CN1083419A - 水力除鳞装置 - Google Patents

Abstract

一种薄板坯、方坯等坯件的水力除鳞装置，该装 置在铸造区域下游侧与铸模，或与感应炉或轧机机架 配合工作，板坯(11)或方坯(24)与除鳞装置配合以大 约每分钟1.5—20米的速度，但最好以每分钟4—10 米的速度送进，该装置由至少一条承载除鳞喷嘴(14) 的活动臂(12，13)构成，活动臂与待除鳞的板坯或方 坯表面相关，且具有工作期间和停止期间，在工作期 间除鳞水作用在板坯或方坯的表面上，而在停止期 间，除鳞水不作用在板坯或方坯的表面上。

Description

本发明涉及主权利要求中所述的那种水力除鳞装置。

按照本发明的水力除鳞装置适用于去除紧靠铸模下游，感应炉下游或紧靠轧机机架上游的方坯或板坯表面形成的氧化物层。

本发明特别适于薄板坯，或当连铸设备、加热炉的位置适于与轧制生产线配合工作时板坯低速运行的所有情况。

本发明的装置适用于20～80mm的薄板坯，或者以每分1.5～20米的速度送进的板坯或方坯，但最好是每分钟送进4～10米。

人们熟知各种去除在铸造，或热变形前加热，或热处理过程中金属工件表面形成氧化鳞的方法;这些除鳞方法根据其进行的情况基本分成机械法，化学法和化学一机械法。

利用高压水流除鳞的方法一般用于轧机，水流以适当的倾角喷向正在送进的板坯。根据这种方法，以大约12-40MPa压力，借助静止的喷嘴喷射的水流连续地冲光运行着的方坯或板坯的待除鳞面。由于上述压力水流使方坯或板坯过度冷却，故上述方法不适于以低速送进的方坯或板坯的除鳞。当薄板坯具有由除鳞水流拍击的宽阔表面时，上述不利效应更为显著。

另外，有效的除鳞作用要求在输送水流和正在送进的坯件间有一定的相对速度以及在大量喷嘴间分隔的水流有相当大的速率;例如，在36个喷嘴间分开的每分钟大约800升水才能对每边280mm的方形横截面的方坯进行有效的除鳞。

除了造成浪费外，水流速率高还引起当水接触钢坯时产生大量水蒸汽的问题。大量的水也需要大功率的输送水泵和大规格的水管。另外，由于过度冷却，在进行轧制和以下加工中必须重新加热钢坯。

间断型轧制设备轧制速度高，而连续型轧制设备与铸造速度相同或接近故速度特别低，因此，上述方法只适用于间断型轧制而不适用于连续型轧制。

专利文献EP-A-0484882，US-A-3，511，250，FR-A-2，271，884以及日本专利文摘第8卷第230号中所公开的水力除鳞装置中，例如通过齿轮齿条系统或活塞-缸系统在垂直于坯件送进方向上移动喷嘴;但是这些装置并没有输送水流的停顿时间，因而造成浪费，产生大量水蒸汽，使坯件的温度过度下降，等等。

具体来说，EP-A-0484882中用相应的水流为200-240mm的板坯的两相对表面除鳞。这种系统产生集中的表面冷却，特别不利于本来就容易过度冷却的边缘区域。

GB-A-1，071，837和DE-B-2，605，001具有能沿送进的板坯轴线来回移动的喷嘴，而且在向着重新开始循环位置的返回行程中使水流停止，但并没有说明停止水流的原因。GB-A-1，071，837特别是关于圆柱形棒料的，尤其是中空的圆柱形棒料，设有许多输送喷嘴，但并没有提到该装置特有的水的压力值和水流速率。

DE-B-2，605，001与GB-A-1，071，837基本相似，在板坯送进方向上来回移动而除鳞。

本申请人设计，试验和实施了本发明，克服了现有技术中的缺点并具有自己的优点。

主权利要求中描述和限定了本发明的特征，而从属权利要求中描述了主要实施例构思的变型。

本发明的目的是提供一种除去方坯或板坯，特别是薄板坯上形成的氧化鳞的装置;本发明特别适于轧制线的位置适于与连铸设备或加热设备配合工作的轧制设备，也适于不需要大功率高速输送方坯或板坯的设备。

本发明的另一个目的是提供一种与现有技术的装置相比，高效而节水的除鳞装置，并可将送过的板坯的温降限制于最小值。

本发明的另一目的是提供一种简单、廉价，需要极少或不需要维修的除鳞装置。

本发明的另一个目的是避免在板坯上形成太冷的区域，特别是避免边缘区域的过度冷却。

本发明还有一个目的是使内部热量升至表面以便使板坯的温度均匀。

本发明是借助一个或多个适于以需要的方式以高压向板坯表面输送集中水流而使运动中的板坯的表面承受机械式除鳞作用。按照本发明，水流并不连续地作用在待除鳞的板坯表面。上述的一个或多个喷嘴装配在适当的活动臂上，活动臂使水流瞬间进入与承受除鳞作用的板坯表面配合动作的状态。

按照本发明的一个变型，喷嘴装在一转动头上，而转动头又装在活动臂上;转动头和活动臂这样合成运动设计可以在板坯表面上带来一种借助水流的类似铣削的作用。在这种情况下，泵的压力可升到高达600-700巴的压力。按照本发明，上述压力经调整以便与板坯厚度，钢的种类以及氧化鳞片的厚度相适应。

按照本发明的第一实施例，活动臂能够作线性运动，该实施例适于薄板坯。

喷嘴的特征在于，在每一循环中有一第一除鳞运动，从基本位于薄板坯一侧向边缘的初始位置移至基本位于薄板坯相对边缘的终止位置。喷嘴可做从该终止位置至其初始位置的返回运动，上述第二返回运动伴随着输送水流的停止。停止时间可覆盖返回运动的一个和/或其它位置。

这种薄板坯和喷嘴的相对运动的综合布置形成沿平行带从薄板坯表面除鳞作用，上述平行带垂直于板坯送进轴线或与其成一定倾角，并在薄板坯的宽度方向上。

按照本发明，作用在薄板坯一面上的喷嘴所进行的喷水循环与作用在薄板坯相反面上的喷嘴所进行的喷水循环方向相反。例如，上部喷嘴所进行的运动方向相对于薄板坯的纵轴是从右至左的，而下部喷嘴所进行的运动却是从左至右的。

上述布置的效果是，受除鳞作用的上、下平行带不平行而是相互交叉，其交点的理想位置是薄板坯的中心。

鉴于薄板坯的一般厚度，上述布置防止了薄板坯的大幅度冷却，同时使其内部的热度等于其表面的热度。

输水的停止可节约大量完成除鳞作用而需要的水。

除鳞循环的长度及任何不工作的时间都与薄板坯的送进速度保持同步，因此，每个喷水循环都作用在前一喷水循环未作用的一部分板坯表面上，这就保证整个表面都受到作用而除鳞带侧稍许重叠。

喷嘴的并排设置使一喷嘴可收集和冲掉另一喷嘴剥除的鳞片，从而送走鳞片。因此，在每一除鳞循环中鳞片都从板坯的整个表面消除掉，使其远离轧辊。

按照本发明的另一实施例，该实施例适于薄板坯和方坯，一个或多个喷嘴安装在一个或多个转动臂上，转动臂的转动轴线最好垂直于被除鳞表面。转动轴线也可以相对于被除鳞表面倾斜，最好是向前倾斜。

每条转动臂与需除鳞的板坯或方坯的一个侧面的至少一部分相关，并在其端部支承着喷嘴。

由喷嘴产生的水流最好相互部交错和重叠以避免产生未受到除鳞作用或只是稍许受到水流作用的中间区域。

转动臂及相关喷嘴的转动沿着由喷嘴扫过圆弧从送过的方坯或板坯上完成除鳞工作。

按照本发明，进行除鳞的上述圆弧交互相邻并稍许重叠，从整体来说，覆盖了方坯或板坯的整个表面。这样，方坯或板坯的表面并未受到水流若干次的作用，从而避免了不需要的过度冷却。

臂的转动速度，水流的倾角以及喷嘴与方坯或板坯的距离是按照所需要的除鳞作用而选取的。

一块金属板最好装在转动臂下方的，在坯件上除鳞作用下游侧的部位上;在转动臂的一个完整的转动中，该板的位置可避免水流作用在坯件的那些已经受过除鳞作用的表面部分，并使水得到回收。这样就能够减轻已除鳞部分的不需要的和无用的冷却，并具有不必以很短的间隔停止并重新开始输水的优点。

当板坯的每一面都受到同时在板坯的同一面上作用的若干转动臂的作用时，这些臂例如可以完全对准，因此，每条水流都在旁侧完成紧邻水流所除去的鳞片清除工作。

当喷嘴装在一个也能转动的转动头上时，两种转动实现合成，因而可使除鳞动作很像在坯料表面进行的铣削。

现参阅以下附图以举例而非限定的方式描述本发明的一些推荐实施例：

图1是按照本发明的线性活动臂的除鳞装置的前视图;

图2是沿图1中箭头A的图1所示装置的局部放大剖视图;

图3是图1所示装置的平面图;

图4是图1所示装置的变型;

图5是带有与送进的方坯的四个表面配合工作的转动臂的除鳞装置的示意图;

图6是图5所示装置的剖面图;

图7表示喷嘴位置调整的一个实施例;

图8是图6所示装置的变型;

图9是图5所示装置的变型;

图10表示包括为板坯每一面的三条对准的转动臂的装置;

图11是图10所示装置的变型，它包括为板坯的每一面完全并排设置的三条转动臂;

图12是图1所示线性除鳞装置的变型;

图13是图5所示转动除鳞装置的变型;

图14表示图12所示线性除鳞装置的一可行实施例的工作循环;

图15是进行图14所示工作循环的一可行实施例的侧视图。

在图1-4中，标号10代表按照本发明的除鳞装置，用来为薄板坯11或钢坯或方坯24除鳞。

按照图1所示的布置，本发明的除鳞装置10由两个组件23即上部组件23a和下部组件23b构成。每个组件23a，23b由一线性活动臂12构成，即上部活动臂12a和下部活动臂12b;这两条活动臂基本相互平行地布置，也平行于薄板坯11送进的平面。

在此实施例中，每条活动臂的端部承载一对喷嘴14，即上部喷嘴14a和下部喷嘴14b。这样形成的并排水墙15可以是分开的，如图2所示，也可以是相互部分重叠的，以避免沿水墙15之间的分开线形成一个未被水流作用或只受边缘作用的区域。水墙15最好交错以形成逐渐排除鳞片的作用。

如果需要实现高效的除鳞作用，水流对薄板坯11表面的入射角最好与垂直线成大约15°角。

活动臂12与位移装置相配合，使喷嘴14作第一除鳞运动，即从基本与薄板坯11的一条侧缘16-21重合的初始位置至与薄板坯11的相对侧缘21-16重合的位置。第一运动与除鳞水流有关。

除鳞作用是沿横过薄板坯11宽度的平行带进行的。取决于活动臂12的最初布置或取决于活动臂12的运动方向，平行带可倾斜于一条垂直于薄板坯11纵轴的直线，也可以与该垂直线重合。上述倾角最好在0.5°至30°之间。

喷嘴14至其初始位置的第二返回运动与输水的停止相关，这样可以节约大量用于薄板坯11的除鳞和回火所使用的水。

循环时间是与薄板坯11的送进速度和水墙的宽度相协调的，这样就可以使薄板坯11的整个表面受到水流的除鳞作用，并使薄板坯11的表面只受到一道水流的作用，因此防止不需要的过度冷却。

当薄板坯11的送进速度特别低时，在两相继的循环之间可包括喷嘴14的不工作期间。

这里，使活动臂2位移的装置由活动小车17构成，小车17侧向支承着活动臂12并装有轮18。这些小车17由电机20驱动，在适当的导轨19上运行;在薄板坯11宽度方向上作规则的往复运动。

在图12所示的变型中，活动臂12承载着一转动头40，转动头40上支承着喷嘴14。运动是通过链条42传至活动臂12的，链条42与原动轮43配合工作，原动轮43借助一条装在活动臂12中的轴以及锥形小齿轮45和46将运动传递至转动头40。在这种情况中，活动臂12是与能在导轨48上运行的轮47有关的，从而保证线性运动。水是通过一条可延伸的管49输送至喷嘴14的。

在图14和15所示实施例中，链42的运动借助一机构转变成活动臂2的往复线性运动，上述机构具有一个由链42限制且随其活动的弹性枢轴15，一条上部外导轨53a和下部外导轨53b以及在活动臂12上的上凸起54a和下凸起54b。弹性枢轴55在其第一向外运动中迂到预调位置上的上部外导轨53a，并被弹性地推向活动臂12并迂到上部凸起54a（图14a）。继续上述运动的枢轴55横越活动臂12，将其拉至上部导轨53a的端点（图14b），枢轴55弹离活动臂12并与上部凸起54a脱离接触。在其第二返回运动中的枢轴55迂到相应于上部外导轨53a的倒置定位的下部外导轨53b（图14c），以同前述一样的方式被推向活动臂12，从而与活动臂12的下部凸起54b相接触，因此使活动臂12借助拉动向后运动（图14d）。

按照图4所示的变型，每条活动臂12承载着两对喷嘴14。在循环开始时，这两对喷嘴的位置是，其中一对基本面对薄板坯11的侧缘16，而另一对则基本对着中部22。

上述布置使循环时间可减少一半，或者循环时间不减而提高薄板坯11的送进速度。

按照本发明的适于方坯24的另一实施例，喷嘴14装在一转动臂13上，转动臂13由自己的电机25驱动，在该实施例（图5）中，电机25是与具有平行轴的减速装置26配合工作的。在这种情况下，水是通过一条与转动接头28相连的输水管27送至喷嘴14的，转动接头28将水通过减速装置26的慢速空心轴30送至转动臂13。转动臂13对应着由拉辊向前输送的方坯24的一个表面。

转动臂13的转动最好以有利于除鳞的最佳转速进行，例如，喷嘴14的圆周速度在每秒1.75装至3.50米之间，但最好是每秒大约2.5米，并且沿圆弧形带31进行除鳞，带31相互临近或部分重叠。

转动臂13的转动速度与方坯24的送进速度是协调的，因此，转动头相继的扫过路径作用在以前未经除鳞的带31上，或只是稍许重叠。

水流对方坯24表面的入射角一般为10°至30°，但最好为15°至25°。喷嘴14至方坯24待除鳞表面的距离为50mm至100mm，但最好为大约75mm，以便产生足够的冲击压力。水对方坯24的冲击压力取决于被处理的钢的种类及方坯或氧化鳞的厚度等，一般为3至25Kgs/cm²。

一金属板32装在喷嘴14和喷嘴14工作区下游的方坯24的表面之间，其位置在除鳞工序中不与喷嘴14产生干涉;但是，在转动头13的整个转动期间，该金属板32防止输送的水作用在方坯24的已除鳞的区域上，因而消除了方坯24在其平面和角部过度冷却的现象。金属板32在其后部最好有一抬高的边缘33。金属板32在其受水流冲击的表面最好具有分散冲击压力的装置（未画出）如凸起，折流板，成排的链条等，其目的是防止水流连续通过相同点而造成金属板32的磨损和变形。金属板32的端部可以是倾斜的以便将水导向排泄孔34，孔34与回收水的装置配合工作。按照一种变型，金属板32可以是倾斜的，通过利用转动方向而有助于水的流向。

在图5和6所示的情况中，四个相同的按照本发明的转动除鳞装置，每个都具有一条转动臂13，作用在基本为正方形横截面的方坯24上。在该实施例中，每个转动除鳞装置装在四条导轨35上，导轨35与一静止结构（部分示出）配合工作并在其上端固定在支架37上。在这种情况下，作用于方坯24的两相对表面上的两个转动除鳞装置110最好装在同一轴线上，从而使两对转动除鳞装置110往复交错。

除了与拉辊29的平面配合的除鳞装置10a以外，每个转动除鳞装置110具有调整喷嘴14相对于垂直于方坯24送进轴线的平面的位置的装置，这样就可以为方坯24或板坯11的各种尺寸而对转动除鳞装置进行调整，使喷嘴14和方坯24表面之间的间隙保持不变，从而使水流的冲击压力和倾角保持不变。上述调整喷嘴14位置的装置可由一延伸套筒18构成，套筒18使喷嘴14的位置可在轴向上调整，例如，从抬高位置14a调整降低的位置14b。

按照图8所示变型，喷嘴14轴向位置的调整是通过如下方式进行的，即，抬高或降低中空套筒41在减速装置26的低速轴的内孔中的位置，套筒41连接于与输水管27相连的转动接头28，例如，套筒41可从低位（图8a）升至高位（图8b）。

板32包括独立的螺纹调整装置，在加工过程中按照方坯24的尺寸调整板的位置，从而与喷嘴14的位置相协调。

按照图9所示变型，每个转动除鳞装置110具有四条转动臂13，每条的端部上承载着两个喷嘴14;转动臂13最好对称于转动轴线安装。此实施例可在转动臂13的转动速度不变的情况下提高方坯24的送进速度，或者，在方坯24送进速度不变的情况下，减小转动臂13的转动速度。

按照本发明，采用四个转动除鳞装置110的除鳞系统要求大大减小水流速率，每个除鳞装置110有8或16个喷嘴14，水流速率从每分钟大约180升减至360升。

具体来说，对于具有4个转动除鳞装置110，每个装置具有4条转动臂13，每条臂承载4个喷嘴14的系统，总水流速率是每分钟360升。

按照图13所示变型，转动除鳞装置110包括两条转动臂13，每条转动臂承载一个支承着两个喷嘴14的转动头40;这种设计实现了两种相对于待除鳞方坯件24的转动的合成。除了驱动转动臂13的第一电机25之外，图中还画出驱动转动头40的第二电机125;第二电机125驱动第一轴50，第一轴50通过齿轮51使两根第二轴52转动，这两根第二轴52通过锥形小齿轮45和46将运动传递到装有喷嘴的转动头40。

按照图10所示的变型，每个转动除鳞装置110包括三条转动臂13，这三条转动臂基本与板32对准，同时作用在方坯24的相同表面，形成相邻的或稍许重叠的带31。此实施例能使方坯24更快地送进，而转动臂13的转动速度则与只有一条臂13的情况相同。

按照图11所示的另一变型，具有三条完全与垂直于方坯24送进方向的直线对准的转动臂13。鉴于相邻水流所占据的位置，此实施例可保证，除下的鳞片可侧向地，逐步由相邻水流向着方坯24的外部排出。

在图12和13所示的实施例中，活动臂2-13的运动和装有喷嘴的转动头40的转动的合成使得在板坯11和方坯24表面的除鳞动作相似于铣削动作。通过使用圆柱形喷嘴14，此实施例可使水压高达600-700巴。由于使用了如此高的水压，可以减小水流速率而保持除鳞工作的效率。另外，可以通过阀门系统调节供水以产生脉冲压力。

Claims (13)

1、方坯，薄板坯等坯件的水力除鳞装置，该装置在铸造区域下游侧与铸模，或者以一感应炉或轧机架配合工作，所述薄板坯(11)或方坯(24)与所述除鳞装置相配合以每分钟大约1.5～20米的速度，但最好是每分钟4-10米的速度送进，其特征在于：所述装置由至少一条承载着供应除鳞用水的喷嘴(14)的活动臂(12，13)构成，所述活动臂(12，13)与待除鳞的板坯(11)或方坯(24)相关，具有一工作期间和一停止期间，在工作期间除鳞用水作用在板坯(11)或方坯(24)的表面上，在停止期间除鳞用水不作用在板坯(11)或方坯(24)的表面上。

2、如权利要求1所述的除鳞装置，其特征在于：所述活动臂（12）可作线性的往复运动，所述停止期间与返回运动相关，此期间关闭供水。

3、如权利要求1或2所述的除鳞装置，其特征在于：所述装置为板坯（11）包括两条线性活动臂（12a，12b），其中一条臂具有一条从板坯一边缘（16）开始的工作期间，而另一条臂具有一个基本同时从板坯另一边缘（21）开始的工作期间。

4、如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述臂（13）与一条转动轴线相关，可以转动，停止期间跟随工作期间并覆盖整个循环的一个需要的部分，回收水的容留和防护板（32）在停止期间包括在喷嘴（14）和方坯（24）的表面之间。

5、如前述任一项权利要求所述的除鳞装置，其特征在于：每条活动臂（12，13）包括至少二个形成相邻重叠水墙（15）的喷嘴（14）。

6、如前述任一项权利要求所述的除鳞装置，其特征在于：相邻水墙（15）在其重叠区交错以便形成逐渐排出除下的鳞片的作用。

7、如前述任一项权利要求所述的除鳞装置，其特征在于：喷嘴（14）的位置距板坯（11）或方坯（24）表面50-100mm。

8、如权利要求7所述的除鳞装置，其特征在于：所述装置包括调节喷嘴（14）与板坯（11）或方坯（24）表面之间距离的装置。

9、如前述任一项权利要求所述的除鳞装置，其特征在于：水流的入射角为10°～30°。

10、如前述任一项权利要求所述的除鳞装置，其特征在于：在除鳞期间所述活动臂（12，13）的位移速度相应于喷嘴（14）的圆周速度，介于大约每秒1.75至3.50米。

11、如前述任一项权利要求所述的除鳞装置，其特征在于：所述水流对板坯（11）或方坯（24）的冲击压力介于3至25Kgs/cm²。

12、如前述任一项权利要求所述除鳞装置，其特征在于：喷嘴（14）装在一转动头（40）上，转动头（40）则安装在所述活动臂（12，13）上。

13、如前述任一项权利要求所述的除鳞装置，其特征在于：在向喷嘴（14）送水的输水管中的水压可达600-700巴。

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