构的第一水冷喷嘴331，直接了改变冷却水的压力和流量的分布，具有大水量、冲击小，冷却均匀的特点，加大了冷却水的喷射面积，即可有效破坏轧件表面的隔热保护蒸汽膜，又保证了轧件与冷却水进行充分热交换，增加导热系数，多层喷射孔的交错布置，不易堵塞和磨损，达到了合理的控制轧件的水冷强度。 

此外，现有技术中，用于棒材穿水冷装置、预水冷装置中的紊流管通常所采用的紊流套在结构上由于其喉部极短，而导致的冷却水紊流程度过高、水压波动大，换热系数大、冷却强度高、温度梯度大的问题，本实用新型棒线材水冷系统的水冷装置中构成水冷单元的第一紊流管332采用以下结构的紊流管： 

如图4a、4b和4c所示，该紊流管包括： 

冷却导管201；以及， 

依次串联于冷却导管201内的多段紊流套202，每一紊流套202具有沿轴向贯通的的第一贯穿孔，第一贯穿孔具有前部第一锥形收缩口202a、后部第一锥形扩张口202b、以及中部第一喉管，第一喉管为沿紊流套202的轴向延伸的等径喉管202c，等径喉管202c的内壁上具有至少一组泄压孔203，每组泄压孔203包括沿等径喉管周向呈放射状分布的多个通孔203a；其中，多段紊流套202的第一贯穿孔依次贯通，形成与第一水冷喷嘴331的第一通道相贯通的、截面呈周期性变化的第二通道。 

本实施例中，第一紊流管332的内径变化促进了冷却水之间动能和热量的交换，通过对第一锥形收缩口202a和第一锥形扩张口202b之间的第一喉部改进，将第一喉部的长度加长而形成一沿紊流套202轴向延伸而具有一定长度的等径喉管202c，增加了导向作用，并且其结构上增加了泄压孔203，具有泄压能力，降低了正压的形成，能减轻轧件在高速穿过水冷时的阻力，同时，冷却水流体在从第一锥形收缩口202a进入等径喉管202c后，可在等径喉管202c内作微稳态流动，降低了水压波动，减少了冷却水造成对轧件的冲击；换热系数和冷却强度也可以有效控制，沿断面方向的温度梯度分布小，容易控制冷却温度，从而可以实现轻穿水、低过冷、小温差的冷却工艺。 

本实施例中，等径喉管202c的长度优选为：轧件直径为10～20mm时，等径喉管202c长度为60～100mm。当然，在实际应用中，等径喉管202c的长度可根据轧件的规格尺寸以及工艺要求进行合理调整，在此不再进行列举。 

等级喉管202c的直径是控制换热系数和冷却强度的关键。等径喉管202c直径过大，则冷却水流量大，冷却不均匀，轧件会产生波浪弯；而等径喉管202c直径过小，则轧件与管壁易发生摩擦，而对轧机产生阻力。本实施例中，优选的，轧件直径为10mm时，等径喉管202c直径优选为20mm，既满足要求的正压力值，又避免轧件与管壁发生摩擦；轧件直径为12～16mm时，等径喉管202c直径优选为30mm；轧件直径为18～22mm时，等径喉管202c直径优选为35mm；轧件直径为25～36时，等径喉管202c直径优选为60mm。当然，在实际应用中，等径喉管202c的直接刻根据轧件规格尺寸以及工艺要求进行合理调整，在此不再一一列举。 

本实施例中，优选的，如图4b和图4c所示，多组泄压孔203沿等径喉管202c的轴向排布。紊流套202在等径喉管202c的内壁上设置多组泄压孔203，轧件经过等径喉管202c时，冷却水可通过泄压孔203流出等径喉管202c，减少了冷却水的压力冲击，降低了轧件在高速穿过水冷时的阻力，而加长等径喉管202c的长度，等径喉管202c上的泄压孔203可获得大的雷诺数，调节冷却水压力和流体的层流和紊流状态，对等径喉管202c内正压区起到泄压作用，进一步保证换热均匀。 

当然可以理解的是，实际应用中，等径喉管202c内壁上的泄压孔203也可以仅设置一组，每组泄压孔203中通孔140的数量和大小可根据实际需求进行调整。 

第一锥形收缩口202a的收缩角度γ的大小直接影响紊流管中湍流的大小，进而影响冷却强度。第一锥形收缩口202a的收缩角度γ小，冷却水速度分布均匀；第一锥形收缩口202a的收缩角度γ大，流体速度分布不均，但是会增加紊流程度，热交换强度高。而冷却区的大小取决于第一锥形扩张口202b的扩张角度大小，第一锥形扩张口202b的扩张角度δ大，则均匀区愈短，第一锥形扩张口202b冷却水的轴向流速低；第一锥形扩张口202b的扩张角度β小，则均匀区愈长，第一锥形扩张口202b冷却水的轴向流速高。因此，合适的第 一锥形收缩口202a的收缩角度γ既可以使流体速度均匀又可以达到一定的紊流程度，而合适的第一锥形扩张口202b扩张角度δ既可以保证合理的冷却区又可以得到理想的轴向流速。 

本实施例中，优选的，第一锥形收缩口202a的收缩角度γ与第一锥形扩张口202b的扩张角度δ均为20°～23°。第一锥形收缩口202a的收缩角度γ与第一锥形扩张口202b的扩张角度δ均为20°～23°时，水流产生的湍流适中，在总水量相同的情况下，流速均匀，冷却效果会更好，同时，冷却水对轧件的阻力也小。 

另外，紊流套202的第一锥形收缩口202a的收缩角度γ与第一锥形扩张口202b的扩张角度δ相等时，为对称型紊流套202；第一锥形收缩口202a的收缩角度γ与第一锥形扩张口202b的扩张角度δ不相等时，为非对称型紊流套202。本实施例中，优选的，本实用新型的紊流套202设计为对称型结构，即第一锥形收缩口202a的收缩角度γ与第一锥形扩张口202b的扩张角度δ相等，采用这种对称型的紊流套202设计方案可加强轧件的冷却均匀。 

此外，本实施例中，优选的，如图4a至4c所示，紊流套202的两端分别固连有定位法兰204，定位法兰204为圆盘式结构，其端面上沿周向设有多个定位销孔205。当多段紊流套202进行串联组装于冷却水管内时，定位法兰204的外圆与冷却水管的内壁接触，而对该紊流套202进行径向定位，每段紊流套202上的定位销孔205与其相邻的紊流套202上的定位销孔205对应连接一起，而对多段紊流套202进行轴向定位。 

此外，本实施例中，优选的，在定位法兰204的外周面上沿定位法兰204轴向还开设有轴向贯通的多个沟槽206，在多段紊流套202串联组成紊流管时，多个沟槽206与冷却导管201内壁之间、以及多段紊流套202的外壁与冷却导管201内壁之间可进行相互贯通，从而调节紊流套202内的冷却水。 

本实施例中，每段紊流套202通过其定位法兰204端面上的定位销孔205与其相邻的紊流套202采用定位销串接一起，并保证每段紊流套202的定位法兰204上的沟槽206和与其相邻的紊流套202定位法兰204上的沟槽206对中；而紊流套202的定位法兰204外周面与冷却导管201的内壁接触而对紊流套202进行径向定位，从而保证紊流套202的贯穿孔安装精度；冷却导管201两 端分别具有用于与第一水冷喷嘴331连接的第三法兰、用于与第一出口定位导管334连接的第四法兰。 

本实施例中，第一紊流管332在对轧机进行水冷处理时，其进口端与第一水冷喷嘴331连接固定，且在冷却导管201的第三法兰与第一水冷喷嘴331的法兰之间设有密封垫；冷却导管201的出口端通过第二法兰可以与第一出口定位导管334固定连接，在冷却导管201的第四法兰与第一出口定位导管334法兰之间设有密封垫。 

如图4a所示，本实施例中，第一紊流管332在对轧件进行水冷时，冷却水流体进入其中一段紊流套202的第一锥形收缩口，经第一锥形收缩口202a进入到等径喉管内时，由于等径喉管内径最小，此处的流体速度最大，压力最小；再进入第一锥形扩张口时，流体逐渐扩散，速度下降，引起压力逐渐升高；然后再进入下一段紊流套的第一锥形收缩口，由于收缩壁面阻挡，一部分流体受到撞击而向回流动，从而在两段紊流套202之间形成涡流，涡流的存在增加流体的紊流程度，有利于换热。 

本实施例中，第一紊流管332所采用的紊流套202由于喉部加长形成一沿其轴向延伸的具有一定长度的等径喉管203c，冷却水在等径喉管内可以作弱紊流态流动，当遇到等径喉管内壁上的泄压孔203时，流体的断面发生变化会产生局部紊流，流体会加速流动，而当流体再进入第一锥形扩张口时，会由层流和弱紊流状态转变成强紊流。当流体经过一连串的紊流套202时，除沿棒材轴向高速流动外，由于内径的周期性变化，造成压力的周期性变化，而由于波动压力的冲击，冷却水在棒材表面也有较剧烈的搅动，有利于轧件表面蒸汽膜破坏和气泡分离，由于水流两种状态运动的结合，保证了流体具有较大的冷却动能，保证了合适的换热系数，控制了冷却强度，同时，保证了冷却均匀性，轧件运动方向与流体运动方向相同，而等径喉管内的流体为层流运动，使得冷却水与轧件全面接触，提高冷却水利用率。 

由此可见，本实施例中，第一紊流管332所采用的紊流管，其紊流套喉部加长为等径喉管，加长了正压区的长度，能减轻轧件在高速穿过水冷时的阻力，同时，紊流套202的喉部加长形成具有一定长度的等径喉管202c，等径喉管内壁上设置泄压孔203，冷却水流体在从锥形收缩口进入等径喉管后，可在等 径喉管内作层流和弱紊流状态运动，换热系数和冷却强度得到有效控制，沿断面方向的温度梯度分布小，容易控制冷却温度，从而可以实现轻穿水、低过冷、小温差的冷却工艺。另外，本实用新型的紊流管所采用的紊流套202的锥形收缩口收缩角度γ较小，从而均匀区较长，有利于热交换。 

本实施例中，如图5a和5b所示，入口导向装置2的结构可以采用以下两种结构形式：一种结构是，如图5a所示，入口导向装置2采用钢板焊接而成，具有用于引导轧件进入水冷装置的导向槽，适合较大规格的轧件单线和双线轧制；另一种结构是，如图5b所示，入口导向装置2为管式组合结构，具有用于引导轧件进入水冷装置的导向管，适合较小规格的轧件多线切分轧制。当然可以理解的是，在实际应用中，入口导向装置2还可以采用其他结构形式。 

本实施例中，第一除雾装置32采用以下结构的除雾装置，如图6a至6e所示，该除雾装置包括一箱体结构300，该箱体结构300相对的两侧面上分别开设有用于供轧件穿过的安装孔301，箱体结构300的底部开设有出水口302。 

本实施例中，第一除雾装置32相对的两侧面上的安装孔301分别与第一入口正扑喷嘴31、以及第一入口导管333连接，将第一水冷喷嘴331进口回流的冷却水及雾气收集，然后通过底部出水口302导入集水箱，从而防止溢出水，控制雾气外泄，因而具有极强的除雾效果，其箱体结构300可将各个水流的冲击点进行封闭，极大的防止冷却水的流出，减少了水的蒸发面积，同时将接触轧件后升温的冷却水迅速排入该箱体结构300内，从源头上减少了雾气的产生和扩散。 

本实施例中，优选的，如图6a和6b所示，该箱体结构300包括： 

顶部开口的第一箱体300a，其底部具有出水口302，其相对的两侧面的上边缘分别具有第一缺口301a；以及，底部开口的第二箱体300b，其相对的两侧面的下边缘分别具有与第一箱体300a的第一缺口301a相对应的第二缺口301b；其中，第二箱体300b底部开口与第二箱体300b顶部开口相对扣合而形成箱体结构300，第一缺口301a与第二缺口301b配合形成安装孔301。本实用新型除雾装置的箱体结构300设计为上、下两个箱体扣合的结构，且安装孔301采用第一缺口301a和第二缺口301b上下配合形成，便于与其他部件连接。 

当然可以理解的是，在实际应用中，该箱体结构300还可以设计为其他结 构形式，如：该箱体结构300采用一整体结构的箱体构成，或者，该箱体结构300也可以设计成由左、右两个箱体扣合而成等，在此不再一一列举。 

本实施例中，如图6a至6c所示，为了便于本实用新型除雾装置安装，第一箱体300a与第二箱体300b采用可拆卸地连接方式连接。优选的，第一箱体300a和第二箱体300b的一侧通过合页303铰接，另一侧通过锁紧装置304连接。 

当然可以理解的是，在实际应用中，第一箱体300a和第二箱体300b的可拆卸连接方式也可以采用其他结构。 

以下说明该锁紧装置304的优选装配方式：如图61至6c所示，第一箱体300a上固连有第一连接板300c，第一连接板300c上开设有第一销孔；第二箱体300b上固连有第二连接板300d，第二连接板300d上开设有与第一销孔位置对应的第二销孔；锁紧装置304包括穿装在第一销孔和第二销孔内的用于连接第一连接板300c和第二连接板300d的柱销3041，柱销3041一端端部具有用于与第一销孔联接的螺接结构，并通过该螺接结构与第一销孔连接，柱销3041的另一端端部伸出第一销孔外、并具有通孔3042，通孔3042内穿装有斜楔块3043。采用上述结构的锁紧装置304结构简单，方便安装。当然可以理解的是，在实际应用中，锁紧装置304也可以采用其他形式。 

本实施例中，优选的，如图所示，箱体结构300的顶部具有提手结构305，方便安装操作。 

本实施例中，优选的，在箱体结构300底部还具有用于将箱体结构300固定在水冷装置中的固定结构。如图1和图2所示，该固定结构为由第一箱体300a底板延伸出的固定板300e，该固定板300e上开设用于与横移小车1固连的销孔300f。 

另外，需要说明的是，本实用新型除雾装置的箱体结构300相对两侧面上的安装孔301数量可根据水冷装置不同进行调整，如图6a至6d所示，箱体结构300相对两侧面的每一侧面上安装孔301数量为2个，如图6e所示，对于多线水冷装置，箱体结构300相对两侧面上安装孔301数量可相应地设置为多个。 

本实施例中，优选的，如图1所示，第二除雾装置36采用与第一除雾装 置32的结构相同的除雾装置，且第二除雾装置36相对的两侧面上的安装孔301分别与第一紊流管332出口端的第一出口定位导管334、以及第一出口反扑喷嘴35连接，并且在第二除雾装置36顶部安装有第一阻水器36。 

需要说明的是，水冷装置中第一水冷单元33的数量可根据实际生产进行调整，当水冷装置中第一水冷单元33有两个以上时，相邻两个第一水冷单元33之间安装与第一、第二除雾装置32、33结构相同的除雾装置。本实施例中，优选的，如图1所示，第一水冷单元33的数量为两个，两个第一水冷单元33之间安装有与第一除雾装置32结构相同的第一中间除雾装置37。 

此外，本实施例中，优选的，第一入口正扑喷嘴31和第一出口反扑喷嘴35均采用如下结构的气封喷嘴，如图7a、7b和7c所示，这种气封喷嘴包括相互配合的第二内锥套3201和第二外锥套3202，其中，第二内锥套3201的内腔与第二外锥套3202的内腔相互贯通形成沿轴向贯通的第三通道，第二内锥套3201的锥面与第二外锥套3202的锥面配合形成向第三通道的轴心方向收敛的环形缝隙3204，第二内锥套3201和第二外锥套3202之间还具有与环形缝隙3204相通的空气入口3203；在第二内锥套3201的锥面、和/或第二外锥套3202的锥面上沿周向分布有多个导流沟槽3211，导流沟槽3211入口端与空气入口3203相通，出口端与第三通道相通。 

上述结构的气封喷嘴，通过在第二内锥套3201的锥面、和/或第二外锥套3202的锥面上加工多个导流沟槽3211，从而在第二内锥套3201与第二外锥套3202配合时形成多个导流腔体，压缩空气经空气入口3203进入到该导流沟槽3211内加速后，沿轧件切线方向射流喷出，沿轧件肋筋方向直接吹扫轧件表面，喷射出的压缩空气相互排挤形成气封，既不会造成气流动能损失过大，又不影响射流的流量，安装在除雾装置的进出口处，可以有效地阻挡轧件上的残水和散水溢出除雾装置外。 

本实施例中，优选的，导流沟槽3211设计在第二内锥套3201的锥面上。当然，导流沟槽3211也可以设计在第二外锥套3202的锥面上，或者，在第二内锥套3201和第二外锥套3202的锥面上均设置导流沟槽3211。 

本实施例中，优选的，如图7b和图7c所示，导流沟槽3211为从入口端至出口端逐渐变窄的扇形槽体结构。导流沟槽3211设计为从入口端至出口端 逐渐变窄的扇形槽体结构，可保证压缩空气从入口端进入导流沟槽3211内进行加速后再从出口端喷射而出，从而保证了射流的动能满足气封需求。 

本实施例中，优选的，如图7b和图7c所示，导流沟槽3211从入口端至出口端之间过渡的侧面为弧形曲面，弧形曲面在出口端切线延伸方向可设计为与轧件表面相切，从而使得从导流沟槽3211内加速后喷射而出的射流沿轧件切线方向射流喷出，直接吹扫轧件表面。 

本实施例中，优选的，如图7b和图7c所示，多个导流沟槽3211的弧形曲面的弯曲角度一致，从而多个导流沟槽3211形成螺旋状，保证了轧件表面的空气射流均匀。 

本实施例中，优选的，第二内锥套3201与第二外锥套3202之间设置有用于调整第二内锥套3201与第二外锥套3202之间配合间隙的调节垫片3205。通过调节该垫片3205可调节环形缝隙3204中压缩空气的流量。 

如图7d所示为第一入口正扑喷嘴31与第一除雾装置32的安装结构示意图；如图7e所示为第一出口反扑喷嘴35与第二除雾装置34的安装结构示意图。第一入口正扑喷嘴31的第二外锥套固定安装在第一除雾装置32的安装孔内，第一出口反扑喷嘴35的第二内锥套固定安装在第二除雾装置34的安装孔内。 

此外，本实用新型棒线材水冷系统根据其在棒材车间所处的位置不同，可以选用多种组合形式。本实用新型棒线材水冷系统在中轧机组后时，其由入口导向装置2和多段水冷装置组成，并根据轧件的不同尺寸规格和钢种要求的冷却时间和冷却强度，确定水冷装置的数量。 

本实施例中的棒线材水冷系统的工作过程为： 

当轧件由上游工序输送到本实用新型棒线材水冷系统，通过入口导向装置2将轧件导入水冷装置，穿水冷前部为第一入口正扑喷嘴31，第一入口正扑喷嘴31通入压缩空气形成气封，可以有效的阻挡高压冷却水的回流，辅助轧件的导入； 

然后，轧件进入第一除雾装置32，第一除雾装置32起支撑第一水冷单元33、以及除水、除雾的作用，第一除雾装置32两端具有安装孔301，下部设有排水孔302，将进入的冷却水和产生的大量雾气导入下部的集水箱，通过管 道排入冲渣沟； 

轧件通过第一除雾装置32后进入第一水冷单元33，水冷单元由第一入口导管333、第一水冷喷嘴331、第一紊流管332和第一出口定位导管334组成，当水流从第一水冷喷嘴331喷出，加大了流股的射能，冷却水中的悬浮物轰击膜态沸腾所产生的气液屏障上，破坏了蒸汽膜，使冷却水同轧件表面直接接触，通过对流实现热交换； 

然后，轧件进入一连串的特殊结构的紊流套202时，紊流套202结构具有较强的冷却能力，并保证了轧件整个截面冷却的均匀性； 

随后，轧件进入第一中间除雾装置37，可以将轧件带出的残水以及下一组第一水冷单元33的回流水、雾气收集，导入集水箱； 

轧件离开第一中间除雾装置37后，进入第二组第一水冷单元33进行冷却，第二组第一水冷单元的出口设有第二除雾装置34，第二除雾装置34内装有第一阻水器36和第一出口反扑喷嘴35，压缩空气通过第一阻水器36改变水流的方向，通过第一出口反扑喷嘴35形成气封，有效的将冷却水和雾气阻隔在第二除雾装置34内。 

在此阶段，根据轧件的尺寸和化学成分确定不同的冷却速度和冷却时间，采用的不同的第一水冷喷嘴331数量和第一紊流管332长短的方式，合理的组织第一水冷单元33的段数，从而有效的控制轧件表面层、及心部的冷却曲线，进而达到工艺要求的组织性能。 

本实用新型棒线材水冷系统在精轧机组后，由入口导向装置2、多段水冷装置、防锈装置、过渡水冷装置组成，并根据轧件的不同尺寸规格和钢种要求的冷却时间和冷却强度，确定水冷装置的数量。 

其中，防锈装置用于对经水冷装置处理后的棒线材进行防锈处理，如图8所示，防锈装置包括沿棒线材轧件行进方向依次连接的第二入口正扑喷嘴41、第三除雾装置42、干燥管43、第四除雾装置44、乳化冷却单元45、第五除雾装置46和第二出口反扑喷嘴47，乳化冷却单元45包括沿棒线材行进方向依次连接的第二入口导管451、第二水冷喷嘴452、第二紊流管453和第二出口定位导管454。 

其中，本实施例中，优选的，第三、第四、第五除雾装置42、44、46 均采用与第一除雾装置32结构相同的除雾装置，第二入口正扑喷嘴41采用与第一入口正扑喷嘴31结构相同的气封喷嘴，第二水冷喷嘴452采用与第一水冷喷嘴331结构相同的水冷喷嘴，第二紊流管453采用与第一紊流管332结构相同的紊流管，第二出口反扑喷嘴47采用与第一出口反扑喷嘴35结构相同的气封喷嘴；且第二入口正扑喷嘴41通过其第二外锥套固定安装在第三除雾装置42的安装孔内，且第二出口反扑喷嘴47通过其第二内锥套固定安装在第五除雾装置46内，第五除雾装置46顶部安装有第二阻水器48。 

本实施例中，优选的，如图9a和9b所示，本实施例中，干燥管43包括套管431、以及依次串联于该套管431内的多段衬套432，其中，每一衬套432具有沿轴向贯通的第二贯穿孔，第二贯穿孔具有前部第二锥形收缩口432a、后部第二锥形扩张口432b、以及中部第二喉管432c，多段衬套432依次串联，多段衬套432的第二贯穿孔430依次连通，而形成截面呈周期性变化的第四通道。 

当轧件通过该干燥管43的第四通道时，轧件心部高温热量快速向表层扩散，导致轧件表层的温度升高，附着在轧件表面的水分在高温下蒸发，且由于干燥管43的第四通道的截面呈周期性变化，造成压力周期性变化，波动的压力有利于轧件表层汽膜破坏和水分的蒸发，对轧件的干燥效果好。 

本实施例中，优选的，如图所示，第二贯穿孔的前部第二锥形收缩口432a的收缩角度与后部第二锥形扩张口432b的扩张角度相同，即衬套432为对称结构。 

本实施例中，优选的，如图9b所示，套管431的一端连接有与第四通道连通的第三入口导管433，另一端连接有与第四通道连通的第三出口定位导管434。优选的，第三入口导管433前端设计为喇叭状开口，有利于将轧件导入该干燥管43内。 

本实施例中，优选的，套管431一端设有与第三入口导管433上的法兰配合连接的第五法兰，且在第五法兰和第三入口导管433的法兰之间设有密封垫。 

本实施例中，优选的，套管431另一端设有与第三出口定位导管434的法兰配合连接的第六法兰，且在第六法兰与第三出口定位导管434之间设有密封垫。 

过渡冷却装置用于对经防锈装置处理后的棒线材轧件进行过渡冷却处理。本实施例中，如图10所示，过渡冷却装置包括沿棒线材轧件行进方向依次设置的第三入口正扑喷嘴51、第六除雾装置52、第二水冷单元53、第七除雾装置54、第三出口反扑喷嘴55、第四入口正扑喷嘴56、第八除雾装置57、第四出口反扑喷嘴58以及收拢导槽59。 

其中，第六、第七、第八除雾装置52、54、57均采用与第一除雾装置32的结构相同的除雾装置；第三入口正扑喷嘴51、第三出口反扑喷嘴55、第四入口正扑喷嘴56、第四出口反扑喷嘴58均采用与第一入口正扑喷嘴31结构相同的气封喷嘴；第二水冷单元53与第一水冷单元331结构相同。 

本实施例中的棒线材水冷系统的工作过程为： 

当轧件由上游工序输送到本实用新型棒线材水冷系统，首先通过入口导向装置2将轧件导入水冷装置，穿水冷前部为第一入口正扑喷嘴31，第一入口正扑喷嘴31通入压缩空气形成气封，可以有效的阻挡高压冷却水的回流，辅助轧件的导入；然后，轧件进入第一除雾装置32，第一除雾装置32起支撑第一水冷单元33、以及除水除雾的作用，第一除雾装置32两端具有安装孔，下部设有排水孔，将进入的冷却水和产生的大量雾气导入下部的集水箱，通过管道排入冲渣沟； 

轧件通过第一除雾装置32后进入第一水冷单元33，第一水冷单元33由第一水冷喷嘴和第一紊流管332组成，当水流从第一水冷喷嘴331喷出，加大了流股的射能，冷却水中的悬浮物轰击膜态沸腾所产生的气液屏障上，破坏了蒸汽膜，使冷却水同轧件表面直接接触，通过对流实现热交换； 

然后，轧件进入一连串的特殊结构的紊流套202时，紊流套202结构具有较强的冷却能力，并保证了轧件整个截面冷却的均匀性； 

随后，轧件进入第一中间除雾装置37，可以将轧件带出的残水以及下一组第一水冷单元33的回流水、雾气收集，导入集水箱； 

轧件离开第一中间除雾装置37后，进入第二组第一水冷单元33进行冷却，第二组第一水冷单元33的出口设有第二除雾装置34，第二除雾装置34内装有第一阻水器36和第一出口反扑喷嘴35，压缩空气通过第一阻水器36改变水流的方向，通过第一出口反扑喷嘴35形成气封，有效的将冷却水和雾气阻 隔在第二除雾装置34内。 

当轧件需要防锈处理时，采用防锈装置进行组合安装在水冷装置的后端。防锈装置的前端设有第二入口正扑喷嘴41，通入压缩空气形成气封，轧件通过时可以进一步阻挡轧件的残水进入； 

随后，轧件进入第三除雾装置42，第三除雾装置42可以将轧件表面的残水和雾气收集； 

轧件离开第三除雾装置42进入干燥管43，通过轧件的热量将轧件表面的水分蒸发； 

然后，轧件进入第四除雾装置，再次收集水分和雾气，这时干燥后轧件具备同乳化流体结合的条件，轧件进入第二水冷喷嘴452，当乳化流体从第二水冷喷嘴喷出，直接轰击轧件表面，使乳化流体同轧件表面直接接触，然后轧件随乳化流体进入第二紊流管453，使轧件进一步同乳化流体结合； 

然后，轧件进入第五除雾装置46，第五除雾装置46内装有第二阻水器48和第二出口反扑喷嘴47，压缩空气通过第二阻水器48改变乳化流的方向，通过第二出口反扑喷嘴47形成气封，有效的将乳化液和雾气阻隔在第五除雾装置46内，这时轧件不但得到冷却同时轧件身表层侵满乳化流体，轧件完成了防锈处理。 

防锈处理完成后，需要对轧件表层进行清理，使轧件表层不出现乳化液堆积现象，这时采用过渡冷却装置，过渡冷却装置的第二水冷单元53与水冷装置的第一水冷单元33结构相同，只是通入的冷却水压力较低，在完成清理乳化液的同时进一步对轧件进行冷却；经过冷却后的轧件经过第八除雾装置57，第八除雾装置57通入压缩空气，第四入口正扑喷嘴56、第四出口反扑喷嘴58形成反向气封，使轧件最大限度的降低表面附水；然后通过收拢导槽59，将轧件导入下道工序。 

综上所述，本实用新型的棒线材水冷系统的总体设计思路为：采用低压穿水、大水流量对流大交换散热，采用低过冷度工艺减少钢材内部异常组织；回火过程中采用乳化冷却工艺提高钢筋抗锈能力，水冷装置能够解决表层温降较快，心部冷却效果较差的问题；使心部冷却满足工艺要求，又保证棒材表层温度不能过低，而影响材料性能，轧件可以获得细小均匀的铁素体组织，避免不 良表层组织的产生，使棒材具有良好焊接性能，有效的控制淬火过程和回火层的组织厚薄，获得理想的回火温度。 

本实用新型的棒线材水冷系统具有以下特点： 

控制冷却工艺新颖，冷却原理来源于生产实践，采用轻穿水、低过冷、小温差的冷却理念，棒材在水冷中运行阻力小，冷却均匀，可以有效的控制轧件表面层及心部的冷却曲线，容易实现冷却强度和冷却时间的控制，经过水冷后棒材具有良好的焊接性能，内应力较小，时效后棒材强度不会下降，解决钢筋返锈现象。 

本实用新型的棒线材水冷系统结构属国内首创，其采用的除雾装置解决了多年生产实际中的难题，消除了生产车间的安全隐患，其所采用的水冷喷嘴和紊流管总结了国内外多种结构优缺点，在生产时间中长期摸索积累，设计的新型结构形式，能够完成各种冷却工艺要求，防锈装置能够保证钢筋的外表质量，又不影响使用性能。对我国的钢筋生产具有长远的影响。 

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。 

Claims (10)

1.一种棒线材水冷系统，至少包括用于对棒线材轧件进行水冷处理的水冷装置，其特征在于，所述水冷装置包括沿棒线材轧件行进方向依次连接的第一入口正扑喷嘴、第一除雾装置、第一水冷单元、第二除雾装置和第一出口反扑喷嘴；所述第一水冷单元包括沿棒线材轧件行进方向依次设置的第一水冷喷嘴和第一紊流管；所述第一水冷喷嘴包括：

管体，其侧壁上具有进水口；以及，

喷嘴本体，具有轴向贯通的第一通道，其设置于所述管体内、并与所述管体之间形成与所述进水口连通的集水腔；

其中，所述喷嘴本体上沿周向设有向其轴心收敛的第一喷射通道，所述第一喷射通道与所述喷嘴本体的轴心线之间形成第一喷射角；

所述喷嘴本体上沿其周向还设有向其轴心收敛的第二喷射通道，所述第二喷射通道与所述喷嘴本体的轴心线之间形成第二喷射角；

所述第一喷射通道与所述第二喷射通道的收敛方向相同，且所述第一喷射角小于所述第二喷射角。

2.根据权利要求1所述的棒线材水冷系统，其特征在于，所述喷嘴本体包括相互配合的第一内锥套和第一外锥套，其中，

所述第一内锥套具有向其轴心收敛的第一锥面，所述第一锥面上沿周向均匀分布有多个沿所述第一锥面的素线方向延伸的直导流槽，每一直导流槽进水端与所述集水腔连通，出水端与所述第一内锥套的内腔连通；

所述第一外锥套具有与所述第一锥面配合的第二锥面，且所述第二锥面与所述第一锥面上的多个直导流槽配合，形成沿第一锥面的素线方向向所述第一内锥套轴心收敛的所述第一喷射通道；

所述第一外锥套内部具有沿其周向均匀分布的多个直排孔；每一直排孔进水端与所述集水腔连通，出水端与所述第一外锥套的内腔连通，且多个直排孔的进水端至多个直排孔的出水端逐渐收敛，而形成向所述第一外锥套轴心收敛的所述第二喷射通道。

3.根据权利要求2所述的棒线材水冷系统，其特征在于，所述第一紊流 管包括：

冷却导管；以及，

依次串联于所述冷却导管内的多段紊流套，每一紊流套具有沿轴向贯通的的第一贯穿孔，所述第一贯穿孔具有前部第一锥形收缩口、后部第一锥形扩张口、以及中部第一喉管，所述第一喉管为沿所述紊流套的轴向延伸的等径喉管，所述等径喉管的内壁上具有至少一组泄压孔，每组泄压孔包括沿所述等径喉管周向呈放射状分布的多个通孔；其中，

多段所述紊流套的第一贯穿孔依次贯通，形成与所述喷嘴的第一通道相贯通的、截面呈周期性变化的第二通道。

4.根据权利要求3所述的棒线材冷却系统，其特征在于，所述第一除雾装置包括：

顶部开口的第一箱体，其底部具有出水口，其相对的两侧面的上边缘分别具有第一缺口；以及，

底部开口的第二箱体，其相对的两侧面的下边缘分别具有与所述第一箱体的第一缺口相对应的第二缺口；其中，

所述第二箱体底部开口与所述第一箱体顶部开口相对扣合而形成一箱体结构，所述第一缺口与所述第二缺口上下配合形成位于所述箱体结构相对的两侧面上的安装孔，且所述第一箱体和所述第二箱体的一侧铰接，另一侧通过锁紧装置连接。

5.根据权利要求4所述的棒线材冷却系统，其特征在于：所述第二除雾装置为与所述第一除雾装置结构相同的除雾装置，且所述第二除雾装置的箱体结构顶部安装有第一阻水器。

6.根据权利要求5所述的棒线材冷却系统，其特征在于，所述第一入口正扑喷嘴包括相互配合的第二内锥套和第二外锥套，其中，

所述第二内锥套的内腔与所述第二外锥套的内腔相互贯通形成沿轴向贯通的第三通道；

所述第二内锥套的锥面与所述第二外锥套的锥面配合形成向所述第三通道的轴心方向收敛的环形缝隙；

所述第二内锥套和第二外锥套之间具有与所述环形缝隙相通的空气入口， 所述第二内锥套的锥面、和/或所述第二外锥套的锥面上沿周向分布有多个导流沟槽，所述导流沟槽入口端与所述空气入口相通，出口端与所述第三通道相通，且所述导流沟槽为从其入口端至出口端逐渐变窄的扇形槽体结构；

所述第一入口正扑喷嘴通过其第二内锥套固定安装在所述第一除雾装置的安装孔内。

7.根据权利要求6所述的棒线材冷却系统，其特征在于，所述第一出口反扑喷嘴为与所述第一入口正扑喷嘴结构相同的气封喷嘴；且所述第一出口反扑喷嘴通过其第二外锥套固定安装在所述第二除雾装置的安装孔内。

8.根据权利要求7所述的棒线材冷却系统，其特征在于，所述棒线材冷却系统还包括用于对经所述水冷装置处理后的棒线材进行防锈处理的防锈装置；所述防锈装置包括沿棒线材轧件行进方向依次连接的第二入口正扑喷嘴、第三除雾装置、干燥管、第四除雾装置、乳化冷却单元、第五除雾装置和第二出口反扑喷嘴，所述乳化冷却单元包括沿棒线材行进方向依次连接的第二水冷喷嘴和第二紊流管，其中，

所述第三、第四、第五除雾装置均为与所述第一除雾装置结构相同的除雾装置，且所述第五除雾装置的顶部安装有第二阻水器；所述第二入口正扑喷嘴为与所述第一入口正扑喷嘴结构相同的气封喷嘴；所述第二水冷喷嘴为与所述第一水冷喷嘴结构相同的水冷喷嘴；所述第二紊流管为与所述第一紊流管结构相同的紊流管；所述第二出口反扑喷嘴为与所述第一出口反扑喷嘴结构相同的气封喷嘴；且所述第二入口正扑喷嘴通过其第二内锥套固定安装在所述第三除雾装置的安装孔内，且所述第二出口反扑喷嘴通过其第二外锥套固定安装在所述第五除雾装置内。

9.根据权利要求8所述的棒线材冷却系统，其特征在于，所述干燥管包括：套管；

依次串联于所述套管内的多段衬套，每一衬套具有沿轴向贯通的第二贯穿孔，所述第二贯穿孔具有前部第二锥形收缩口、后部第二锥形扩张口、以及中部第二喉管，多段衬套的第二贯穿孔依次连通，形成截面呈周期性变化的所述第四通道。

10.根据权利要求9所述的棒线材冷却系统，其特征在于，所述棒线材冷 却系统还包括用于对经所述防锈装置处理后的棒线材轧件进行过渡冷却处理的过渡冷却装置；所述过渡冷却装置包括沿棒线材轧件行进方向依次设置的第三入口正扑喷嘴、第六除雾装置、第二水冷单元、第七除雾装置、第三出口反扑喷嘴、第四入口正扑喷嘴、第八除雾装置、第四出口反扑喷嘴以及收拢导槽，其中，所述第六、第七、第八除雾装置均为与所述第一除雾装置结构相同的除雾装置，且所述第七除雾装置的箱体结构顶部安装有第三阻水器；所述第三入口正扑喷嘴、所述第三出口反扑喷嘴、所述第四入口正扑喷嘴、所述第四出口反扑喷嘴均为与所述第一入口正扑喷嘴结构相同的气封喷嘴；所述第二水冷单元至少包括第三喷嘴和第三紊流管，且所述第三喷嘴为与所述第一喷嘴结构相同的水冷喷嘴，所述第三紊流管为与所述第一紊流管结构相同的紊流管。 

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