熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置的製作方法

2023-12-12 20:36:52

專利名稱：熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於軋鋼機械技術領域。
技術背景本實用新型產生的技術背景是，目前採用的熱軋棒、線材生產線穿水冷卻用的水冷裝置是由最外層是鋼板焊接的水箱，水箱內設冷卻噴嘴、冷卻水管和反向噴嘴等部件組成的。冷卻水由噴嘴的環形縫隙噴出，冷卻水被水冷箱收集，並通過下端的排水口排出。
原有技術不足之處是，冷卻水被徑向引入噴嘴內的環形內腔，水流阻力較大，噴嘴環形縫隙噴出的冷卻水動能不足，噴嘴的環形縫隙容易被冷卻水中懸浮顆粒堵塞，所以要求供水壓力很高，且水源必須經過淨化處理。全部冷卻噴嘴和冷卻管都設在冷卻箱體之中，增大了安裝和調整的不便。
這裡所敘述的技術背景內容在冶金工業出版社1995版的《高速軋機線材生產》的第335～337頁能夠部分地反映出來。
發明目的本實用新型的目的是設計一種熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置。給出的裝置允許冷卻水中含有較大的懸浮顆粒，達到即利用懸浮顆粒的動能來強化冷卻效果的目的，又不會發生堵塞噴嘴問題，噴嘴內介質流動阻力小，噴射動能大。而且水源無需淨化處理，水壓也允許比原有技術的低，並達到操作和維護簡單，工作可靠的目的。

發明內容
該實用新型給出的「熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置」所要解決的技術問題是允許直接使用不經淨化處理的循環水，達到即利用水中的懸浮顆粒的動能來提高冷卻效果的目的，又避免發生懸浮顆粒堵塞噴嘴的問題出現，且要求噴嘴內介質流動阻力小，噴射動能大。給出的設備要求操作、維護簡單，工作可靠。
該實用新型的技術方案是它由入口集水箱，正向噴嘴，冷卻水管，支架，回水箱，反向噴嘴，清掃噴嘴，出口集水箱和內設主回水管的底座構成。薄鋼板焊接而成的圓柱形入口集水箱以懸臂方式用螺栓固定在正向噴嘴的喇叭形入口導管的凸緣上。鋼管制成的冷卻水管通過其自身一端的法蘭盤被螺栓固定在正向噴嘴的導流錐套的出口端。冷卻水管內裝有多個變內經的紊流套，紊流套與鋼管採用間隙配合，而構成了變內經結構。冷卻水管由安裝在底座上面板的支架支撐。密封的水平剖分式的回水箱設在冷卻水管和反向噴嘴之間的底座上，回水箱的剖分面分別扣在了冷卻水管和反向噴嘴入口導管的軸肩上，在配合面上填充了密封材料。出口集水箱設在反向噴嘴和清掃噴嘴之間的底座上。入口集水箱，回水箱和出口集水箱下部的排水孔分別伸入到底座內設的主回水管上部的進水孔中。
在熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置上，冷卻水通過噴嘴座的法蘭被切向引入了噴嘴座內的環形內腔，由導流錐和導流套組成的噴嘴中噴出。入口集水箱、回水箱和出口集水箱將工作時收集的冷卻水，通過箱體底部的排水孔流入主回水管，最後集中返回涼水池循環使用。
本實用新型的有益效果是，結構上實現了冷卻水被切向地引入噴嘴內的環形內腔，不僅可以減小流動阻力，而且還允許採用相對低的水壓。帶有圓弧形導槽的導流錐和導流錐套組成的收斂通道，因其收斂作用使得噴出的流股具有較大的動能。物質動能與其自身質量成正比，冷卻水中的懸浮顆粒主要成分為氧化鐵顆粒，而同體積的氧化鐵質量大約為水的5.7倍，即氧化鐵動能也為水的5.7倍。這些顆粒的動能會有效地打破熾熱的軋件遇水後在表面形成的蒸汽膜。實現這一目的的主要障礙是解決採用無淨化處理的循環水造成的噴嘴堵塞問題。本實用新型給出的帶有圓弧形導槽的導流錐和導流錐套組成的收斂通道，允許冷卻水中所含最大懸浮顆粒直徑不超過收斂通道末端的尺寸，這就有效地防止了噴嘴堵塞問題的出現。冷卻水管內因設置了多個紊流套，迫使冷卻水作紊態流動，強化了水與軋件的熱交換能力。
此熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置與現有水冷裝置相比，不僅具有冷卻效率高，結構簡單，造價低廉，操作方便的特點，更主要的是可以使用未經淨化處理的含有較大懸浮顆粒、較低水壓的濁水。


圖1 強力穿水冷卻裝置的立剖面圖。1—入口集水箱，2—正向噴嘴，3—冷卻水管，4—支架，5—回水箱，6—主回水管，7—反向噴嘴，8—出口集水箱，9—清掃噴嘴，10—軋件，11—底座。
圖2正向噴嘴剖視圖。12—入口導管，13—導流錐，14—導流錐密封圈，15—噴嘴座，16—導流錐套，17—導流錐套密封圈，18—鎖緊螺母。
圖3噴嘴座剖面圖。19—噴嘴座外接法蘭。
圖4為圖5的剖面圖。20—導流錐剖視圖。
圖5為圖4的俯視圖。21—圓弧形收斂通道。
圖6冷卻水管。22—連接法蘭，23—外管固定螺栓，24—入口端內套，25—過渡套，26—紊流套，27—出口端內套，28—螺栓，29—冷卻水管外管。
具體實施方式
熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置設在軋制線的精軋機與輸出輥道之間。用於替代現有水冷裝置。該設備結構及其特點分述如下。
熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置如圖1所示。包括入口集水箱(1)，它是由薄鋼板焊接而成的圓柱形，入口集水箱以懸臂方式用螺栓固定在正向噴嘴(2)的喇叭形入口導管的凸緣上，用來收集由正向噴嘴中反向流出的冷卻水。正向噴嘴噴射出的冷卻水進入被支架(4)支撐的冷卻水管(3)中，對在管內穿過的軋件(10)進行冷卻。冷卻管內流出的冷卻水落入密封的回水箱(5)，附著在離開冷卻水管的軋件表面上的冷卻水，在反向噴嘴(7)噴射出的高壓水流和清掃噴嘴(9)噴出的壓縮空氣氣流的作用下，被分別擋在了回水箱和出口集水箱(10)內。入口集水箱、回水箱和出口集水箱收集到的冷卻水通過箱體底部的排水孔進入主回水管(6)，上述全部部件除主回水管外，都用螺栓固定在底座(11)上。主回水管以點焊方式固定在底座的內部，其排水斜度為1∶100。
噴嘴部件的裝配關係如圖2所示。入口導管(12)的喇叭形狀有利於將軋件導入正向噴嘴的導流錐(13)，導流錐被鎖緊螺母(18)鎖緊在特定位置上，導流錐和導流錐套(16)的錐面套接在一起構成了噴嘴，旋轉導流錐則由於導流錐與噴嘴座(15)之間螺旋副的配合關係而靈活地調整噴嘴的開口度。導流錐密封圈(14)和導流錐套密封圈(17)的採用，防止了噴嘴座環形內腔裡冷卻水的洩漏。冷卻水通過圖3所示的噴嘴座外接法蘭(19)被切嚮導入了噴嘴座的環形內腔。
圖4表示的是圖5的剖面圖，通過導流錐剖視圖(20)和圖5可以看出設在導流錐錐面上的圓弧形收斂通道(21)表示了液流在由噴嘴中噴出之前的運動路徑。這樣的導流通道具有通流阻力小，噴射出來的流股動能大的特點，能有效的打破軋件表面的蒸汽膜，並允許冷卻水內含有不超過收斂通道末端尺寸的懸浮顆粒。
冷卻水管的裝配關係如圖6所示。冷卻水管外管(29)一端的連接法蘭(22)將冷卻水管與正向噴嘴上的導流錐套用螺栓固定在一起。冷卻水管外管(29)的內腔以間隙配合方式裝入多個過渡套(25)及紊流套(26)，形成了內經延長度變化的孔腔。冷卻水管內的入口端內套(24)、過渡套、紊流套和被螺栓(28)固定在冷卻水管外管出口內的內套(27)一起組成了迫使流體作穩態流動的內腔。冷卻水管的另一端用外管固定螺栓(23)與連接法蘭裝配在一起。這種結構也有利於更換紊流套等易損件。
熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置對軋件實施冷卻過程可參閱圖1～圖5。待冷卻的軋件(10)進入熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置的喇叭形入口導管(12)便開始了軋件的穿水冷卻過程。噴嘴座(15)的外接法蘭(19)與供水管相接，冷卻水被切向的導入了噴嘴座的環形內腔，有效地減小了水的流動阻力。環形內腔中的冷卻水經過導流錐(13)錐面上設置的圓弧形收斂通道(21)和導流錐套(16)組成的噴嘴中噴出，噴出的流股中夾帶有大量的氧化鐵懸浮顆粒。因為氧化鐵所含有的動能大約為同體積水的5.7倍，當這樣的流股衝擊到熾熱的軋件表面時，就能有效地打破軋件表面的蒸汽膜，提高了軋件與水的熱交換強度。噴嘴中噴射出來的冷卻水進入冷卻水管(3)以後的流動狀態對軋件的冷卻效果至關重要，在冷卻水管的孔內設有的紊流套(26)，在紊流套變內經的作用下，與軋件運動方向相一致的液體呈紊態流動，這就加大了軋件的冷卻強度。離開冷卻水管的軋件依次通過反向噴嘴(7)和清掃噴嘴(9)後完成冷卻過程。軋件表面所附著的冷卻水在反向噴嘴噴出的高壓水流和清掃噴嘴噴出的壓縮氣流的共同作用下被分別擋在了回水箱和出口集水箱內，有效的防止了冷卻水被軋件帶出強力穿水冷卻裝置，淨化了操作化境。由正向噴嘴、反向噴嘴噴出的冷卻水，還有從軋件表面落下的冷卻水通過入口集水箱(1)、回水箱(5)和出口集水箱(10)再經主回水管(6)最後集中返回涼水池，循環使用。
權利要求1.一種熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置，它由入口集水箱，正向噴嘴，冷卻水管，支架，回水箱，反向噴嘴，清掃噴嘴，出口集水箱和內設主回水管的底座構成，薄鋼板焊接而成的圓柱形入口集水箱以懸臂方式用螺栓固定在正向噴嘴的入口導管的喇叭形凸緣上，鋼管制成的冷卻水管通過其自身一端的法蘭盤被螺栓安裝在正向噴嘴上的導流錐套的出口端，冷卻水管內裝有多個變內經的紊流套，紊流套與鋼管採用間隙配合，構成了變內經結構，冷卻水管由安裝在底座上的支架支撐，密封的回水箱設在冷卻水管和反向噴嘴之間的底座上，出口集水箱設在反向噴嘴和清掃噴嘴之間的底座上，入口集水箱，回水箱和出口集水箱下部的排水孔分別伸入到底座內設的主回水管上部的進水孔中。
2.如權利要求1所述的一種熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置，其特徵在於噴嘴是由中空管狀體的一端錐面上設有的圓弧形收斂導槽的導流錐和與導流錐錐面錐度相同的圓錐形內孔的導流錐套組成的，在導流錐中部最大外徑段車有螺紋，這段螺紋與鑄造成型的噴嘴座上加工出來的內螺紋形成了間隙配合的裝配關係，導流錐，導流錐套和噴嘴座的三條中心線重合。
3.如權利要求1所述的一種熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置，其特徵在於正向噴嘴和反向噴嘴的噴射介質的接入管與其各自的環形內腔相切，噴射介質由導流錐套和導流錐面上的圓弧形收斂導槽組成的噴嘴中噴出。
4.如權利要求1所述的一種熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置，其特徵在於冷卻水管內設有多個紊流套，每個紊流套沿流動方向的內徑先由大逐漸減小，再突然擴大，鋼管制成的冷卻水管的內孔與紊流套外圓採用間隙配合，出口端最後一段紊流套與鋼管用螺釘固結在一起。
5.如權利要求1所述的一種熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置，其特徵在於由鋼板焊接的整體圓柱形入口集水箱，密封且可剖分式的出口集水箱和回水箱與設置在底座內的主回水管一起構成了冷卻水的收集和返回系統，這三個水箱下底部的排水孔分別插入主回水管的接水孔。
6.如權利要求1所述的一種熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置，其特徵在於主回水管設在整體底座內，並採用點焊方式將其與底座固結為一體，主回水管由大口徑鋼管制成，平放在底座中的主回水管的上部開有三個接水孔，這三個接水孔中心線恰好與權利要求5中提到的三個水箱箱底排水孔的中心線重合，單個熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置使用時的主回水管的一端封死，一段排水，多個熱軋棒線材生產線用強力穿水冷卻裝置串聯使用時，則通過主回水管端部的法蘭將它們依次連接在一起。
專利摘要一種熱軋棒線材生產線用軋件強力穿水冷卻裝置，屬於軋鋼機械。它包括正向噴嘴，冷卻水管，回水箱，回水管，反向噴嘴，清掃噴嘴，集水箱等部件。其主要優點是切嚮導入噴嘴的冷卻水，流動阻力小，收斂的圓弧形導流槽組成的噴嘴不易堵塞，流股噴射動能大，能有效地打破軋件表面的蒸汽膜；冷卻水管內設多個紊流套，紊流態冷卻水與軋件間熱交換強度大。與常規水冷裝置相比，具有軋件冷卻速度大，結構簡單，調整方便，造價低廉等特點。
文檔編號B21B45/02GK2524851SQ0125984
公開日2002年12月11日 申請日期2001年8月22日 優先權日2001年8月22日
發明者任吉堂 申請人:任吉堂