本发明涉及冶金工程，具体涉及一种具有回流的轧钢水冷装置及包括其的轧钢水冷系统。
背景技术：
1、水冷装置是轧钢生产的重要组成部分。在高温轧制后，水冷装置能够迅速冷却钢材，控制材料的组织性能和机械性能，从而保证产品的质量和性能。
2、传统的水冷装置主要依赖于直通式的冷却管道，通过将高温的钢材引入冷却管，利用冷却水的流动来降低钢材的温度。传统直通式冷却管道只依赖于单向流动的冷却水，导致冷却水的利用效率低，造成水资源的浪费。在大规模生产过程中，冷却水的消耗量巨大，极大地增加了生产成本。另外，更重要地，传统的直通式冷却管道在冷却过程中容易导致水流速度不均匀，从而造成钢材的冷却效果不稳定。这是由于水流在冷却管内的流动受限，部分区域出现水流速度过快或过慢的情况，从而导致冷却不均匀。在高速轧制过程中，冷却不均匀将影响钢材的表面质量，导致钢材表面出现界面上阴阳面（有的面颜色亮、有的面颜色暗）、长度方向的颜色不一致、表面浮锈、硬度不均或其他缺陷，影响后续的加工工序以及最终产品的性能。
3、因此，克服上述缺点，开发新型轧钢水冷装置及轧钢水冷系统具有重要的意义。
技术实现思路
1、为解决以上问题，本发明一方面提供了一种具有回流的轧钢水冷装置，包括入水嘴、冷却管和管头，入水嘴为锥形间隙腔室，锥形间隙腔室的底部联通冷却水入口，锥形间隙腔室的顶部联通冷却管的一端，冷却管的另一端连接管头，钢材从管头一端进入冷却管，贯穿入水嘴的轴线；本发明的轧钢水冷装置还包括回流管道，回流管道通过回流出水管和回流入水管联通冷却管，回流出水管靠近入水嘴，回流入水管远离入水嘴。
2、本发明通过引入回流管道，提升了冷却效率并实现了钢材的均匀冷却。其基本思路是利用回流管道将冷却管内的部分冷却水循环回流至冷却管的前端，通过这种设计，在冷却管内形成更为均匀的水流分布，避免了传统直通式冷却管道中出现的水流速度不均和冷却效果不稳定的问题。在传统冷却装置中，冷却水从一端进入管道，沿单一方向流动到另一端。由于流体在管道内受到摩擦力的影响，流速在管道不同区域有所不同，这种流速不均的情况导致钢材在不同部分受到的冷却效果不同。本发明引入回流管道，通过回流水的重新引入，平衡了冷却水在管道内的整体流速，消除了单一方向流动带来的速度差异，使得冷却水在整个冷却管内以更加均匀的速度流动。另外，在单向流动系统中，冷却管的某些区域容易产生涡流或死水区，导致这些区域的冷却效果不佳。本发明引入回流管道增加了水流的动态性，减少了这些不利区域的产生，促进了冷却水的均匀流动，使得钢材得到均匀冷却，最终提升钢材质量。
3、更进一步地，还包括阻碍管，阻碍管置于入水嘴的内部，阻碍管沿入水嘴的轴向，阻碍管联通锥形间隙腔室的顶部，阻碍管也联通冷却管，阻碍管阻碍了冷却水，使得冷却水更多地向冷却管方向运动。也就是说，通过阻碍管的阻力作用，冷却水能够更集中、更有力地流向冷却管内的钢材表面，提供更强的冷却效果。
4、更进一步地，锥形间隙腔室内设有围绕入水嘴轴向的螺旋状凸起，螺旋状凸起固定在锥形间隙腔室的壁上。螺旋状凸起迫使冷却水在进入锥形间隙腔室时产生旋转运动，这种旋转流动增加了水流的湍流程度，提高了冷却水与钢材表面的接触效率，进而增强了冷却效果。螺旋状凸起增加了冷却水与钢材之间的相对运动，增加了热交换的机会，提高了热传导效率，使得钢材的温度下降更加迅速和均匀。另外，螺旋状凸起引导水流，还减少了冷却水直接冲击锥形间隙腔室内壁，降低了设备的磨损，延长了装置的使用寿命。
5、更进一步地，回流出水管为扭曲状。扭曲状可以为螺旋状，还可以为其他形状。扭曲状管道使冷却水在流动过程中受到不同方向的扰动，容易形成湍流，湍流的形成有助于增加冷却水与钢材表面的接触面积和热交换效率，从而提高冷却效果。另外，扭曲状管道还防止了冷却水中的颗粒物或沉积物在回流管道内堆积。这是由于水流在扭曲状管道内的扰动更大，沉积物不易在回流管道表面附着，从而减少了回流管道的堵塞风险，延长了设备的使用寿命。
6、更进一步地，回流出水管和回流入水管不在同一平面上。回流出水管和回流入水管位于不同平面，使得冷却水在回流过程中必须经过不同方向的转向和改变流动路径。这样一来，增加了水流的扰动，使得水流在管道内更加不规则，促进了流体的混合效果，进一步增强了冷却水的均匀性。另外，这样的设计还有助于防止局部区域的热积累，增强冷却水与钢材表面的热交换。
7、更进一步地，还包括阻水环，阻水环固定在冷却管内回流出水管靠近入水嘴一侧。阻水环减少了冷却管的流动截面，迫使冷却水加速流动，根据伯努利原理，降低了回流入水管附近的压强，从而增强了回流水的力度和流速，进一步提高了回流管道的冷却效果。另外，阻水环也引导冷却水更均匀分布在冷却管内，避免水流在冷却管内的无序流动，减少了温度不均现象。此外，较高的水流速度减少了冷却管内壁上的水垢沉积。
8、更进一步地，回流入水管的口径大于回流出水管的口径，这降低了回流管道内的流动阻力，增加了回流水量，从而增强了回流水的冷却效果。同时，这种设计有助于在冷却管内形成更强的吸引力，促进冷却水的高效回流，进一步提升整体冷却效率。
9、更进一步地，还包括滤网，滤网固定在回流入水管的端面上。滤网可以有效拦截冷却水中的颗粒物和杂质，防止其进入回流管道，从而避免回流管道堵塞。
10、另外，本发明还提供了一种轧钢水冷系统，该轧钢水冷系统包括上述具有回流的轧钢水冷装置，提供更高效、均匀的冷却效果。通过回流设计，系统能够更好控制水流，提升冷却效率，同时节约水资源，延长设备使用寿命，保证产品质量。
11、更进一步地，具有回流的轧钢水冷装置为多个；远离轧机处，所述具有回流的轧钢水冷装置含有的回流管道数目多。远离轧机的区域需要更强的冷却来达到最终的温度需求。通过增加回流管道，能够在这个区域实现更强的冷却强度，有效分配和控制各个冷却装置的冷却能力，优化整个系统的冷却性能。
12、本发明的有益效果：
13、（1）本发明的回流管道使得部分冷却水循环回用，减少了对新鲜冷却水的需求，降低了水资源的消耗，既环保又降低了生产成本。
14、（2）本发明通过回流管道重新分配冷却水流速，消除了传统直通冷却管中的流速不均现象，使得冷却水在整个管道内均匀流动，确保钢材温度均匀下降，提高产品质量。
15、（3）本发明的回流管道使得冷却水在冷却管内循环利用，提高了冷却水的利用率，增强了整体冷却效果，减少了冷却时间，满足了高速轧制的需求，提升了生产效率。
16、综合以上效果，本发明在冶金工程技术领域具有良好的应用前景。
1.一种具有回流的轧钢水冷装置，包括入水嘴、冷却管和管头，所述入水嘴为锥形间隙腔室，所述锥形间隙腔室的底部联通冷却水入口，所述锥形间隙腔室的顶部联通冷却管的一端，所述冷却管的另一端连接管头，钢材从所述管头一端进入所述冷却管，贯穿所述入水嘴的轴线，其特征在于：还包括回流管道，所述回流管道通过回流出水管和回流入水管联通所述冷却管，所述回流出水管靠近所述入水嘴，所述回流入水管远离所述入水嘴。
2.如权利要求1所述的具有回流的轧钢水冷装置，其特征在于：还包括阻碍管，所述阻碍管置于所述入水嘴的内部，所述阻碍管沿所述入水嘴的轴向，所述阻碍管联通所述锥形间隙腔室的顶部。
3.如权利要求1所述的具有回流的轧钢水冷装置，其特征在于：所述锥形间隙腔室内设有围绕所述入水嘴轴向的螺旋状凸起，所述螺旋状凸起固定在所述锥形间隙腔室的壁上。
4.如权利要求1所述的具有回流的轧钢水冷装置，其特征在于：所述回流出水管为扭曲状。
5.如权利要求1所述的具有回流的轧钢水冷装置，其特征在于：所述回流出水管和所述回流入水管不在同一平面上。
6.如权利要求1所述的具有回流的轧钢水冷装置，其特征在于：还包括阻水环，所述阻水环固定在所述冷却管内所述回流出水管靠近所述入水嘴一侧。
7.如权利要求1所述的具有回流的轧钢水冷装置，其特征在于：所述回流入水管的口径大于所述回流出水管的口径。
8.如权利要求1所述的具有回流的轧钢水冷装置，其特征在于：还包括滤网，所述滤网固定在所述回流入水管的端面上。
9.一种轧钢水冷系统，其特征在于：包括如权利要求1-8任一项所述的具有回流的轧钢水冷装置。
10.如权利要求9所述的轧钢水冷系统，其特征在于：所述具有回流的轧钢水冷装置为多个；远离轧机处，所述具有回流的轧钢水冷装置含有的所述回流管道数目多。
