[发明专利]一种用于棒材轧制的冷却器及水冷方法

说明书

本发明公开了一种用于棒材轧制的冷却器，包括喷嘴组件和套筒组件，套筒组件包括套筒，套筒的内部靠近喷嘴组件的一端设置有喇叭口的内衬管，且内衬管靠近喷嘴组件的一侧端面与喷嘴组件的端面抵接；套筒内依次设置有第一套管和第二套管，第一套管的内径的纵截面为喇叭口状，且第一套管的喇叭口朝向内衬管的一侧；第二套管的内径的纵截面为喇叭口状，且第二套管的喇叭口朝向第一套管，第二套管的喇叭口的最小内径为棒材轧件通过的最小孔径ΦB；内衬管的喇叭口的最小内径ΦC为棒材轧件通过的最小孔径ΦB的1.3倍；第一套管的喇叭口的最小内径ΦD的尺寸满足ΦB＜ΦD＜ΦC。本发明还公开了一种棒材轧制的水冷方法。

技术领域

本发明涉及轧制工艺技术领域，尤其涉及一种用于棒材轧制的冷却器。本发明还涉及一种使用上述冷却器的棒材轧制的水冷方法。

背景技术

在现代棒线材生产工艺中，控制轧制和控制冷却技术应用已经较为普遍。

比较典型的控轧控冷技术之一是：钢坯经加热炉加热后，采用正常或较低的开轧温度，在粗轧和中轧阶段进行奥氏体再结晶区轧制，来达到细化奥氏体晶粒的目的；出中轧机列的棒材轧件进入水冷线进行降温，之后在输送导槽内进行均热(使表面温度与芯部温度达到接近)，然后送入精轧机列进行奥氏体未再结晶区轧制，通过在奥氏体未再结晶区内合理的累计变形量，达到在奥氏体晶粒内形成变形带的目的；精轧在最短的时间内进入轧后水冷线，进行控制冷却，该过程中形成的过冷奥氏体、在形变诱导相变原理的作用和变形带增加铁素体形核点双方面的作用下，开始向铁素体转变，形成细小均匀的铁素体组织，达到细晶强化的目的。细晶强化技术，可在减少钢坯成份中微合金元素的情况下，达到要求的物理性能，并且有更为优良的韧性。最终实现降本增效。

比较典型的控轧控冷技术之二是：轧后余热处理技术，即钢坯采用正常的开轧温度，经过全部轧制道次后，在最短的时间内进入轧后水淬线进行快速降温，在产品表面形成淬火马氏体组织，在之后的控冷过程中，芯部热量向外周扩散，进行自回火，最终得到表面是回火马氏体，回火索氏体而芯部形成细铁素体和珠光体的组织状态，采用相变强化的方式来降低微合金添加量、达到要求的强度指标。

比较典型的控轧控冷技术之三是：标准或是客户要求钢材中不可出现回火组织，要求正常热轧状态交货。此时生产线上往往考虑到表观质量、晶粒组织的大小对物理性能的影响等，采用适当的轧后冷却速度，来达到去除钢材表面氧化气泡、微合金添加量的适当减少和晶粒组织的细化而改善韧性的目的。

上述的各种轧制中间阶段和轧后的棒材轧件降温，都要采用由冷却器组成的水冷线。由此，冷却器的设计，十分重要，其结构决定了冷却过程的两个关键因素：效率(降温速度)和断面温降均匀性。

如图1所示，单组冷却器的热交换过程分为两部分：喷嘴组件冷却区域14和套筒组件冷却区域15。喷嘴组件冷却区域14不管棒材轧件是否处于冷却的中心，当高压水通过高压水入口19沿环缝锥面喷出时，可以认为以同样的速度、角度和流量冲击棒材轧件表面(如图2所示)，因此可以认为在此过程中沿棒材轧件圆周方向的对流换热是基本均匀的，棒材轧件16整个圆周上的温降是近乎相同的。套筒组件冷却区域15一般为如图1所示的湍流管，棒材轧件在穿过水冷线内的各个冷却器时，没有在冷却器的中心，而是由于自身重力作用，棒材轧件贴在冷却器内壁17，使得棒材轧件16在冷却器内壁17的位置偏移，而流体按照最小阻力定律流动，使得棒材轧件16圆周方向与冷却水的对流速度18和流量产生不均匀的现象(即沿棒材轧件圆周方向，不同的位置有不同的流速18和流量，而对应到沿圆周方向各个点冷却水与棒材轧件表面的对流热交换会产生温降不均匀的情况，如图3所示)，

综上所述，如何解决棒材轧件通过冷却器时，温降不均匀的问题，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于棒材轧制的冷却器，以使得棒材轧件通过冷却器时，温降均匀。本发明的另一个目的是提供一种棒材轧制的水冷方法。