一种钢筋轧制加工用穿水器的制作方法

本发明属于钢筋加工，涉及一种钢筋轧制加工装置，特别是一种钢筋轧制加工用穿水器。

背景技术：

1、在钢筋轧制生产过程中，穿水冷却是提高钢筋力学性能的关键工序，其基本原理是：将轧制后温度约为900-1050℃的钢筋快速穿过冷却水装置，使钢筋表面迅速冷却至马氏体相变温度以下，形成一定厚度的淬硬层，随后利用钢筋芯部的余热进行自回火处理，从而在钢筋表面形成回火马氏体组织，芯部保持铁素体、珠光体组织，实现钢筋强度与韧性的良好匹配。

2、经检索，如中国专利文献公开的一种钢头温度可控的穿水装置【申请号：cn202210289959.6；公开号：cn114643294a】，这种穿水装置，包括水槽,水槽上方的设置有安装支撑、冷却器,所述冷却器固定在支撑梁上,所述支撑梁两端固定支撑在安装支撑上,所述冷却器包括具有贯穿的跑钢孔的穿水导管,穿水导管前端具有充水腔,充水腔后端位置的跑钢孔中具有第一冷却槽，充水腔与第一冷却槽连通处设置有使充水腔中水流呈螺旋涌入第一冷却槽中的喷水结构,穿水导管后端具有设置有阻水咀第二冷却槽,穿水导管前端设置有进水导管,进水导管上设置第一电控阀门，穿水导管后端设置有出水导管,所述位于冷却器前的水槽前端设置有探测方向指向跑钢孔轴线的热金属检测装置。

3、该专利中公开的穿水装置虽然通过螺旋喷水结构在一定程度上提高了冷却效果，但是，其喷水结构固定设置，无法根据钢筋规格和冷却工艺要求灵活调节喷水深度，导致冷却均匀性难以保证，且装置对不同规格钢筋的适应性较差，而且冷却水在跑钢管内容易形成紊流和涡流，影响冷却效率和水流稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种钢筋轧制加工用穿水器，该发明要解决的技术问题是：如何实现喷水深度的灵活可调，同时通过磁力驱动水流有序扰动以强化冷却效率。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

3、一种钢筋轧制加工用穿水器，包括底板、固定安装在底板表面的梁架、固定安装在梁架顶部的梁座，所述梁座的顶部固定安装有支撑环，且支撑环的内壁固定安装有跑钢管，所述跑钢管的内部环形等距贯穿设置有多个喷水杆，且每个喷水杆的外壁均固定安装有侧柱；

4、所述跑钢管的外壁还转动套设有转板，且转板的表面弧形放射状开设有多个调节槽，各侧柱分别滑动设置于对应的调节槽中；

5、所述转板通过旋转驱动各喷水杆沿跑钢管的径向同步移动，以调节各喷水杆伸入跑钢管内部的喷水深度；

6、所述跑钢管的内壁转动连接有同心设置的第一磁套和第二磁套，且跑钢管的外壁套设有硅钢套，且硅钢套的内壁固定连接有与第一磁套对应的第一磁环和与第二磁套对应的第二磁环，且第一磁环、第二磁环的磁极相反；

7、所述硅钢套通过磁力驱动第一磁套和第二磁套同步转动，对跑钢管内的冷却水流产生扰动并形成旋流，强化冷却水与钢筋表面的热交换；

8、所述硅钢套的外壁固定安装有齿轮环；

9、两个相邻硅钢套之间通过传动驱动单元驱动，且两个相邻硅钢套的转动方向相反；

10、所述传动驱动单元可驱动两个硅钢套同步联动，并使相邻硅钢套所产生的水流旋向相反，以抵消单方向旋转水流对钢筋产生的侧向力。

11、本发明的工作原理是：工作时，将轧制后待冷却的钢筋从跑钢管的一端穿入，随后根据钢筋的规格和冷却工艺要求，启动步进电机，步进电机通过齿轮盘驱动齿轮套转动，齿轮套带动转板相对于跑钢管旋转，由于喷水杆上的侧柱滑动设置在转板的弧形调节槽内，转板旋转时弧形调节槽推动侧柱沿跑钢管的径向移动，从而带动各喷水杆同步伸入或退出跑钢管内腔，实现对喷水深度的精确调节，使喷水嘴精准的对准不同直径的钢筋表面，高压冷却水经喷水杆的喷水嘴喷入跑钢管内，对高速穿过的钢筋表面进行强制冷却，在冷却过程中，驱动电机启动，通过主齿轮同时带动两个第一锥齿轮反向旋转，经横杆、同步轮和同步带带动转杆进行转动，转杆上的齿轮柱驱动硅钢套外壁的齿轮环，使硅钢套旋转，由于第一磁环和第二磁环的磁极相反，且分别与跑钢管内壁的第一磁套、第二磁套对应，硅钢套旋转时通过磁力耦合驱动第一磁套和第二磁套同步转动，对跑钢管内的冷却水流产生扰动并形成有序旋流，强化冷却水与钢筋表面的热交换，同时，传动驱动单元使得相邻两个硅钢套的转动方向相反，则使相邻硅钢套所产生的水流旋向相反，有利于相邻两端的第一磁套、第二磁套进行交错方向的旋转，有利于消除旋转水流对钢筋产生的侧向力，保证钢筋在穿水过程中受力平衡、平稳运行。

12、所述转板的外壁固定安装有齿轮套，且齿轮套转动套设在跑钢管的外壁；

13、所述梁座的内部固定安装有步进电机，且步进电机的输出端固定安装有齿轮盘，所述齿轮盘啮合连接在齿轮套的底端。

14、采用以上结构，步进电机通过齿轮盘驱动齿轮套转动，齿轮套带动转板相对于跑钢管旋转，转板上的弧形调节槽推动侧柱沿径向移动，从而带动各喷水杆同步伸入或退出跑钢管内腔，实现对喷水深度的精确调节。

15、所述传动驱动单元包括固定安装在底板底端的驱动电机，且驱动电机的输出端固定安装有主齿轮，所述主齿轮的底端两侧均啮合连接有第一锥齿轮，且两个第一锥齿轮呈对称设置；

16、每个第一锥齿轮的外端均固定安装有横杆，所述横杆转动连接在固定板的内部，且固定板固定安装在底板的底端。

17、采用以上结构，驱动电机通过主齿轮同时带动两个对称设置的第一锥齿轮反向旋转，可以精准的带动两侧的硅钢套进行方向转动，使得受力均衡、运行稳定。

18、所述梁架的表面固定安装有安装板，且安装板的内部转动连接有转杆，所述转杆的外壁固定安装有齿轮柱，且齿轮柱在齿轮环的底端啮合设置。

19、采用以上结构，齿轮柱与齿轮环啮合实现硅钢套的稳定传动，能够保证硅钢套按照设定转速稳定旋转，确保磁力驱动效果的可靠性。

20、所述转杆与横杆之间设置有传动件；

21、所述传动件包括两个同步轮和啮合套设在两个同步轮外壁的同步带，其中一个同步轮固定安装在转杆的外壁，另一个同步轮固定连接在横杆远离第一锥齿轮的一端。

22、采用以上结构，通过同步轮与同步带的配合，实现横杆与转杆之间的远距离平稳传动，便于设备布置和维护，且能够适应不同间距的安装需求。

23、所述第一磁环包括多个沿周向交替布置的s极块和n极块。

24、采用以上结构，交替布置的s极块和n极块在周向上形成交变磁场，当硅钢套旋转时，交变磁场驱动第一磁套产生连续转动，从而带动跑钢管内的冷却水形成有序旋流，有利于增强水流对钢筋表面的冲刷和热交换效果。

25、所述跑钢管的管壁上沿周向等间距设置有6至8个喷水杆；

26、所述跑钢管的侧壁上开设有供喷水杆穿过的导向孔，且导向孔内设置有密封圈。

27、采用以上结构，6至8个喷水杆在周向上等间距分布，能够对钢筋形成全方位、均匀的喷水冷却，避免冷却死角，同时，密封圈有效防止跑钢管内的高压冷却水从导向孔处泄漏，确保设备运行安全可靠。

28、所述喷水杆的出水端设置有喷水嘴，且喷水嘴的喷射方向朝向跑钢管的轴心线。

29、采用以上结构，喷水嘴将高压冷却水集中喷射至跑钢管轴心线处的钢筋表面，提高水流的冲击力和冷却效率，同时避免水流散射造成的水量浪费和跑钢管内部压力波动。

30、所述第一磁套和所述第二磁套均为永磁体套环，且两者的充磁方向相反。

31、采用以上结构，第一磁套和第二磁套充磁方向相反，分别与第一磁环和第二磁环的磁极对应配合，确保两个磁套在硅钢套旋转时产生同向转动的力矩叠加效果，增强对冷却水流的扰动强度。

32、与现有技术相比，本发明的一种钢筋轧制加工用穿水器具有以下优点：

33、在本发明中，通过设置转板及弧形调节槽配合喷水杆侧柱，则使步进电机可以驱动转板旋转从而带动各喷水杆同步径向移动，便于灵活的调节喷水杆伸入跑钢管内的喷水深度，适应不同规格钢筋的冷却需求，有利于提高冷却均匀性和工艺适应性，而且通过磁力驱动和传动驱动单元的作用，则使穿水器既能够根据不同规格钢筋的冷却工艺要求快速、精确地调节喷水深度，又能够通过磁力对跑钢管内的水流进行组织来提高热交换，同时还能通过相邻硅钢套的反向传动消除水流的侧向力影响，从而在整体上大幅提升了穿水冷却的均匀性、冷却效果和成品质量。

34、2、在本发明中，通过设置同心布置的第一磁套、第二磁套以及与之对应的磁极相反的第一磁环、第二磁环，则使硅钢套旋转时可以通过磁力驱动内部磁套同步转动，对跑钢管内的冷却水流产生有序扰动并形成旋流，有效破坏水流边界层，从而增强冷却水与钢筋表面的热交换效率，大大提高了冷却效果，并且采用磁力驱动，为非接触式传动，运行可靠且维护成本低。

35、3、在本发明中，通过传动驱动单元的设置，则使单个电机可以同步驱动相邻两个硅钢套的同步反向联动，结构紧凑、传动效率高，使相邻段水流旋向相反，能够有效抵消旋转水流对钢筋产生的侧向力，保证钢筋在穿水过程中受力平衡、运行平稳，避免钢筋弯曲或抖动，提高成品直线度和表面质量。