[实用新型]水冷喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种水冷喷嘴，尤其涉及一种适用于棒、线材水冷装置中的高效水冷喷嘴。

背景技术

水冷装置是对于轧制后的高温棒、线材进行强制冷却和在线热处理的设备，其原理是利用棒、线材热轧后在奥氏体状态下快速冷却，棒、线材表面淬成马氏体，随后由其心部放出余热进行自回火，提高棒、线材的强度和塑性，改善韧性，从而得到良好的综合力学性能。

在利用水冷装置对轧件进行轧后水冷处理时，冷却水遇炽热的轧件表面时，会受到来自轧件表面快速生成的膨胀的蒸汽膜的排斥作用，而改变冷却水流的运动方向，从而降低冷却水的作用效果。

因此，水冷装置在冷却过程中冷却水的压力以及流量是影响轧件冷却效果的两个主要因素。而水冷装置中水冷喷嘴的结构直接影响着冷却水的射流方式和冷却水的流量，是棒、线材水冷装置中的关键部件。

首先，水冷喷嘴的结构影响了冷却水的压力分布。水冷喷嘴射流的喷射角是决定水冷喷嘴冷却效果的一个关键因素，喷射角小时，冷却水流体在管体入口处的断面速度分布均匀，接近轧件表面时，冷却水流体速度较大，流体冲击力大，易破膜，但是，喷射角小时，流体冲击力大会造成轧件受到冲击而在水冷装置中窜动，导致轧件内部组织发生不良；喷射角大时，垂直分量较大，也利于破膜，但是喷射角大时，冷却不均匀。

其次，轧件的温度降低要以水的温升来平衡，因此冷却水的流量会影响轧件的冷却速度。

现有技术中，传统的水冷喷嘴的射流方式有环形收敛缝和孔洞两种。其中，采用孔洞进行射流的水冷喷嘴，当水流从喷嘴的孔洞喷出，加大流股的喷射动能，会有效的破坏轧件表面的蒸汽膜，热交换效率高。射流孔洞同轧件运行方向形成一定角度，存在喷射角小时，冷却水流体速度较大，流体冲击力大，轧件受到冲击而在水冷装置中窜动，轧件内部组织发生不良，喷射角大时。会造成轧件温降梯度比较大、轧件表层温降较快、心部冷却效果较差、冷却强度难以控制、轧件冷却不均匀等问题。

而现有技术中采用环形收敛缝进行射流的水冷喷嘴，一般主要由内锥套和外锥套构成，内锥套具有向轴心收敛的第一锥面，外锥套具有与第一锥面配合的第二锥面，第二锥面与第一锥面配合而形成收敛的环形缝隙，该环形缝隙即为冷却水的喷射通道，喷射通道与内锥套的轴心线之间夹角形成其喷射角，冷却水经该环形缝隙高速喷出，形成流股的喷射动能，击打棒线材表面，这种结构的水冷喷嘴通过调整垫片调整环形缝隙大小，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，但是，这种结构的水冷喷嘴为了保证冷却水喷射出时的速度，环形缝隙必须做的小，在使用一段时间后，由于浊环水的高压冲击，喷嘴磨损较快。喷嘴损后，环隙变大，冷却水压力变低，冷却强度变弱。为了保证对轧件的冷却强度，必须加大冷却水的流量，增加生产成本。另外，用轧制浑浊循环水作为冷却水时，容易堵塞，影响轧件的冷却，事故率高。

实用新型内容

为了解决以上现有技术中水冷喷嘴中所存在的问题，本实用新型提供一种高效的水冷喷嘴，其直接改变了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，能有效的击破隔热膜，增加导热系数，合理的控制轧件的水冷强度。

本实用新型所提供的技术方案为：一种水冷喷嘴，包括：

管体，具有进水口；以及，

喷嘴本体，具有沿轴向贯通的用于容纳轧件的内腔，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；

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：

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，出水端与所述内锥套的内腔连通；

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内锥套的第一锥面上的多个直导流槽配合，而形成沿第一锥面的素线方向而向所述内锥套轴心收敛的所述第一喷射通道。