新型水壓霧化噴嘴的製作方法

2023-12-05 08:40:31

專利名稱：新型水壓霧化噴嘴的製作方法
技術領域：
新型水壓霧化噴嘴屬軋鋼熱處理領域的冷卻裝置。在軋鋼領域中可用於鋼板的在線控制冷卻、軋輥冷卻、冷床上冷卻等；在熱處理冷卻中，可用於鋼板的熱處理加速冷卻、淬火等。
目前國內外鋼板冷卻所用噴嘴有虹吸管層流冷卻，水幕冷卻和空氣霧化冷卻等方式。前兩種冷卻方式耗水量大，設備複雜，投資多；後一種方式設備複雜，動力消耗大，噴嘴易堵塞。
國內外也有直接用水而不用壓縮空氣來霧化水的噴嘴，如日本和美國。但這些噴嘴存在下列問題如噴嘴芯的側進水孔旋轉行程過長，水頭損失大；由於側進水孔旋轉行程過長，所以霧化水滴過細，水滴衝擊鋼板速度小，不能滿足厚板冷卻速度的要求；由於側進水孔行程過長，造成噴嘴芯加工很困難，並且造成在使用中易堵塞；由於結構上的問題，噴出的水霧易形成中空，因而造成冷卻不易均勻。這些噴嘴外殼的混合室內表面呈半球狀，水阻過大，降低了水霧衝擊速度，故冷卻速度小；另外這些噴嘴噴出的圖案不能根據需要改變形狀。
鑑於目前應用的冷卻噴嘴有上面缺點，研究一種新的冷卻噴嘴，特別是在板厚在14－45mm，冷速在5－15℃／s，不易堵塞，易加工，水霧分布均勻，且能根據需要選擇適合的噴水圖案就是本實用新型的目的。
圖一是本實用新型水壓霧化噴嘴外形及實心圓錐噴射圖案。圖二為水壓霧化噴嘴外形及實心矩形噴射圖案。圖三、圖四分別為圖一、圖二的裝配圖。其1為噴嘴接頭，2為噴嘴外殼，3為噴嘴芯，4為噴嘴外殼2的混合室。圖五為噴嘴芯3的另件圖，其中5為直進水孔，6為側進水孔。當噴嘴噴射圖案為實心矩形時，其噴嘴外套的零件為圖六所示，7為″∨″形缺口，α為相鄰兩對″∨″形缺口夾角。
本噴嘴的裝配順序如下，將噴嘴芯3裝入外殼2中，用接頭1旋入將芯3壓緊。接頭1與供水管路連接構成冷卻裝置。
為了達到本實用新型設計目的，我們採取了如下方法1、將噴嘴芯的側進水孔的旋轉行程縮短為1／4－2／3周，其與水平方向的夾角，即旋轉角保持在30°－50°。這樣可以降低水阻，增大水霧滴的直徑，即可增加水霧滴的衝擊功及冷卻能力。
2、在噴嘴出口直徑尺寸不增加的前題下，增大噴嘴外殼及噴嘴芯的直徑，也即增加噴嘴芯的側進水孔面積，三頭矩形孔為5－20mm×5－20mm，增加噴嘴芯的直進水孔直徑，使其為6－16mm。這樣使噴嘴內部通水的有效面積增大，大大降低噴嘴水阻，並減少了噴嘴內部堵塞。
3、圖三、圖四中的噴嘴外殼的混合室4，目前國內外大多採用半球形，我們將其改成倒圓錐形，其圓錐角為55°－70°。採用這樣形狀的混合室可以減小水阻，增大水霧衝擊力及冷卻能力，同時便於加工。
4、採用本設計如圖三、圖四或圖六的噴嘴外殼，可改變噴出水霧的圖案，即可是圓形、方形、矩形，且長寬比是可以調解的。圖三是將噴嘴外殼出口設計為圓形，則噴出水霧為實心圓錐形。圖四、圖六噴嘴外殼2的出口設計成兩對對稱的90°的″∨″形缺口，″∨″形切口深度為5～10mm，並且可以改變兩對″∨″形缺口的交角α使噴射圖案或為正方形或為矩形。若出口處兩對″∨″形缺口正交，即α角為90°，則噴出水霧圖案為正方形；若出口處兩對″∨″形呈非正交，則按其角度可有不同長寬比的矩形圖案。隨著α角變小，則矩形長寬比增加。這是本設計的重要特徵之一，噴嘴外殼的出水口可以根據噴出水霧圖案需要而改變。
5、根據多次實驗，噴嘴芯的三個側進水孔面積和直進水孔面積，較強烈影響噴出水霧的均勻性，我們將噴嘴芯的側進水孔和直進水孔面積比設計在5～12範圍內，取得較好效果。
新型水壓霧化噴嘴的上述特點是根據厚鋼板對冷速的要求、水質情況及具體條件研製而成的，因此區別於國內外同類型的噴嘴。
採用本新型水壓霧化噴嘴可有如下優點即滿足板厚14～45mm，冷速在5～15℃／S的要求。本噴嘴對水質要求並不苛刻，使用工業循環水，加上簡易過慮器，就可連續使用兩年以上，並能保持良好的噴射圖案。使用本噴嘴，可使水霧噴射均勻，同時使運動鋼板可保持均勻冷卻。由於該噴嘴噴出圖案可變，故可適應不同的設備條件，特別是作下噴嘴用，顯示出明顯優越性。它可適應較複雜的設備環境，提高水的利用率、有效冷卻面積及均勻性。由於本噴嘴的水滴衝擊速度大，故採用它做為冷卻裝置的上噴嘴可以比其它類似的噴嘴遠離被冷卻的熱鋼板，因此對現場生產工藝的適應性增強，如避免鋼板碰撞冷卻裝置，便於處理事故及檢修噴嘴下面的其它設備等。此外本噴嘴還具有另件少、加工簡單及不易堵塞等優點。
本實用新型水壓霧化噴嘴(兩種)已安裝在鞍鋼半連軋廠2800機組後的輸出輥道上，用於冷卻14～45mm厚的熱軋鋼板。實踐證實了上述噴嘴的特點。它提高了鋼板的綜合機械性能。如對A3板，δ5可提高40～60Mpa；δb可提高30～40Mpa；δ5％在標準要求之上；衝擊功Ak室(U型)及Ak－40℃(U)型可提高10～20焦耳。對16MnR厚板；δ5提高了40～50Mpa；δb提高了30～40Mpa；δ5％也在標準規定以上；衝擊功Ak－40℃(V型)提高了10～20焦耳。對20g(Ti處理)經再結晶軋制及軋後採用本噴嘴控冷後，其失效衝擊功可提高15～20焦耳，省去常化處理，提高性能合格率40％左右，與常規控制工藝相比可提高產量近一倍，同時增加了連軋板卷產量。
以16MnR及20g厚板來計算，每噸效益在100元以上，若年產2萬噸，則效益可達200萬元／年。
權利要求1.一種新型水壓霧化噴嘴，是由噴嘴接頭1、噴嘴外殼2、噴嘴芯3、混合室4組成，其特徵是噴嘴芯是由一個直進水孔和三個側進水孔構成，外殼的混合室呈圓錐形，噴嘴外殼的出水口的形狀可以根據噴出水霧圖案需要而改變。
2.權利要求1所述的側進水孔，其特徵是旋轉行程為1／4－2／3周，其與水平方向的旋轉角為30°－50°。
3.權利要求1或2所述的側進水孔，其特徵是面積為5－20mm×5－20mm。
4.權利要求1所述的直進水孔，其特徵是其直徑應控制在6－16mm之間。
5.權利要求1所述的直進水孔和側進水孔，其特徵是三個側進水孔和直進水孔的面積比應控制在5－12之間。
6.權利要求1所述的圓錐形混合室，其特徵是圓錐角應控制在55°－70°之間。
7.權利要求1所述的噴嘴外殼，其特徵是外殼的出水口是圓形的，其噴出水霧為實心圓錐形。
8.權利要求1所述的噴嘴外殼，其特徵是噴嘴外殼出水口是兩對對稱90°的「∨」形缺口，「∨」形切口深度為5－10mm，並且可以改變兩對「∨」形缺口的交角α使噴射圖案或為正方形或為矩形。
9.權利要求1或8所述的噴嘴外殼，其特徵是噴嘴出口兩對「∨」形缺口是正交，即α角為90°，其噴水圖案為正方形。
10.權利要求1或8所述的噴嘴外殼，其特徵噴嘴出口的兩對「∨」形缺口非正交時，噴水圖案為矩形，且隨α角減小，其矩形長寬比加大。
專利摘要本實用新型水壓霧化噴嘴，噴出的冷卻水流呈實心圓錐形和四稜錐形兩種。該噴嘴是由外殼、芯和接頭三個部件組成。接頭與供水系統連接構成噴水冷卻裝置。水經過噴嘴後形成細小水滴，即被霧化，而不需壓縮空氣。該噴嘴結構簡單，易加工，噴射面及形狀可控，水量水壓可調，冷速可調，冷卻均勻，節水，採用工業循環水不易堵塞。該噴嘴適合於熱軋鋼板、板坯、軋輥冷卻，特別適合於14-45mm鋼板的控制冷卻。
文檔編號C21D1/62GK2042080SQ8822030
公開日1989年8月2日 申請日期1988年11月25日 優先權日1988年11月25日
發明者宋嵐, 金懷生, 萬太全 申請人:鞍山鋼鐵公司, 鞍山鋼鐵公司鋼鐵研究所