[实用新型]一种高速线材涡旋湍流管列式水冷喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型涉及冶金轧钢领域，尤其涉及一种高速线材涡旋湍流管列式水冷喷嘴。

背景技术

穿水冷却工艺是高速线材轧制在线热处理、确保产品表面质量、内在物理性能的重要工艺装备。喷嘴是这套重要工艺装备中不可缺少的重要元件。目前，在国内外高速线材轧制生产线上所使用的穿水冷却设备中的喷嘴依旧停留在传统的结构上。如图1、图2所示：(原美国摩根技术)，图中：1：本体、2：螺塞、3：端盖、4：螺栓。

工作原理：轧件由端盖3喇叭口进入喷嘴沿孔型内腔作直线运动(每秒65-95M)，冷却水(系统供水压力0.4-0.6MPa，水温：常温)由本体1入水口注入喷嘴内对轧件(精轧机出口轧制温度：1020-1040°)进行冷却。

缺陷如下：

1.在冷却过程中，轧件与冷却水之间由于热蒸气的作用而产生热气隔膜，气膜的产生导致冷却水不能对轧件进行充分冷却，造成对轧件单位时间内冷却效果不好，降低了应有的热交换能力，如图3所示，图3中：A：轧件、B：热蒸气区、C：冷却区。

2.由于轧件进入喷嘴后的运动是沿导向孔底部运动(轧件自身重量因素)，客观上造成冷却水不能对轧件进行有效的均匀冷却，如图4所示，图4中：A：轧件、B：冷却区。

图4所示，轧件上部冷却介质的容积向轧件下部逐渐缩小，在统一压力不变的情况下，上下冷却水的流量在单位时间内不一致，导致上下热交换程度不统一，轧件不能得到均匀的冷却(温度偏差)，从而导致产品材料内在结晶颗粒大小不均匀，经相变后产品的力学性能不统一，影响了产品应得到的内在质量。由于产品上下热交换程度不一致(温度偏差)，势必导致产品的表面色泽不同而产生阴阳面，影响了产品的表面质量。

3.传统结构的喷嘴是整体结构(如图1所示)，当导向孔磨损后无法再用而整体报废，使用寿命短，生产成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高速线材涡旋湍流管列式水冷喷嘴，以解决上述技术问题。

本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种高速线材涡旋湍流管列式水冷喷嘴，其特征在于：包括本体，本体左端设置连接入口导管，所述本体右端设置有湍流套管，湍流套管内装有湍流管，所述本体上下侧面分别设置有进水口，其中一个进水口通过罗塞封闭，所述湍流套管右端连接压板。湍流管通过压板封装在湍流套管内。

所述本体内设置有螺旋水道，螺旋水道连接进水口。

所述湍流管包括串接的湍流管A和湍流管B，所述湍流管A为两端设置成喇叭口形状，数个湍流管A依次串接后再与湍流管B串接。

入口导管左端设置有喇叭口。

注入的冷却水经过喷嘴本体内的螺旋水道及湍流管，使冷却水形成涡旋状态和激流态势，通过涡旋状态和激流态势的冷却水冲破热气隔膜，使得冷却水对轧件进行充分和均匀的冷却。由于冷却水形成涡旋和激流态势，把原有冷却水的直线运动变为有规则的螺旋运动，在同等时间内最大程度上加长了对轧件冷却时间，提高了单位时间内的冷却能力。从而使产品达到理想表面质量和内在力学性能的提高。同时，该喷嘴采用了拼嵌结构，在喷嘴磨损的情况下，只需更换喷嘴内的耐磨件，在最大程度上为用户降低了生产成本。

工作原理：轧件由入口导管的喇叭口进入喷嘴，沿孔型内腔作直线运动(每秒65-95M)，冷却水由本体的入水口注入喷嘴内，在本体上下水道及水压力(0.4-0.6MPa)的作用下，迫使冷却水沿锥体向前作螺旋运动。原直线运动的冷却水变为螺旋运动(螺旋线展开公式：)，由于螺旋线的长度展开后大于直线长度，在单位时间不变的情况下延长了对轧件的冷却时间，提高热交换能力。

两端设有喇叭口形状的湍流管并列安装，形成了冷却水在喇叭口容积增大和冷却水大口进小口出的状态，在压力不变受力面积的减少的状态下冷却水的压强得以增大，随着压强的增大冷却水的流速得以增大，在涡旋喷嘴的作用下，当雷诺数增大后，使层流、稳流(片流)的冷却水形成湍流状态。增大容积的冷却水形成激流态势加湍流状态，有效地冲破热气隔膜的同时对轧件实施包裹式冷却功能，使得轧件得到均匀、有效的冷却，从而使轧件得到统一的冷却温度，克服产品由于热交换程度不一致(温度偏差)而产生的表面色泽不统一，经相变后得到统一大小的结晶颗粒、理想的金相组织结晶核心及优良的力学性能，达到提高产品内、外在质量的双重效果。

本实用新型的有益效果是：