CN213671147U - 一种棒线材穿水冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种棒线材穿水冷却装置，涉及轧钢领域，其沿冷却水的流动方向依次包括进水段、冷却段和排水段，还包括用于引导轧件运动方向的入口导卫和出口导卫；轧件的运动方向与冷却水的流动方向相反，入口导卫设置于所述排水段后端，用于将轧件导入排水段中，并使其进入冷却段中冷却；出口导卫设置于进水段的前端，用于将冷却后的轧件从进水段导出。本实用新型所提供的棒线材穿水冷却装置改进了现有技术的不足，具有结构简单、设计巧妙、操作简单和冷却方式合理高效等优点，能够使轧件在冷却过程中始终保持较高的换热效率，有效提高了穿水冷却装置的冷却速率和冷却效果，显著地提高了轧件的成品品质，并降低了生产能耗。

Description

一种棒线材穿水冷却装置

技术领域

本实用新型涉及轧钢领域，特别涉及一种棒线材穿水冷却装置。

背景技术

在棒线材生产过程中，为了降低合金添加含量、控制碳化物并获得理想的显微组织及晶粒度，在轧后采用控冷装置来控制钢材从表面到心部的温度是非常重要的调控手段。目前国内应用最多的控冷装置是穿水冷却装置，该穿水冷却装置主要由入口导卫、水冷喷嘴、湍流管、回水箱、出口导卫和吹扫装置等组成。工作时，运动的高温棒线材从入口导卫进入冷却装置内，高压冷却水从水冷喷嘴中喷射到棒线材表面，并随着棒线材一同进入到湍流管中以充分对棒线材进行冷却；完成热交换后的高温冷却水从回水箱排出，经冷却处理后回流至水冷喷嘴，而棒线材经吹扫装置将其表面的冷却水吹扫干净后从出口导卫出去，由此实现快速冷却。

由此可知，现有穿水冷却装置中，冷却水的运动方向与棒线材的前进方向是一致的，在持续前进和冷却的过程中，冷却水的温度会逐渐升高，而棒线材表面的温度则不断降低，当两者之间温度差不断缩小时，热交换能力也会逐渐降低，这使得冷却装置的冷却能力逐渐减弱，冷却速率也逐渐下降。因此，现有湍流式穿水冷却装置虽然能够有效降低棒线材温度，但是仍然存在一定的改进空间。为此，我们提供一种结构优化，冷却方式合理高效、且冷却效果均匀的棒线材穿水冷却装置。

发明内容

本实用新型提供一种棒线材穿水冷却装置，其主要目的在于解决上述问题。

本实用新型采用如下技术方案：

一种棒线材穿水冷却装置，沿冷却水的流动方向依次包括进水段、冷却段和排水段，还包括用于引导轧件运动方向的入口导卫和出口导卫；上述轧件的运动方向与冷却水的流动方向相反，上述入口导卫设置于上述排水段后端，用于将轧件导入排水段中，并使其进入冷却段中冷却；上述出口导卫设置于上述进水段的前端，用于将冷却后的轧件从进水段导出。

进一步，上述进水段包括进水箱、进水管和导管；上述进水管设置于进水箱上端；上述出口导卫和导管相互对齐地设置于进水箱的两侧，上述出口导卫的后端外壁呈收缩状，上述导管的前端内壁呈与出口导卫的后端外壁相适配的喇叭状，并且出口导卫与导管之间形成连通于进水箱内的环状喷水间隙。

更进一步，上述环状喷水间隙的出口端的内径R1为25-40mm，环状喷水间隙的出口端的外径R2为32.5-45mm。

更进一步，上述出口导卫的后端外壁的收缩角A为70-75°。

更进一步，上述出口导卫的后端内壁以及上述导管的后端内壁均呈逐渐扩张的喇叭状。

进一步，上述排水段包括回水箱和排水管；上述排水管设置于上述回水箱的上端；上述入口导卫固设于上述回水箱的后端。

进一步，该棒线材穿水冷却装置还包括气封段；上述气封段包括气封箱和喷气嘴，上述气封箱固设于上述入口导卫的后端，且气封箱的上端固设有上述喷气嘴。

进一步，上述出口导卫的后端内壁呈逐渐扩张的喇叭状。

进一步，上述冷却段包括冷却管道和若干相互首尾衔接地设置于冷却管道内的湍流管。

和现有技术相比，本实用新型产生的有益效果在于：

本实用新型突破性地采用轧件与冷却水反向运动的方式，高温的轧件首先从入口导卫进入排水段，并进入冷却段中冷却，此时由于轧件与冷却水之间的温差很大，因此冷却水会对高温的轧件进行快速冷却，并从排水段排出；当轧件持续前进时，虽然其表面温度逐渐降低，但是从进水段逆向而来的高压低温冷却水始终与轧件之间保持较高的温差，因此能够与轧件之间进行快速热交换，从而均匀、快速地冷却轧件。由此可知，本实用新型所提供的棒线材穿水冷却装置改进了现有技术的不足，具有结构简单、设计巧妙、操作简单和冷却方式合理高效等优点，能够使轧件在冷却过程中始终保持较高的换热效率，有效提高了穿水冷却装置的冷却速率和冷却效果，显著地提高了轧件的成品品质，并降低了生产能耗。

附图说明

图1为本实用新型的主视图。

图2为本实用新型中出口导卫与进水段的局部放大示意图。

图中：1、进水段；11、进水箱；12、进水管；13、导管；131、导管的前端内壁；132、导管的后端内壁；2、冷却段；21、冷却管道；3、排水段；31、回水箱；32、排水管；4、入口导卫；41、入口导卫的后端内壁；5、出口导卫；50、环状喷水间隙；51、出口导卫的后端外壁；52、出口导卫的后端内壁；6、气封段；61、气封箱；62、喷气嘴。

具体实施方式

下面参照附图说明本实用新型的具体实施方式。为了全面理解本实用新型，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本实用新型。

参照图1，一种棒线材穿水冷却装置，沿冷却水的流动方向依次包括进水段1、冷却段2和排水段3，还包括用于引导轧件运动方向的入口导卫4和出口导卫5；轧件的运动方向与冷却水的流动方向相反，入口导卫4设置于排水段3后端，用于将轧件导入排水段3中，并使其进入冷却段2中冷却；出口导卫5设置于进水段1的前端，用于将冷却后的轧件从进水段1导出。本实用新型突破性地采用轧件与冷却水反向运动的方式，高温的轧件首先从入口导卫4进入排水段3，并进入冷却段2中冷却，此时由于轧件与冷却水之间的温差很大，因此冷却水会对高温的轧件进行快速冷却，并从排水段3排出；当轧件持续前进时，虽然其表面温度逐渐降低，但是从进水段逆向而来的高压低温冷却水始终与轧件之间保持较高的温差，因此能够与轧件之间进行快速热交换，从而均匀、快速地冷却轧件。由此可知，本实用新型所提供的穿水冷却装置改进了现有技术的不足，具有结构简单、设计巧妙、操作简单和冷却方式合理高效等优点，能够使轧件在冷却过程中始终保持较高的换热效率，有效提高了穿水冷却装置的冷却速率和冷却效果，显著地提高了轧件的成品品质，并降低了生产能耗。

参照图1和图2，具体地，进水段1包括进水箱11、进水管12和导管13；进水管12设置于进水箱11上端；出口导卫5和导管13相互对齐地设置于进水箱11的两侧，出口导卫5的后端外壁51呈收缩状，导管13的前端内壁131呈与出口导卫5的后端外壁51相适配的喇叭状，并且出口导卫5与导管13之间形成连通于进水箱11内的环状喷水间隙50。本实用新型利用出口导卫5与导管13的巧妙组装，构成了具有环状喷水间隙50的环式水冷喷嘴，使用时通过调节出口导卫5与导管13之间的间隙，便可轻松地控制冷却水的流量和压力，操作简单方便，并且环式水冷喷嘴具有出水均匀、不易堵塞、易于维护等优点，能够克服现有孔式水冷喷嘴常出现的喷嘴孔堵塞和出水不均匀等的现象。

参照图1和图2，为了合理地控制环式水冷喷嘴的流量和压力，环状喷水间隙50的出口端的内径R1（半径）应控制在25-40mm之间，环状喷水间隙的出口端的外径R2（半径）应控制在32.5-45mm之间，并且出口导卫5的后端外壁51的收缩角A为控制在70-75°之间。

参照图1和图2，出口导卫5的后端内壁52以及导管13的后端内壁132均呈逐渐扩张的喇叭状，由此能够使冷却后的轧件准确且平稳地从进水段1导出，防止出现叠钢现象。

参照图1和图2，具体地，冷却段2包括冷却管道21和若干相互首尾衔接地设置于冷却管道21内的湍流管。在生产中，可根据实际需要对各湍流管的管径结构进行设计，在此不作限定。

参照图1和图2，排水段3包括回水箱31和排水管32；排水管32设置于回水箱31的上端；入口导卫4固设于回水箱31的后端。冷却水从环状喷水间隙50中喷出至轧件表面，流经冷却管道21后进入回水箱31内，并从排水管32排出。为了使轧件准确且平稳地进入排水段3，出口导卫4的后端内壁41呈逐渐扩张的喇叭状。

参照图1和图2，为了防止少部分冷却水从入口导卫4排出，本实用新型在入口导卫4的后端设置了气封段6。具体地，气封段6包括气封箱61和喷气嘴62，气封箱61固设于入口导卫4的后端，且气封箱61的上端固设有喷气嘴62。工作时，喷气嘴62喷射出大量压缩空气，从而将逆流而出的冷却水吹扫至气封箱61内，并同时对轧件表面进行吹扫，以起到初步冷却降温的作用。

为了清楚直观地阐述本实用新型相较于现有技术的有益效果，以下列举两组具体的实施案例进行对比和说明：

1、以规格为Φ16mm的双切分螺纹钢的控冷工艺为例，其开轧温度1025℃-1070℃，成品温度为890±10℃。

（1）实施例1采用两套本实用新型所提供的棒线材穿水冷却装置，并控制环状喷水间隙50的出口端的内径R1为25mm，环状喷水间隙50的出口端的外径R2为32.5mm，环状喷水间隙50的进水面积为1355mm²；冷却段2中湍流管的数量为三节，每节的长度为260mm，冷却段总长度为1050mm。

（2）对比例1采用两套背景技术所提到的现有技术的穿水冷却装置，其水冷喷嘴采用两组六孔式水冷喷嘴，各进水孔直径为12mm，总进水面积为1356mm²，冷却段中湍流管的数量、规格以及总长度均与实施例1相同。

实施例1与对比例1的运行参数对比如下：

表1 实施例1与对比例1的运行参数对比表

实施例1与对比例1的实际冷却耗能结果对比如下：

表2 实施例1与对比例1的实际冷却耗能对比表

由表2可知，在相同冷却效果的情况下，实施例1的总管流量和吨钢电耗远小于对比例1，说明实施例所采用的棒线材穿水冷却装置具有更高的冷却效率和更强的冷却能力，能够在较短时间内均匀且快速冷却地冷却轧件。

2、以规格为Φ40mm的螺纹钢的控冷工艺为例，其开轧温度1025℃-1070℃，成品温度为890±10℃。

（1）实施例2采用一套本实用新型所提供的棒线材穿水冷却装置，并控制环状喷水间隙50的出口端的内径R1应控制为40mm，环状喷水间隙50的出口端的外径R2为45mm，环状喷水间隙50的进水面积为1355mm²；冷却段中湍流管的数量为三节，每节的长度为260mm，冷却段总长度为1050mm。

（2）对比例2采用一套背景技术所提到的现有技术的穿水冷却装置，其水冷喷嘴采用两组六孔式水冷喷嘴，各进水孔直径为12mm，总进水面积为1356mm²，冷却段中湍流管的数量、规格以及总长度均与实施例2相同。

实施例2与对比例2的运行参数对比如下：

表3 实施例2与对比例2的运行参数对比表

实施例2与对比例2的实际冷却耗能结果对比如下：

表4 实施例2与对比例2的实际冷却耗能对比表

由表4可知，在相同冷却效果的情况下，实施例2的总管流量和吨钢电耗远小于对比例2，说明实施例所采用的穿水冷却装置具有更高的冷却效率和更强的冷却能力，能够在较短时间内均匀且快速冷却地冷却轧件。

上述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本实用新型进行非实质性的改动，均应属于侵犯本实用新型保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种棒线材穿水冷却装置，沿冷却水的流动方向依次包括进水段、冷却段和排水段，还包括用于引导轧件运动方向的入口导卫和出口导卫，其特征在于：所述轧件的运动方向与冷却水的流动方向相反，所述入口导卫设置于所述排水段后端，用于将轧件导入排水段中，并使其进入冷却段中冷却；所述出口导卫设置于所述进水段的前端，用于将冷却后的轧件从进水段导出。

2.如权利要求1所述的一种棒线材穿水冷却装置，其特征在于：所述进水段包括进水箱、进水管和导管；所述进水管设置于进水箱上端；所述出口导卫和导管相互对齐地设置于进水箱的两侧，所述出口导卫的后端外壁呈收缩状，所述导管的前端内壁呈与出口导卫的后端外壁相适配的喇叭状，并且出口导卫与导管之间形成连通于进水箱内的环状喷水间隙。

3.如权利要求2所述的一种棒线材穿水冷却装置，其特征在于：所述环状喷水间隙的出口端的内径R1为25-40mm，环状喷水间隙的出口端的外径R2为32.5-45mm。

4.如权利要求2所述的一种棒线材穿水冷却装置，其特征在于：所述出口导卫的后端外壁的收缩角A为70-75°。

5.如权利要求2所述的一种棒线材穿水冷却装置，其特征在于：所述出口导卫的后端内壁以及所述导管的后端内壁均呈逐渐扩张的喇叭状。

6.如权利要求1所述的一种棒线材穿水冷却装置，其特征在于：所述排水段包括回水箱和排水管；所述排水管设置于所述回水箱的上端；所述入口导卫固设于所述回水箱的后端。

7.如权利要求1所述的一种棒线材穿水冷却装置，其特征在于：还包括气封段；所述气封段包括气封箱和喷气嘴，所述气封箱固设于所述入口导卫的后端，且气封箱的上端固设有所述喷气嘴。

8.如权利要求1所述的一种棒线材穿水冷却装置，其特征在于：所述出口导卫的后端内壁呈逐渐扩张的喇叭状。

9.如权利要求1所述的一种棒线材穿水冷却装置，其特征在于：所述冷却段包括冷却管道和若干相互首尾衔接地设置于冷却管道内的湍流管。

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