一種用于棒材軋制的冷卻器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于棒材軋制的冷卻器，包括噴嘴組件和套筒組件，套筒組件包括套筒，套筒的內部靠近噴嘴組件的一端設置有喇叭口的內襯管，且內襯管靠近噴嘴組件的一側端面與噴嘴組件的端面抵接；套筒內依次設置有第一套管和第二套管，第一套管的內徑的縱截面為喇叭口狀，且第一套管的喇叭口朝向內襯管的一側；第二套管的內徑的縱截面為喇叭口狀，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內徑為棒材軋件通過的最小孔徑φB；內襯管的喇叭口的最小內徑φC為棒材軋件通過的最小孔徑φB的1.3倍；第一套管的喇叭口的最小內徑φD的尺寸滿足φB＜φD＜φC。
【專利說明】
一種用于棒材軋制的冷卻器
技術領域
[0001]本實用新型涉及乳制工藝技術領域，尤其涉及一種用于棒材乳制的冷卻器。
【背景技術】
[0002]在現代棒線材生產工藝中，控制乳制和控制冷卻技術應用已經較為普遍。
[0003]比較典型的控乳控冷技術之一是:鋼坯經加熱爐加熱后，采用正常或較低的開乳溫度，在粗乳和中乳階段進行奧氏體再結晶區乳制，來達到細化奧氏體晶粒的目的；出中乳機列的棒材乳件進入水冷線進行降溫，之后在輸送導槽內進行均熱(使表面溫度與芯部溫度達到接近)，然后送入精乳機列進行奧氏體未再結晶區乳制，通過在奧氏體未再結晶區內合理的累計變形量，達到在奧氏體晶粒內形成變形帶的目的；精乳在最短的時間內進入乳后水冷線，進行控制冷卻，該過程中形成的過冷奧氏體、在形變誘導相變原理的作用和變形帶增加鐵素體形核點雙方面的作用下，開始向鐵素體轉變，形成細小均勻的鐵素體組織，達到細晶強化的目的。細晶強化技術，可在減少鋼坯成份中微合金元素的情況下，達到要求的物理性能，并且有更為優良的韌性。最終實現降本增效。
[0004]比較典型的控乳控冷技術之二是:乳后余熱處理技術，即鋼坯采用正常的開乳溫度，經過全部乳制道次后，在最短的時間內進入乳后水淬線進行快速降溫，在產品表面形成淬火馬氏體組織，在之后的控冷過程中，芯部熱量向外周擴散，進行自回火，最終得到表面是回火馬氏體，回火索氏體而芯部形成細鐵素體和珠光體的組織狀態，采用相變強化的方式來降低微合金添加量、達到要求的強度指標。
[0005]比較典型的控乳控冷技術之三是:標準或是客戶要求鋼材中不可出現回火組織，要求正常熱乳狀態交貨。此時生產線上往往考慮到表觀質量、晶粒組織的大小對物理性能的影響等，采用適當的乳后冷卻速度，來達到去除鋼材表面氧化氣泡、微合金添加量的適當減少和晶粒組織的細化而改善韌性的目的。
[0006]上述的各種乳制中間階段和乳后的棒材乳件降溫，都要采用由冷卻器組成的水冷線。由此，冷卻器的設計，十分重要，其結構決定了冷卻過程的兩個關鍵因素:效率(降溫速度)和斷面溫降均勻性。
[0007]如圖1所示，單組冷卻器的熱交換過程分為兩部分:噴嘴組件冷卻區域14和套筒組件冷卻區域15。噴嘴組件冷卻區域14不管棒材乳件是否處于冷卻的中心，當高壓水通過高壓水入口 19沿環縫錐面噴出時，可以認為以同樣的速度、角度和流量沖擊棒材乳件表面(如圖2所示)，因此可以認為在此過程中沿棒材乳件圓周方向的對流換熱是基本均勻的，棒材乳件16整個圓周上的溫降是近乎相同的。套筒組件冷卻區域15—般為如圖1所示的湍流管，棒材乳件在穿過水冷線內的各個冷卻器時，沒有在冷卻器的中心，而是由于自身重力作用，棒材乳件貼在冷卻器內壁17，使得棒材乳件16在冷卻器內壁17的位置偏移，而流體按照最小阻力定律流動，使得棒材乳件16圓周方向與冷卻水的對流速度18和流量產生不均勻的現象(即沿棒材乳件圓周方向，不同的位置有不同的流速18和流量，而對應到沿圓周方向各個點冷卻水與棒材乳件表面的對流熱交換會產生溫降不均勻的情況，如圖3所示)，
[0008]綜上所述，如何解決棒材乳件通過冷卻器時，溫降不均勻的問題，已成為本領域技術人員亟待解決的技術難題。
【實用新型內容】
[0009]本實用新型的目的是提供一種用于棒材乳制的冷卻器，以使得棒材乳件通過冷卻器時，溫降均勻。
[0010]為了實現上述目的，本實用新型提供了一種用于棒材乳制的冷卻器，包括噴嘴組件和套筒組件，所述套筒組件包括套筒，所述套筒的一端與所述噴嘴組件固定連接，所述套筒的內部靠近噴嘴組件的一端設置有喇叭口的內襯管，且所述內襯管靠近所述噴嘴組件的一側端面與所述噴嘴組件的端面抵接;所述套筒內依次設置有第一套管和第二套管，所述第一套管的內徑的縱截面為喇叭口狀，且所述第一套管的喇叭口朝向所述內襯管的一偵h所述第二套管的內徑的縱截面為喇叭口狀，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內徑為棒材乳件通過的最小孔徑ΦΒ;所述內襯管的喇叭口的最小內徑Φ C為棒材乳件通過的最小孔徑Φ B的1.3倍;所述第一套管的喇叭口的最小內徑OD的尺寸滿足ΦΒ<Φ?<Φ(:。
[0011]優選地，所述套筒包括封閉區和具有固定筋的開放區，所述封閉區的一端與所述噴嘴組件固定連接，所述封閉區的另一端與所述固定筋連接;所述內襯管設置在所述封閉區的內部，所述內襯管背離所述噴嘴組件的一側端面與所述固定筋抵接;且所述第一套管和所述第二套管依次設置在所述固定筋上，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。
[0012]優選地，所述固定筋的數量為4個，且沿所述套筒所在圓周上均勻布置。
[0013]優選地，所述固定筋與所述套筒連接的一端為T型結構，所述T型結構與所述套筒焊接連接。
[0014]優選地，所述第二套管的數量為多個，且所述第二套管沿所述套筒的軸線方向間隔布置。
[0015]優選地，所述內襯管的出水口和所述第二套管的出水口的角度Κ4在70°至100°之間。
[0016]優選地，所述第一噴嘴芯的導入口的尺寸Φ A滿足:ΦΒ<ΦΑ<2ΦΒ。
[0017]優選地，所述噴嘴組件包括第一噴嘴芯、第二噴嘴芯和具有空腔的噴嘴殼體，所述第一噴嘴芯和所述第二噴嘴芯分別與所述噴嘴殼體配合，所述第一噴嘴芯靠近所述第二噴嘴芯的一側設置有倒角，所述第二噴嘴芯與所述倒角之間存在間隙。
[0018]優選地，所述倒角的角度為45度。
[0019]優選地，所述第一噴嘴芯上設置有第一凸緣，所述噴嘴殼體對應所述第一凸緣設置有與所述第一凸緣抵接的第二凸緣，所述第一凸緣和所述第二凸緣通過螺栓連接。
[0020]相比于【背景技術】中所介紹的內容，上述冷卻器，通過將冷卻器不同位置設計成不同孔徑，不僅保留了一部分湍流管的冷卻能力，而且棒材乳件在冷卻器內偏置的情況下，沿棒材乳件圓周方向不會與冷卻器的第一套管的內壁緊貼，因此，通過第一套管的棒材乳件對流熱交換相對較均勻，即能保證第一套管段的溫降相對較均勻。
【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。
[0022]圖1為傳統用于棒材乳制工藝的冷卻器的結構示意圖；
[0023]圖2為傳統用于棒材乳制工藝的冷卻器的噴嘴組件冷卻區的水流示意圖；
[0024]圖3為傳統用于棒材乳制工藝的冷卻器的套筒組件冷卻區的水流示意圖；
[0025]圖4為本實用新型實施例提供的用于棒材乳制工藝的冷卻器的結構示意圖；
[0026]圖5為圖4的A-A剖視圖；
[0027]圖6為圖4的B-B剖視圖；
[0028]圖7為圖4的C-C剖視圖。
[0029]上圖1-7 中:
[0030]第一噴嘴芯1、噴嘴殼體2、空腔3、倒角4、內襯管5、第一套管6、第二套管7;固定筋
8、第二噴嘴芯9、套筒10、第一凸緣11、第二凸緣12、導入口 13、噴嘴組件冷卻區域14、套筒組件冷卻區域15、棒材乳件16、冷卻器內壁17、流速18、高壓水入口 19、切削部20。
【具體實施方式】
[0031]本實用新型的核心是提供一種用于棒材乳制的冷卻器，以使得棒材乳件通過冷卻器時，溫降均勾。
[0032]為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型提供的技術方案，下面將結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0033]如圖4-7所示，本實用新型實施例提供的用于棒材乳制的冷卻器，包括噴嘴組件和套筒組件，套筒組件包括套筒10，套筒10的一端與噴嘴組件固定連接，套筒10的內部靠近噴嘴組件的一端設置有喇叭口的內襯管5，且內襯管5靠近噴嘴組件的一側端面與噴嘴組件的端面抵接;套筒10內依次設置有第一套管6和第二套管7，第一套管6的內徑的縱截面為喇叭口狀，且第一套管6的喇叭口朝向內襯管5的一側;第二套管7的內徑的縱截面為喇叭口狀，且第二套管7的喇叭口朝向第一套管6，第二套管7的喇叭口的最小內徑為棒材乳件通過的最小孔徑ΦB;內襯管5的喇機口的最小內徑ΦC為棒材乳件通過的最小孔徑ΦB的1.3倍;第一套管6的喇叭口的最小內徑Φ D的尺寸滿足Φ B < Φ D < Φ C。
[0034]需要說明的是，上述喇叭口的內徑結構，使得流體通過時可以形成湍流。上述技術方案，通過將冷卻器不同位置設計成不同孔徑，不僅保留了一部分湍流管的冷卻能力，而且棒材乳件在冷卻器內偏置的情況下，沿棒材乳件圓周方向不會與冷卻器的第一套管的內壁緊貼，因此，通過第一套管的棒材乳件對流熱交換相對較均勻，即能保證第一套管段的溫降相對較均勻。
[0035]進一步的技術方案中，上套筒10包括封閉區和具有固定筋8的開放區，所述封閉區的一端與所述噴嘴組件固定連接;所述封閉區的另一端與所述固定筋8連接。所述內襯管5設置在所述封閉區的內部，所述內襯管5背離所述噴嘴組件的一側端面與所述固定筋8抵接;且所述第一套管6和所述第二套管7依次設置在所述固定筋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。需要說明的是，一般高壓水噴射至第二套管7時，冷卻水對棒材乳件的對流熱交換作用已經衰減至較弱，因此需要盡量將這些冷卻水排離，以避免棒材乳件在這部分區域產生溫降不均的情況。本實用新型上述方案中，通過套筒組件后部的開放區的固定筋結構，使得高壓水噴射至乳件后可以從固定筋的間隙迅速排離，進一步保證了棒材乳件的溫降均勻性，通過將第二套管7設置切削部20，使得高壓水噴射至切削部后，可以更好地排離。
[0036]進一步的技術方案中，上述固定筋8的數量為4個，且沿所述套筒10所在圓周上均勻布置。當然可以理解的是上述固定筋8的數量還可以是3個、2個或其他數量，只不過本實用新型實施例中優選采用4個，因為采用4個使得第一套筒和第二套筒固定更加穩固。
[0037]在上述技術方案中，固定筋8與套筒10連接的一端為T型結構，該T型結構與套筒10焊接連接。可以理解的是還可以采用本領域技術人員常用的其他連接方式，比如螺栓連接等等，只不過本實用新型實施例中優選采用焊接的連接方式。
[0038]進一步的技術方案中，上述第二套管7的數量為多個，且該第二套管7沿套筒10的軸線方向間隔布置。通過上述多個第二套管7使得高壓噴射水在冷卻器內完成多次噴射，對棒材乳件進行充分的降溫。可以理解的是上述第二套管7的數量也可以是I個，只不過本實用新型實施例中優選采用多個。
[0039]進一步地，上述內襯管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°之間。因此，高壓水導向圓周方向時，更有利于冷卻水脫離棒材乳件。
[0040]進一步地，上述第一噴嘴芯I的導入口 13的尺寸ΦΑ為ΦΒ<ΦΑ<2ΦΒ，通過將ΦΑ尺寸設計成上述尺寸，使得第一噴嘴芯在能夠正常引導棒材乳件進入冷卻器的前提下盡可能小(<2倍ΦB)，因為縮小Φ Α、可以減少進入第一噴嘴芯I的冷卻水量，這些冷卻水是由前面的冷卻器沖出來的殘余水，以最大程度上避免棒材乳件在此位置的不均勻冷卻。
[0041]更進一步地，上述噴嘴組件包括第一噴嘴芯1、第二噴嘴芯9和具有空腔3的噴嘴殼體2，該第一噴嘴芯I和第二噴嘴芯9分別與噴嘴殼體2配合，第一噴嘴芯I靠近第二噴嘴芯9的一側設置有倒角4，該第二噴嘴芯9與倒角4之間存在間隙。具體地實施方式中，高壓水通過噴嘴殼體的空腔從上述間隙內噴射出來與棒材乳件接觸，當然可以理解的是上述倒角與第二噴嘴芯形成間隙的結構僅僅是本實用新型實施例中優選的一種方式，還可以是開置導水槽噴射、倒水孔噴射等本領域技術人員常用的噴射方式。
[0042]進一步地，現有技術中倒角4的角度一般為12.5°至20° S卩(Kl選取在25°至40°之間)；而本實用新型實施例中的倒角4的角度為45度，通過45度的倒角，使得冷卻水對棒材乳件的沖擊力更強，且避免了倒角過大，導致冷卻水出現回流的現象。提高了噴嘴組件的冷卻區域冷卻水的紊流效果，有利于提高該區域的冷卻能力，同時冷卻水紊流程度的增加，將更有利于之后的脫離棒材乳件，相對弱化了棒材乳件在冷卻器內偏置所造成的不均勻影響。
[0043]需要說明的是，圖4所示的角度Κ3屬于湍流管的正常設計(一般為50°左右)，而角度Κ2主要考慮裝配結構上與角度Κ3銜接。
[0044]進一步地，上述第一噴嘴芯I上設置有第一凸緣11，噴嘴殼體2對應第一凸緣11設置有與第一凸緣11抵接的第二凸緣12，第一凸緣11和第二凸緣12通過螺栓連接。可以理解的是上述第一凸緣和第二凸緣螺栓連接的結構僅僅是本實用新型實施例中第一噴嘴芯與噴嘴殼體連接方式的一種舉例，還可以是本領域技術人員常用螺紋連接等等，只不過本實用新型實施例中優選采用第一凸緣和第二凸緣螺栓連接的方式。
[0045]以上對本實用新型所提供的用于棒材乳制的冷卻器進行了詳細介紹。需要說明的是，本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0046]還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者設備中還存在另外的相同要素。
[0047]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種用于棒材乳制的冷卻器，包括噴嘴組件和套筒組件，其特征在于，所述套筒組件包括套筒(10)，所述套筒(10)的一端與所述噴嘴組件固定連接，所述套筒(10)的內部靠近噴嘴組件的一端設置有喇叭口的內襯管(5)，且所述內襯管(5)靠近所述噴嘴組件的一側端面與所述噴嘴組件的端面抵接； 所述套筒(10)內依次設置有第一套管(6)和第二套管(7)，所述第一套管(6)的內徑的縱截面為喇叭口狀，且所述第一套管(6)的喇叭口朝向所述內襯管(5)的一側;所述第二套管(7)的內徑的縱截面為喇叭口狀，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)的喇叭口的最小內徑為棒材乳件通過的最小孔徑Φ B; 所述內襯管(5)的喇叭口的最小內徑Φ C為棒材乳件通過的最小孔徑Φ B的1.3倍;所述第一套管(6)的喇叭口的最小內徑Φ D的尺寸滿足Φ B < Φ D < Φ C。2.如權利要求1所述的用于棒材乳制的冷卻器，其特征在于，所述套筒(10)包括封閉區和具有固定筋(8)的開放區，所述封閉區的一端與所述噴嘴組件固定連接，所述封閉區的另一端與所述固定筋(8)連接;所述內襯管(5)設置在所述封閉區的內部，所述內襯管(5)背離所述噴嘴組件的一側端面與所述固定筋(8)抵接;且所述第一套管(6)和所述第二套管(7)依次設置在所述固定筋(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.如權利要求2所述的用于棒材乳制的冷卻器，其特征在于，所述固定筋(8)的數量為4個，且沿所述套筒(10)所在圓周上均勻布置。4.如權利要求2所述的用于棒材乳制的冷卻器，其特征在于，所述固定筋(8)與所述套筒(10)連接的一端為T型結構，所述T型結構與所述套筒(10)焊接連接。5.如權利要求1-4任一項所述的用于棒材乳制的冷卻器，其特征在于，所述第二套管(7)的數量為多個，且所述第二套管(7)沿所述套筒(10)的軸線方向間隔布置。6.如權利要求5所述的用于棒材乳制的冷卻器，其特征在于，所述內襯管(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°之間。7.如權利要求5所述的用于棒材乳制的冷卻器，其特征在于，所述噴嘴組件包括第一噴嘴芯(1)、第二噴嘴芯(9)和具有空腔(3)的噴嘴殼體(2)，所述第一噴嘴芯(I)和所述第二噴嘴芯(9)分別與所述噴嘴殼體(2)配合，所述第一噴嘴芯(I)靠近所述第二噴嘴芯(9)的一側設置有倒角(4)，所述第二噴嘴芯(9)與所述倒角(4)之間存在間隙。8.如權利要求7所述的用于棒材乳制的冷卻器，其特征在于，所述第一噴嘴芯(I)的導入口(13)的尺寸ΦΑ滿足:ΦΒ<ΦΑ<2ΦΒ。9.如權利要求7所述的用于棒材乳制的冷卻器，其特征在于，所述倒角(4)的角度為45度。10.如權利要求7所述的用于棒材乳制的冷卻器，其特征在于，所述第一噴嘴芯(I)上設置有第一凸緣(U)，所述噴嘴殼體(2)對應所述第一凸緣(11)設置有與所述第一凸緣(11)抵接的第二凸緣(12)，所述第一凸緣(11)和所述第二凸緣(12)通過螺栓連接。
【文檔編號】B21B45/02GK205673383SQ201620351545
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月25日 公開號201620351545.1, CN 201620351545, CN 205673383 U, CN 205673383U, CN-U-205673383, CN201620351545, CN201620351545.1, CN205673383 U, CN205673383U
【發明人】趙瑞明, 武劍, 張凱, 胡楊, 劉兆潔, 李健
【申請人】山東鋼鐵股份有限公司