[发明专利]一种冷却喷嘴及穿水冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及轧钢技术领域，更具体地讲，涉及一种轧件穿水冷却装置及其所采用的喷嘴。

背景技术

穿水冷却又称为轧后余热处理，20世纪80年代初期棒材轧后穿水冷却已开始在我国应用。该工艺的目的是为了改善棒材组织状态，细化奥氏体组织，阻止或延迟碳化物在冷却过程中过早析出，使其在铁素体中弥散析出，提高强度。同时减小珠光体团的尺寸，细化珠光体片层间距，改善棒材的综合力学性能。棒材在冷却过程中的温度控制是直接影响轧制产品最终组织的重要因素，在实际的生产中，针对某种产品，必须合理地确定冷却过程的工艺参数，以获得所需的组织。

目前，常用的高温棒、线材冷却系统是在水冷箱内设置喷嘴和冷却管（或称，水冷导管），冷却水由喷嘴喷出，冷却水由水冷箱收集，并通过下端的排水口排出。现有的棒线材水冷装置的不足之处是：当炽热的棒线材（红钢）表面与冷却水接触时，由于膜态沸腾导致轧件表面形成蒸汽膜，阻碍轧件与冷却水之间的热交换，使冷却效率降低。另外，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，而水冷装置中的喷嘴结构直接影响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位。现有技术中采用在穿水段内部沿着圆周设置多个孔状喷嘴，由于多个喷嘴喷出的冷却水带有压力，红钢高速穿水而过时，承受较大的穿水阻力，不仅降低了轧制速度，而且容易产生堆钢事故，此外，由于孔状喷嘴为孔洞射流方式，还存在轧件表面冷却不均匀、易表面氧化及划线等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种可以全面均匀冷却轧件的冷却喷嘴和穿水冷却装置。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种冷却喷嘴。所述冷却喷嘴包括喷嘴本体和由喷嘴本体围成的供轧件穿过的喷嘴内腔，其中，所述喷嘴本体包括沿其周向设置的环缝形的喷射通道，以及与所述喷射通道连通以稳定地向所述喷射通道供入冷却介质的环状内腔；所述喷射通道包括与所述喷嘴内腔连通的喷出口，并且，所述喷出口喷出的冷却介质与轧件前进方向或轧件前进方向的反方向形成呈锐角的喷射角。

根据本发明的冷却喷嘴的一个实施例，所述喷嘴本体包括两个子喷嘴本体，所述两个子喷嘴本体安装后配合形成所述环缝形的喷射通道。

根据本发明的冷却喷嘴的一个实施例，所述环状内腔沿周向均匀分布有多个供冷却介质通过的小孔，所述小孔具有向所述喷射通道供入足够流量冷却介质的孔径。

根据本发明的冷却喷嘴的一个实施例，所述环缝形的喷射通道沿趋近于喷嘴本体的轴心线方向收敛，并且，所述喷射通道的喷出口的开口度为1.5～2.0mm。

根据本发明的冷却喷嘴的一个实施例，所述喷射角的度数可优选为20～45°。

本发明的另一方面提供了一种穿水冷却装置。该穿水冷却装置包括水冷导管，设置在水冷导管入口端的正向喷水喷嘴，以及设置在水冷导管出口端的反向喷水喷嘴和反向吹扫喷嘴，所述正向喷水喷嘴、反向喷水喷嘴和反向吹扫喷嘴采用上述结构的冷却喷嘴，并且，所述正向喷水喷嘴喷出的水流方向与轧件前进方向同向并形成第一喷射角，所述反向喷水喷嘴喷出的水流方向与轧件前进方向逆向并形成第二喷射角，所述反向喷扫喷嘴喷出的气流方向与轧件前进方向逆向并形成第三喷射角。

根据本发明的穿水冷却装置的一个实施例，所述第二喷射角和/或第三喷射角小于第一喷射角。

根据本发明的穿水冷却装置的一个实施例，所述第一喷射角的度数可优选为36～45°，所述第二喷射角的度数可优选为20～35°，所述第三喷射角的度数可优选为20～35°。

根据本发明的穿水冷却装置的一个实施例，所述正向喷水喷嘴的喷射通道喷出口的开口度为1.8～2mm，所述反向喷水喷嘴的喷射通道喷出口的开口度为1.8～2mm，所述反向吹扫喷嘴的喷射通道喷出口的开口度为1.5～1.8mm。

根据本发明的穿水冷却装置的一个实施例，所述穿水冷却装置还包括用于支撑所述水冷导管的支撑导辊。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：冷却喷嘴以环状的射流方式将冷却介质喷向轧件表面，使穿水棒材表面的温度得到了均匀的降低，减少表面氧化及划线。在水冷穿水装置中，冷却喷嘴的射流方向与轧件成一定角度，增大了冷却面积，破坏了轧件表面的蒸汽膜，提高了冷却效率；并且设置在水冷导管入口处的正向冷却喷嘴的喷射角度大于反向冷却喷嘴的喷射角度，更好的阻止了冷却水随轧件流向出口并使其全部从排水口排出，避免了对后部设备的影响。