CN205673383U - 一种用于棒材轧制的冷却器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于棒材轧制的冷却器，包括喷嘴组件和套筒组件，套筒组件包括套筒，套筒的内部靠近喷嘴组件的一端设置有喇叭口的内衬管，且内衬管靠近喷嘴组件的一侧端面与喷嘴组件的端面抵接；套筒内依次设置有第一套管和第二套管，第一套管的内径的纵截面为喇叭口状，且第一套管的喇叭口朝向内衬管的一侧；第二套管的内径的纵截面为喇叭口状，且第二套管的喇叭口朝向第一套管，第二套管的喇叭口的最小内径为棒材轧件通过的最小孔径φB；内衬管的喇叭口的最小内径φC为棒材轧件通过的最小孔径φB的1.3倍；第一套管的喇叭口的最小内径φD的尺寸满足φB＜φD＜φC。

Description

一种用于棒材轧制的冷却器

技术领域

本实用新型涉及轧制工艺技术领域，尤其涉及一种用于棒材轧制的冷却器。

背景技术

在现代棒线材生产工艺中，控制轧制和控制冷却技术应用已经较为普遍。

比较典型的控轧控冷技术之一是：钢坯经加热炉加热后，采用正常或较低的开轧温度，在粗轧和中轧阶段进行奥氏体再结晶区轧制，来达到细化奥氏体晶粒的目的；出中轧机列的棒材轧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)，然后送入精轧机列进行奥氏体未再结晶区轧制，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；精轧在最短的时间内进入轧后水冷线，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。

比较典型的控轧控冷技术之二是：轧后余热处理技术，即钢坯采用正常的开轧温度，经过全部轧制道次后，在最短的时间内进入轧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。

比较典型的控轧控冷技术之三是：标准或是客户要求钢材中不可出现回火组织，要求正常热轧状态交货。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，采用适当的轧后冷却速度，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。

上述的各种轧制中间阶段和轧后的棒材轧件降温，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。

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不管棒材轧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轧件表面(如图2所示)，因此可以认为在此过程中沿棒材轧件圆周方向的对流换热是基本均匀的，棒材轧件16整个圆周上的温降是近乎相同的。套筒组件冷却区域15一般为如图1所示的湍流管，棒材轧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，棒材轧件贴在冷却器内壁17，使得棒材轧件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，使得棒材轧件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(即沿棒材轧件圆周方向，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轧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)，

综上所述，如何解决棒材轧件通过冷却器时，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。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于棒材轧制的冷却器，以使得棒材轧件通过冷却器时，温降均匀。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于棒材轧制的冷却器，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，所述第二套管的喇叭口的最小内径为棒材轧件通过的最小孔径ΦB；所述内衬管的喇叭口的最小内径ΦC为棒材轧件通过的最小孔径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ΦB＜ΦD＜ΦC。

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。

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。

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。

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。

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。

优选地，所述第一喷嘴芯的导入口的尺寸ΦA满足：ΦB＜ΦA＜2ΦB。

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。

优选地，所述倒角的角度为45度。

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。

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，而且棒材轧件在冷却器内偏置的情况下，沿棒材轧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轧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。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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。

图1为传统用于棒材轧制工艺的冷却器的结构示意图；

图2为传统用于棒材轧制工艺的冷却器的喷嘴组件冷却区的水流示意图；

图3为传统用于棒材轧制工艺的冷却器的套筒组件冷却区的水流示意图；

图4为本实用新型实施例提供的用于棒材轧制工艺的冷却器的结构示意图；

图5为图4的A-A剖视图；

图6为图4的B-B剖视图；

图7为图4的C-C剖视图。

上图1-7中：

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、棒材轧件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

本实用新型的核心是提供一种用于棒材轧制的冷却器，以使得棒材轧件通过冷却器时，温降均匀。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图4-7所示，本实用新型实施例提供的用于棒材轧制的冷却器，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轧件通过的最小孔径ΦB；内衬管5的喇叭口的最小内径ΦC为棒材轧件通过的最小孔径ΦB的1.3倍；第一套管6的喇叭口的最小内径ΦD的尺寸满足ΦB＜ΦD＜ΦC。

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，而且棒材轧件在冷却器内偏置的情况下，沿棒材轧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轧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。

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 二套管7依次设置在所述固定筋8上，所述第二套管7具有切削部20，且所述切削部20朝向所述第一套管6。需要说明的是，一般高压水喷射至第二套管7时，冷却水对棒材轧件的对流热交换作用已经衰减至较弱，因此需要尽量将这些冷却水排离，以避免棒材轧件在这部分区域产生温降不均的情况。本实用新型上述方案中，通过套筒组件后部的开放区的固定筋结构，使得高压水喷射至轧件后可以从固定筋的间隙迅速排离，进一步保证了棒材轧件的温降均匀性，通过将第二套管7设置切削部20，使得高压水喷射至切削部后，可以更好地排离。

进一步的技术方案中，上述固定筋8的数量为4个，且沿所述套筒10所在圆周上均匀布置。当然可以理解的是上述固定筋8的数量还可以是3个、2个或其他数量，只不过本实用新型实施例中优选采用4个，因为采用4个使得第一套筒和第二套筒固定更加稳固。

在上述技术方案中，固定筋8与套筒10连接的一端为T型结构，该T型结构与套筒10焊接连接。可以理解的是还可以采用本领域技术人员常用的其他连接方式，比如螺栓连接等等，只不过本实用新型实施例中优选采用焊接的连接方式。

进一步的技术方案中，上述第二套管7的数量为多个，且该第二套管7沿套筒10的轴线方向间隔布置。通过上述多个第二套管7使得高压喷射水在冷却器内完成多次喷射，对棒材轧件进行充分的降温。可以理解的是上述第二套管7的数量也可以是1个，只不过本实用新型实施例中优选采用多个。

进一步地，上述内衬管5的出水口和所述第二套管7的出水口的角度K4在70°至100°之间。因此，高压水导向圆周方向时，更有利于冷却水脱离棒材轧件。

进一步地，上述第一喷嘴芯1的导入口13的尺寸ΦA为ΦB＜ΦA＜2ΦB，通过将ΦA尺寸设计成上述尺寸，使得第一喷嘴芯在能够正常引导棒材轧件进入冷却器的前提下尽可能小(＜2倍ΦB)，因为缩小ΦA、可以减少进入第一 喷嘴芯1的冷却水量，这些冷却水是由前面的冷却器冲出来的残余水，以最大程度上避免棒材轧件在此位置的不均匀冷却。

更进一步地，上述喷嘴组件包括第一喷嘴芯1、第二喷嘴芯9和具有空腔3的喷嘴壳体2，该第一喷嘴芯1和第二喷嘴芯9分别与喷嘴壳体2配合，第一喷嘴芯1靠近第二喷嘴芯9的一侧设置有倒角4，该第二喷嘴芯9与倒角4之间存在间隙。具体地实施方式中，高压水通过喷嘴壳体的空腔从上述间隙内喷射出来与棒材轧件接触，当然可以理解的是上述倒角与第二喷嘴芯形成间隙的结构仅仅是本实用新型实施例中优选的一种方式，还可以是开置导水槽喷射、倒水孔喷射等本领域技术人员常用的喷射方式。

进一步地，现有技术中倒角4的角度一般为12.5°至20°即(K1选取在25°至40°之间)；而本实用新型实施例中的倒角4的角度为45度，通过45度的倒角，使得冷却水对棒材轧件的冲击力更强，且避免了倒角过大，导致冷却水出现回流的现象。提高了喷嘴组件的冷却区域冷却水的紊流效果，有利于提高该区域的冷却能力，同时冷却水紊流程度的增加，将更有利于之后的脱离棒材轧件，相对弱化了棒材轧件在冷却器内偏置所造成的不均匀影响。

需要说明的是，图4所示的角度K3属于湍流管的正常设计(一般为50°左右)，而角度K2主要考虑装配结构上与角度K3衔接。

进一步地，上述第一喷嘴芯1上设置有第一凸缘11，喷嘴壳体2对应第一凸缘11设置有与第一凸缘11抵接的第二凸缘12，第一凸缘11和第二凸缘12通过螺栓连接。可以理解的是上述第一凸缘和第二凸缘螺栓连接的结构仅仅是本实用新型实施例中第一喷嘴芯与喷嘴壳体连接方式的一种举例，还可以是本领域技术人员常用螺纹连接等等，只不过本实用新型实施例中优选采用第一凸缘和第二凸缘螺栓连接的方式。

以上对本实用新型所提供的用于棒材轧制的冷却器进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于棒材轧制的冷却器，包括喷嘴组件和套筒组件，其特征在于，所述套筒组件包括套筒(10)，所述套筒(10)的一端与所述喷嘴组件固定连接，所述套筒(10)的内部靠近喷嘴组件的一端设置有喇叭口的内衬管(5)，且所述内衬管(5)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(10)内依次设置有第一套管(6)和第二套管(7)，所述第一套管(6)的内径的纵截面为喇叭口状，且所述第一套管(6)的喇叭口朝向所述内衬管(5)的一侧；所述第二套管(7)的内径的纵截面为喇叭口状，且所述第二套管(7)的喇叭口朝向所述第一套管(6)，所述第二套管(7)的喇叭口的最小内径为棒材轧件通过的最小孔径ΦB；

所述内衬管(5)的喇叭口的最小内径ΦC为棒材轧件通过的最小孔径ΦB的1.3倍；所述第一套管(6)的喇叭口的最小内径ΦD的尺寸满足ΦB＜ΦD＜ΦC。

2.如权利要求1所述的用于棒材轧制的冷却器，其特征在于，所述套筒(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)和所述第二套管(7)依次设置在所述固定筋(8)上，所述第二套管(7)具有切削部(20)，且所述切削部(20)朝向所述第一套管(6)。

3.如权利要求2所述的用于棒材轧制的冷却器，其特征在于，所述固定筋(8)的数量为4个，且沿所述套筒(10)所在圆周上均匀布置。

4.如权利要求2所述的用于棒材轧制的冷却器，其特征在于，所述固定筋(8)与所述套筒(10)连接的一端为T型结构，所述T型结构与所述套筒(10)焊接连接。

5.如权利要求1-4任一项所述的用于棒材轧制的冷却器，其特征在于，所述第二套管(7)的数量为多个，且所述第二套管(7)沿所述套筒(10)的轴线方向间隔布置。

6.如权利要求5所述的用于棒材轧制的冷却器，其特征在于，所述内衬管(5)的出水口和所述第二套管(7)的出水口的角度K4在70°至100°之间。

7.如权利要求5所述的用于棒材轧制的冷却器，其特征在于，所述喷嘴组件包括第一喷嘴芯(1)、第二喷嘴芯(9)和具有空腔(3)的喷嘴壳体(2)，所述第一喷嘴芯(1)和所述第二喷嘴芯(9)分别与所述喷嘴壳体(2)配合，所述第一喷嘴芯(1)靠近所述第二喷嘴芯(9)的一侧设置有倒角(4)，所述第二喷嘴芯(9)与所述倒角(4)之间存在间隙。

8.如权利要求7所述的用于棒材轧制的冷却器，其特征在于，所述第一喷嘴芯(1)的导入口(13)的尺寸ΦA满足：ΦB＜ΦA＜2ΦB。

9.如权利要求7所述的用于棒材轧制的冷却器，其特征在于，所述倒角(4)的角度为45度。

10.如权利要求7所述的用于棒材轧制的冷却器，其特征在于，所述第一喷嘴芯(1)上设置有第一凸缘(11)，所述喷嘴壳体(2)对应所述第一凸缘(11)设置有与所述第一凸缘(11)抵接的第二凸缘(12)，所述第一凸缘(11)和所述第二凸缘(12)通过螺栓连接。