用於厚度可變金屬的除垢機的製作方法

2023-04-26 12:49:11

專利名稱：用於厚度可變金屬的除垢機的製作方法
技術領域：
本發明涉及在軋制前對金屬板材和坯料進行除垢。
背景技術：
一般而言，軋板機具有除垢系統，該除垢系統用於在軋制板材前從板材上去除積垢，而且在多數現代軋機中是利用高壓水噴射器進行該除垢。圖1示出了一種典型的現代除垢機的橫截面。該除垢機包含兩個頂集流管1和2 以及兩個底集流管3和4。為了除垢，輥子5沿箭頭6指示的方向輸送板材，從而使得板材穿過除垢機。如圖1所示，儘管許多除垢機具有兩組集流管，但是一般一次僅使用一組(即一個頂集流管和一個底集流管)，而另一組保留作為備用組。對阻塞的噴嘴進行除垢是相當常見的，並且如果發生了噴嘴阻塞，則軋機切換到集流管的備用組，直到方便對阻塞的噴嘴進行維護時為止。圖2示出了頂集流管1、2中的一個。高壓除垢水(通常為約180巴或更大的壓強) 通過(在此設計中)兩端9處的管道進入集流管1。除垢噴射器8將此高壓水噴到板材上。為了用高壓水適當地對板材的表面進行除垢，重要的是要讓板材表面上的水的衝擊壓強足夠高。為了實現此除垢系統，如圖3所示，使用所謂的「扁平扇形」式噴嘴。這些噴嘴產生扇形噴射流，該噴射流在一個平面中很窄，而在另一個平面具有扇形形狀(圖3中的角度α )。為了達到良好除垢所需的足夠衝擊壓強，設計人員能夠改變的參數包括 供應壓強
噴嘴尺寸/噴嘴角度α/流速。對於給定的噴嘴尺寸而言，流速與供應壓強的平方根成正比，因此對於給定的噴嘴尺寸和供應壓強，流速實際上也被設定了。「隔開」距離(圖3中的h2)。隔開距離越短，衝擊壓強越大，但是需要更多的噴嘴來覆蓋板材的整個寬度。其它重要參數包括噴嘴與豎直線的傾角(圖3中的β )和偏移角Y。傾角保證從板材的表面反彈的高壓水和積垢不幹擾直接的噴射流，同時偏移角保證相鄰的噴射流不會互相干擾。一般而言，對於給定的隔開距離h2，選擇噴嘴E之間的間隔以在相鄰的噴嘴之間具有小的重疊D。這種小的重疊保證即使對應板材厚度的集流管高度的設定稍有錯誤，也可以對板材的整個表面進行除垢。集流管的總流量顯然等於噴嘴的數量乘以每個噴嘴的流量。從圖3顯然可知，在操作除垢機期間，實際隔開距離h2必須接近h2的設計值。如果實際隔開距離大於設計值，則會降低噴射流的衝擊壓強並且除垢不會同樣有效。如果實際隔開距離顯著小於設計值，則噴射流將不再重疊，板材上將留下積垢條紋。多數軋板機使用各種板材厚度，因此通常可以利用螺旋千斤頂、液壓缸或其它傳動裝置來調節頂集流管的高度。在特定板材進入除垢機之前，控制系統為該板材設定正確的集流管高度，從而無論板材厚度如何，隔開距離h2都近似相同。顯然，由於板材的下表面總是處於相同位置(在輥子5上)，因此不需要移動底集流管。近年來，利用坯料而不是連鑄板材來生產很厚的板已經成為一種趨勢。除垢機的現有設計在其被用於坯料時會出現問題。如圖4所示，坯料10具有梯形形狀。對於大的坯料，坯料的較薄端和較厚端之間的厚度差可達到約80mm或更大。由於在典型除垢機上的隔開距離h2約為150mm，因此使用被設定在固定高度的傳統除垢機的集流管不能對坯料的整個長度適當地進行除垢。如果為坯料的厚端正確地設定集流管高度，則對薄端的衝擊壓強過低，不能進行良好的除垢。如果為坯料的薄端設定集流管高度，則噴射流不會在厚端適當地重疊，將會留下積垢條紋。解決此問題的一種方案是當坯料穿過除垢機時沿坯料的長度調節集流管的高度。 然而，實際上，這相當難實現。首先，為了同步集流管的移動，在除垢機中精確追蹤坯料就是一個問題。其次，難以足夠快地移動集流管。一般以約lm/sec的速度進行除垢，因此整個過程僅花費幾秒種的時間。為了在這麼短的時間內使集流管移動80mm，需要進行很快速的移動。另一個問題是，對於一些除垢機的設計，由於它們使用在施加壓強時鎖住的伸縮式送料單元，因此在打開除垢流時是不能移動集流管的。解決此問題的另一個方案是，使坯料本身可以推動頂集流管上升到正確高度。現有設計通常具有保護板11，保護板11在集流管高度設定不正確時防止板材或坯料碰撞噴嘴。可按下述方式設計這些保護板，即，一旦達到最小隔開距離，坯料就向上推動保護板和頂集流管。此方案的問題是，由於保護板將與所有坯料接觸，而且也可能與許多板材接觸， 因此保護板磨損很快。

發明內容
本發明的目的在於，沿坯料的整個長度對該坯料進行除垢，而不會產生現有技術中討論的問題。根據本發明的第一方面，金屬除垢設備包括本文所附權利要求1中陳述的特徵。儘管原則上噴嘴有很多可能的布置方式，但是可以方便地將噴嘴布置為線性陣列 (或稱直線陣列)。更便利地，將該陣列布置為與平行於金屬的移動方向的基準線正交，並且在一個具體的優選實施例中，噴嘴沿陣列等距地間隔開。根據本發明的第二方面，對金屬進行除垢的方法包括在本文所附權利要求5中陳述的特徵。在根據本發明的一種優選方法中，在採用至少一個陣列除垢的情況下，厚度基本恆定的金屬板材在陣列下穿過。所述一個陣列被布置在金屬上方與金屬相距足夠距離處， 以使得除垢液局部重疊地噴在金屬表面上。在另一優選實施例中，根據本發明，在採用兩個陣列除垢的情況下，厚度基本恆定的金屬板材在陣列下穿過。所述陣列被布置為保證在距離基準線各個距離處的金屬表面被來自至少一個噴嘴的噴射流覆蓋。在另一優選實施例中，當厚度變化的金屬板材在噴嘴下穿過時，引導除垢液通過兩個陣列中的噴嘴。所述陣列被布置在所述金屬上方與所述金屬相距一定距離，由此保證在所述金屬的最薄區域的金屬表面上來自一個陣列的除垢液噴射流部分重疊，並且保證在所述金屬的最厚區域金屬表面距離所述基準線的每一距離處都被來自至少一個噴嘴的噴射流覆蓋。


現在將參照以下附圖通過非限制性的示例來描述本發明，附圖中 圖1示出了一種典型的現代除垢機的橫截面；
圖2示出了圖1中的一個頂集流管；
圖3示出了在現代軋板機中常用於對金屬進行除垢的「扁平扇形」式噴嘴； 圖4示出了現代軋板機中使用的典型的漸縮的梯形金屬坯料； 圖5示出了在150mm的標準隔開距離處的根據本發明的集流管中的一個的噴出圖案； 圖6示出了在減小的70mm的隔開距離處的同一集流管的噴出圖案；以及圖7示出了從根據本發明的組合式集流管獲得的噴出圖案。
具體實施例方式參照圖8，在一個具體的優選實施例中，通過在集流管1、2上布置兩個陣列的噴嘴 17 (它們在尺寸、數量和噴嘴間隔方面類似)，並且使集流管互相偏移。基準線7與金屬在噴嘴下穿過的方向6平行，此布置方式的效果在於，與集流管1上的任意噴嘴相比，集流管 2上的每個噴嘴17都被布置為與基準線相距不同距離。因此，集流管2產生的噴射流集中在與集流管1產生的任意噴射流相比不同的縱向線上。陣列被布置在「標準」隔開距離處，從而使得來自一組噴嘴的噴射圖案重疊並且一個或兩個陣列可以對金屬的整個寬度進行除垢。如前面指明的，此「標準」距離取決於一些參數但是通常可以在150mm的區域內。例如，在「最小」隔開距離處，當陣列在坯料的較厚端上方時，兩個陣列對金屬的不同但是重疊的區域進行除垢。通常，最小隔開距離可以在70mm 的區域內。兩個集流管的噴射圖案互相交織並且當對厚度變化的金屬(諸如坯料)進行除垢時，同時使用兩個集流管。參照圖5，可以看出，當為150mm的標準隔開距離時，每個噴射流之間存在小的重疊並且衝擊壓強足以進行除垢。圖6示出了當隔開距離減小為70mm時，每個噴射流之間存在明顯的間隙。這就是在坯料厚端將達到的隔開距離，如果集流管高度是針對坯料的薄端設定的且坯料厚端為 80mm厚的話。然而，當對坯料進行除垢時，也使用第二除垢集流管。該第二除垢集流管被布置為使得它的噴射流與第一集流管的噴射流交織，從而如圖7所示地對坯料整個表面進行除垢。在圖7中，噴射圖案12是第一集流管以150mm的隔開距離在坯料的薄端上產生的噴射圖案。由於每個噴射流都與它的相鄰噴射流稍微重疊，因此可以對坯料的整個寬度進行除垢。噴射圖案13是第二集流管以150mm的隔開距離在坯料的薄端上產生的噴射圖案。 同樣可對整個寬度進行除垢。坯料的薄端因此被除垢兩次。噴射圖案14是第一集流管以70mm的隔開距離在坯料厚端上產生的噴射圖案。由於經減小的隔開距離，噴射流之間存在間隙16並且未對整個寬度進行除垢。噴射圖案15
5是第二集流管以70mm的隔開距離在坯料厚端上產生的噴射圖案。然而，第二集流管的噴射流相對於第一集流管的噴射流故意地偏移，從而使得噴射圖案15填充噴射圖案14中的間隙16並因而對坯料的整個寬度進行除垢。顯然，在最小厚度和最大厚度之間的點位處，噴射流之間的間隙16將較小，而圖案14和15會重疊更多。然而，假如最大隔開距離處的衝擊壓強足以進行良好的除垢，則圖案14和15之間的重疊是可接受的。本發明的另一優點是，對於難以除垢的普通板材(例如，因它們特定的冶金工藝造成的)，操作者可以決定同時使用兩種集流管並且將隔開距離設置為(例如)70mm而不是 150mm。這將給出非常高的衝擊壓強，因而能夠更好地進行除垢，並且第二集流管相對於第一集流管的偏移可以保證以較短的隔開距離仍可對整個寬度進行除垢。
權利要求
1.一種金屬除垢設備，包括第一和第二陣列噴嘴，其中，每個噴嘴被布置為當金屬在所述噴嘴下穿過時引導除垢液噴射到所述金屬上；用於使所述金屬在所述噴嘴下穿過的裝置，其中，每個陣列中的噴嘴被安置為與基準線相距不同距離，所述基準線平行於所述金屬的移動方向；其特徵在於，第二陣列包括一組噴嘴，第二陣列中的每個噴嘴與所述基準線之間具有不同於第一陣列中任意噴嘴的距離。
2.根據權利要求1所述的設備，其中，每個陣列包括線性陣列。
3.根據權利要求2所述的設備，其中，每個陣列被布置為基本與所述基準線正交。
4.根據權利要求3所述的設備，其中，在每個陣列中的所述噴嘴等距地間隔開。
5.一種對金屬進行除垢的方法，包括布置多個噴嘴，以沿基本向下的方向引導除垢液，所述噴嘴被布置在兩個陣列中，其中，每個噴嘴被安置在與線性基準線相距給定距離處；以及使所述金屬沿平行於所述基準線的方向在所述噴嘴下方穿過，同時經由至少一個所述陣列中的噴嘴引導除垢液，其特徵在於，第二陣列中的多個噴嘴被布置為與所述線性基準線之間的距離不同於第一陣列中的任意噴嘴與所述線性基準線之間的距離。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述噴嘴被布置在線性陣列中。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述陣列被布置為基本與所述基準線正交。
8.根據權利要求7所述的方法，其中，每個陣列中的噴嘴被布置為等距地間隔開。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，當使厚度基本恆定的金屬板材在噴嘴下穿過時， 通過兩個陣列中的至少第一陣列中的噴嘴來引導除垢液，並且所述第一陣列被布置在所述金屬上方與所述金屬相距足夠距離處，以使得所述除垢液部分重疊地噴在所述金屬的表面上。
10.根據權利要求8所述的方法，其中，當使厚度基本恆定的金屬板材在噴嘴下穿過時，通過兩個陣列中的噴嘴引導除垢液，這兩個陣列被布置為保證在距離基準線各個距離處的金屬表面被來自至少一個噴嘴的噴射流覆蓋。
11.根據權利要求8所述的方法，其中，當使厚度變化的金屬板材在噴嘴下穿過時，通過兩個陣列中的噴嘴來引導除垢液，這兩個陣列被布置在所述金屬上方與所述金屬相距一定距離，由此保證來自一個陣列的除垢液噴射流在所述金屬的最薄區域的金屬表面上部分重疊，並且保證在所述金屬的最厚區域中，距離所述基準線各個距離處的金屬表面被來自至少一個噴嘴的噴射流覆蓋。
全文摘要
用於對軋板機中的金屬尤其是厚度變化的金屬坯料進行除垢的設備。支承噴嘴(17)的兩個集流管(1、2)相互偏移地布置在金屬上方，從而使得與第二集流管(2)的噴射流相比，來自第一集流管(1)的噴射流集中在金屬的不同區域上。第一集流管(1)噴射的區域與第二集流管(2)噴射的區域重疊，重疊的程度取決於金屬厚度以及噴嘴的隔開距離。
文檔編號B21B45/08GK102458702SQ201080026969
公開日2012年5月16日 申請日期2010年4月7日 優先權日2009年6月18日
發明者伊斯特伍德 D., 弗拉尼 J., T. 克拉克 M., 克裡斯託富羅 P. 申請人:西門子 Vai 金屬科技有限公司