一种除鳞集管装置的制作方法

本发明涉及冶炼和轧制辅助设备领域，具体的是一种除鳞集管装置。

背景技术

钢坯在高温状态下被氧化，在其表面会形成一层致密的氧化铁皮(鳞皮)。在轧制前如果不能将这层氧化铁皮除去，在轧制过程中它们会影响成品的表面质量。残留的氧化铁皮也会加速轧辊的磨损，降低轧辊的使用寿命。如钢坯需要酸洗时，残留的氧化铁皮会增加酸洗的难度，增加酸耗。因此，在钢坯轧制前，必须除去表面的氧化铁皮。利用高压水的机械冲击力来除去氧化铁皮(高压水除鳞)的方法是目前最通行有效的作法。

随着宽厚板轧机宽度的增加，相应的除鳞箱的宽度也相应增加，目前，国内宽厚板轧机达到5000mm宽，除鳞集管实际宽度达到4400mm，除鳞集管内的高压水压力达到30mpa，部分高压水压力达到50mpa。在钢坯除鳞过程中，除鳞阀频繁开启和关闭，除鳞集管内水压频繁变动；在高压水由喷嘴喷出冲击钢坯的过程中，喷嘴受到高压水的反作用，造成除鳞集管发生向喷嘴射流相反方向弯曲的变形，除鳞阀关闭后，除鳞集管发生的弯曲变形恢复；在一个除鳞周期内，集管发生弯曲-恢复-弯曲的周期作用，随着除鳞集管工作时间的延长，除鳞集管的固定管夹位置发生周期疲劳，容易造成集管变形、开裂、喷嘴断裂脱落等现象，同时造成喷嘴喷出的高压水射流发生偏转，降低了钢坯除鳞效果。

用于氧化铁皮(除鳞)的高压水的喷射为集管喷射，且是以钢坯最大宽度设计布置的。然而，另一方面，往往大量的钢坯轧制及其除鳞生产都没有达到极限宽度，由此，导致在钢坯除鳞工序中，按钢坯最大宽度设计布置的高压水除鳞喷射的宽度未能有效使用，从而，存在高压水上下对冲高压喷嘴无效使用的情况。例如，在高频高压动量水的作用下，高压水的喷射打击到高压喷嘴基座焊缝，使其变薄，并往往造成高压喷嘴焊缝崩裂，喷管寿命降低。另外，由高压水喷射的上下(空)对冲可能导致高压喷嘴因冲击而脱落高压喷嘴基座，所述脱落的喷嘴也可能对人体或钢件造成安全事故或不必要的损伤。目前，国内外钢铁企业的热轧生产线都要用到高压水除鳞装置，该设备的使用布置是上下两组集管均布了相应的喷嘴，按一定的角度对钢坯上下表面进行喷射除鳞，以保证钢坯表面质量。

集管两侧喷嘴喷根经常处于高压水冲刷，而喷根焊接处又是金相组织结合不均匀部位，因此极易造成喷根焊接处不断消损变薄，既缩短了集管的寿命，又带来的设备安全隐患，并且还会出现突发漏水情况的发生。此时，要想通过补焊方式无法解决该问题。另外，对喷根的焊接变形考虑不周，使喷嘴的喷射角度无法做到高精度，也就不能保证最佳除鳞效果。

为了保证除鳞质量，除鳞集管距离钢坯上表面的高度不能太大。实际生产中有些钢坯出了加热炉之后会有扣头现象，这种钢坯在辊道输送过程中，会有一定程度的跳动，当跳起过高时就会撞击除鳞喷嘴。当使用一定周期后，除鳞集管内会储存一定量的杂质，影响除鳞效果，需要对主水管进行清洗。因此，除鳞箱用的上除鳞集管需要设计得对除鳞喷嘴有足够的保护，又便于对主水管清洗。

技术实现要素：

为了解决现有除鳞装置使用寿命短的问题。本发明提供了一种除鳞集管装置，该除鳞集管装置具有多重保护设计，既能够保证带钢表面质量，又能够消除高压水集管的突发故障，减少了备件的消耗，提高了使用寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术发明是：一种除鳞集管装置，包括上下设置的上集管机构和下集管机构；上集管机构含有上集管主体，上集管主体的上部设有上加强筋板，上集管主体的下部设有挡水板、至少一个防撞板和多个喷嘴组件，多个喷嘴组件沿上集管主体的中心线方向依次排列，挡水板设置于上集管主体外，挡水板上设有与喷嘴组件一一对应的通孔，每个喷嘴组件均与上集管主体连接，防撞板的上端与挡水板的下表面连接固定，防撞板位于相邻的两个喷嘴组件之间，防撞板的下端低于喷嘴组件的下端；下集管机构与上集管机构互为镜像。

上加强筋板的断面呈角形，该角形的开口朝向上集管主体，该角形的尖部朝上，上集管主体外套设有两个侧封板，所有的喷嘴组件均位于两个侧封板之间，上加强筋板穿过两个侧封板。

沿上集管主体的直径方向，每个喷嘴组件均含有依次连接的喷嘴下基座、喷嘴上基座、喷嘴螺母和喷嘴头，喷嘴下基座的一端插接于上集管主体内，喷嘴上基座、喷嘴螺母和喷嘴头均位于上集管主体外。

喷嘴上基座外套设有挡水帽，喷嘴上基座外设有环形凸台，挡水帽呈筒状结构，挡水帽含有依次连接的环片段和锥筒段，锥筒段的顶端与环片段连接，锥筒段的底端朝向上集管主体，锥筒段的顶端朝向喷嘴头，环片段位于喷嘴上基座的所述环形凸台和喷嘴螺母之间。

锥筒段位于挡水板的下方，锥筒段的底端与挡水板之间距离小于或等于2mm，锥筒段的底端的外径大于挡水板的所述通孔的内径，挡水帽的环片段与喷嘴螺母之间含有依次连接的垫片和紧固螺母，紧固螺母和喷嘴螺母均与喷嘴上基座螺纹连接。

喷嘴头的出水口为狭缝结构，喷嘴头的所述出水口能够喷出片状水流，该片状水流相对于水平面倾斜设置，位于上集管主体左侧的喷嘴组件喷出的片状水流的倾斜方向与位于上集管主体右侧的喷嘴组件喷出的片状水流的倾斜方向相反。

挡水板的断面为弧形，该弧形所对应的圆心角为180°，挡水板的中心线与上集管主体的中心线重合，挡水板与上集管主体之间存在间距，防撞板呈月牙形，防撞板的上端与挡水板的下表面焊接。

上集管主体的一端外焊接有进水端盖，进水端盖内设置有至少两个进水孔，进水孔含有依次连接的水平段和倾斜段，进水孔的倾斜段设置于进水端盖的内侧，进水孔的水平段设置于进水端盖的外侧，进水端盖外设有多个紧固螺栓孔。

上集管主体的另一端外焊接有集管端盖，集管端盖内设置有排污孔，排污孔含有依次连接的水平段和下倾斜段，排污孔的下倾斜段位于集管端盖的内侧，排污孔的水平段位于集管端盖的外侧，排污孔外连接有阀门，阀门出口侧安装有密封螺栓，集管端盖外设有紧固螺栓孔。

上集管机构和下集管机构均呈水平状态，上集管机构与下集管机构平行，该除鳞集管装置还包括升降机构，该升降机构能够使上集管机构和下集管机构分别沿竖直方向独立移动。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用集管外侧加装挡水板和防撞板的方式，解决了集管两侧经常处于上下对喷处的喷根焊缝易于冲刷消损的问题，同时在挡水板上预留较大的通孔，便于喷嘴的检修更换。

2、本发明采用喷嘴配置变径冲压套的方式，对喷嘴进行保护。既维护观察方便，又更换简便，延长了集管的使用寿命，同时能够有效避免高压除鳞水对喷根的冲刷。

3、本发明通过在挡水板上安装防撞板，喷嘴完全隐藏在弧形防撞板内，能够有效防止钢坯对喷嘴的冲击和碰撞，避免喷嘴的损坏和变形，保证喷嘴的喷射精度和距离。

4、本发明在集管上安装加强筋板，能够有效降低集管在压力波动变化时集管的变形，明显降低集管变形的应力和疲劳，降低集管端盖焊接处的应力，避免焊缝开裂，延长设备使用寿命。

5、通过挡水帽和挡水板的组合防护方式，可以通过拆卸喷嘴螺母，快速检修、更换喷嘴；也可通过拆卸挡水帽的紧固螺栓，检修、更换挡水帽，无需拆卸挡水板和防撞板；通过挡水板上的较大的孔洞可以检测喷嘴根部焊接位置的状况，无需拆卸挡水板和防撞板。挡水帽和挡水板共同防护高压除鳞水对喷嘴根部、喷嘴上基座和喷嘴下基座的冲刷；防撞挡板有效阻止钢坯对喷嘴的撞击。

6、在集管一端设计的集管端盖上预先开设排污孔，在排污孔安装阀门，阀门上安装密封螺栓，既能够便捷的对集管进行清洗和排污，也能保障集管的高压密封，避免管路的泄露。

综上所述，本发明具有结构强度高、安全可靠、检修维护方便等优点，应用于热轧板带或中厚板生产线高压水除鳞设备上，能有效保护喷嘴安全。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明所述除鳞集管装置的总体示意图。

图2是上集管机构的示意图。

图3是图2中a方向的示意图。

图4是图2中沿b-b方向的剖视图。

图5是侧封板的结构示意图。

图6是挡水板的连接示意图。

图7是防撞板的连接示意图。

图8是喷嘴组件的结构。

图9是图8中c部位的放大示意图。

图10是集管端盖的剖视图。

图11是集管端盖的左视图。

图12是进水端盖的剖视图。

图13是进水端盖的右视图。

图14是图3中左侧喷嘴头的出水口和右侧喷嘴头的出水口的示意图。

图15是集管底座的主视图。

10、上集管机构；20、下集管机构；30、钢坯；

101、上集管主体；102、侧封板；103、进水端盖；104、紧固螺栓；105、防撞板；106、挡水板；107、喷嘴组件；108、集管端盖；109、上加强筋板；110、喷嘴下基座；111、喷嘴上基座；112、喷嘴螺母；113、喷嘴头；114、挡水帽；115、垫片；116、紧固螺母；117、阀门；118、片状水流；119、密封垫片；120、紧固螺栓孔；121、集管底座；

201、下集管主体；

1031、进水孔；

1081、排污孔；

1141、环片段；1142、锥筒段。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种除鳞集管装置，包括上下设置的上集管机构10和下集管机构20；上集管机构10含有上集管主体101，上集管主体101的上部设有上加强筋板109，上集管主体101的下部设有挡水板106、至少一个防撞板105和多个喷嘴组件107，多个喷嘴组件107沿上集管主体101的中心线方向依次排列，挡水板106设置于上集管主体101外，挡水板106上设有与喷嘴组件107一一对应的通孔，每个喷嘴组件107均穿过该通孔与上集管主体101连接，防撞板105的上端与挡水板106的下表面连接固定，防撞板105位于相邻的两个喷嘴组件107之间，防撞板105的下端低于喷嘴组件107的下端；下集管机构20与上集管机构10除去排污孔的整体结构互为镜像，如图1至图4所示。

其中，上加强筋板109的作用是降低除鳞阀在开启和闭合过程中由于高压水进入上集管主体101产生的巨大压力波动而引起的除鳞集管的弯曲变形，降低变形量。下集管机构20与上集管机构10均水平设置，上集管机构10的上集管主体101的中心线与下集管机构20的下集管主体201的中心线平行，上集管主体101的下部和下集管主体201的上部均设置有喷嘴组件107，所述喷嘴组件107同时对位于上集管机构10和下集管机构20之间的钢坯30喷水除鳞。上集管机构10中的挡水板106将位于喷水区的上集管主体101的下半部覆盖，下集管机构20中的挡水板106将位于喷水区的下集管主体201的上半部覆盖，挡水板106采用耐高温高强度钢板或其它耐冲击和高温的材质，挡水板106的截面为和集管外径匹配的圆弧形截面，在挡水板106上和喷嘴组件107对应的位置加工通孔。挡水板106的长度方向的两个端面加工螺栓孔，挡水板106利用螺栓孔和紧固螺栓104与侧封板102连接固定。防撞板105采用月牙形截面形状，防撞板105和挡水板106采用焊接的方式连接固定；侧封板102与上集管主体101和下集管主体201焊接，防撞板105的最低点低于喷嘴组件107的下端，钢坯30撞击时将撞击防撞板105，避免喷嘴组件107被钢坯30撞击。

上集管机构10中，上加强筋板109的断面呈角形(如直角形)，该角形的开口朝向上集管主体101，该角形的尖部朝上，上集管主体101外套设有两个侧封板102，两个侧封板102之间的区域为上述喷水区，所有的喷嘴组件107均位于两个侧封板102之间，上加强筋板109穿过两个侧封板102，如图4至图7所示。

上集管机构10中，沿上集管主体101的直径方向，每个喷嘴组件107均沿含有依次连接的喷嘴下基座110、喷嘴上基座111、喷嘴螺母112和喷嘴头113，喷嘴下基座110的一端插接于上集管主体101内，喷嘴上基座111、喷嘴螺母112和喷嘴头113均位于上集管主体101外。

上集管机构10中，喷嘴上基座111外套设有挡水帽114，喷嘴上基座111外设有环形凸台，挡水帽114呈筒状结构，挡水帽114含有依次连接的环片段1141和锥筒段1142，锥筒段1142的顶端与环片段1141连接，锥筒段1142的底端朝向上集管主体101，锥筒段1142的顶端朝向喷嘴头113，环片段1141位于喷嘴上基座111的所述环形凸台和喷嘴螺母112之间，如图8和图9所示。

上集管机构10中，锥筒段1142位于挡水板106的下方，锥筒段1142的底端与挡水板106之间距离小于或等于2mm，锥筒段1142的底端的外径大于挡水板106的所述通孔的内径，挡水帽114的环片段1141与喷嘴螺母112之间含有依次连接的垫片115和紧固螺母116，紧固螺母116和喷嘴螺母112均与喷嘴上基座111螺纹连接，如图9所示。

上集管机构10中，上集管主体101上设有喷嘴下基座孔，喷嘴头113通过喷嘴上基座111和喷嘴下基座110垂直安装在喷嘴下基座孔上，喷嘴下基座110和喷嘴下基座孔的相互连接处成阶梯状。喷嘴下基座110和喷嘴下基座孔采用焊接连接的方式，两者对接处呈阶梯状，避免焊接过程中操作人员由于手的抖动造成除鳞喷嘴角度产生偏差，确保高压水喷射在钢板表面有合适的重叠区，保证了除鳞效果，提高了钢板表面质量。喷嘴下基座110和喷嘴下基座孔也可采用螺纹连接的形式，或者其他连接方式固定连接。

挡水帽114利用紧固螺母116、垫片115和喷嘴上基座111的环形凸台之间压紧固定；喷嘴头113的一端具有外凸台，旋转喷嘴头113的喷射孔(即出水口)角度达到生产工艺要求，喷嘴螺母112和喷嘴上基座111通过螺纹连接的方式进行固定，当喷嘴螺母112和喷嘴上基座111拧紧后，喷嘴头113的外凸台的上端面和喷嘴螺母112的内端面接触，喷嘴头113的外凸台的下端面和密封垫片119接触，密封垫片119的下端面和喷嘴上基座111的一个端面接触。

在本实施例中，喷嘴头113的出水口为狭缝结构，喷嘴头113的所述出水口能够喷出片状水流118，该片状水流118相对于水平面倾斜设置，该片状水流118相对于竖直平面倾斜设置。喷嘴头113喷出的片状水流118与水平面的夹角(α或β)可以为22°、26°、30°、40°，或者根据实际效果，选择不同的角度。喷嘴的偏转角度优选15°，也可根据实际需求角度在6°至40°之间。优选位于上集管主体101左侧的喷嘴组件107喷出的片状水流118的倾斜方向与位于上集管主体101右侧的喷嘴组件107喷出的片状水流118的倾斜方向相反，如图14所示。

在本实施例中，挡水板106的断面为弧形，该弧形所对应的圆心角为180°，弧形所对应的圆心角可在120°至270°范围内自由选择，挡水板106的中心线与上集管主体101的中心线重合，挡水板106与上集管主体101之间存在间距，防撞板105呈月牙形，防撞板105的上端与挡水板106的下表面焊接，如图4至图7所示。

挡水板106能够阻挡喷嘴喷吹的高压水由于反射或对侧的除鳞喷嘴喷出的高压水对喷嘴上基座111、喷嘴下基座110和集管主体的冲击，对喷嘴根部具有良好的保护作用。挡水板通孔的直径略大于喷嘴下基座110的直径，能够便于安装挡水板106，同时挡水板106和防撞板105在发生轻微变形的情况下不会和喷嘴下基座产生碰撞干涉。挡水帽114能够完全遮盖挡水板的通孔，避免高压除鳞水冲击进入挡水板通孔内部，同时也为除鳞喷嘴的检修、更换提供了工作空间，用螺母松动工具将喷嘴螺母112和紧固螺母116拆卸后，挡水帽114可直接脱落，能够对喷嘴头113和挡水帽114进行更换，同时可对喷嘴上基座111进行检修、更换。

挡水板106和防撞板105采用整体焊接的方式，安装、检修、更换采用整体的方式便于快速检修和更换。喷嘴头113和挡水帽114采用独立的安装方式，可以独立操作，与挡水板106和防撞板105不会产生干涉。

侧封板102能够有效的对高压除鳞水进行阻挡，避免高压水泄漏到除鳞箱外部，同时能够在除鳞集管升降过程中保证对高压水具有良好的密封，一直保持除鳞箱的密封。

除鳞集管(上集管主体101和下集管主体201)内压力波动造成的除鳞集管的周期弯曲变形，除鳞集管的周期弯曲变形造成除鳞集管和集管端盖108、进水端盖103连接处的交变应力，长期交变应力作用下容易造成除鳞集管和集管端盖108、进水端盖103连接处焊缝的变形和开裂。除鳞集管上部的加强筋板109能够增加除鳞集管的刚性，减小除鳞集管在压力变化时的变形，降低除鳞集管和集管端盖108、进水端盖103连接处焊缝的应力和变形量，增加集管的稳定性，延长集管的使用寿命，提高集管的安全性。

集管的稳定性增加，集管除鳞喷嘴的稳定性相应增加，除鳞喷嘴喷射出的高压水能够保持稳定的分布，能够实现稳定的除鳞效果，避免由于喷嘴的变形导致喷射的高压水出现局部过分重叠或部分区域无除鳞水分布的现象。喷嘴头113的出水口为狭缝结构，即喷嘴头113的前端部中心线处加工有沟槽。喷头前端部中心线的沟槽与轴向通孔相交形成的截面近似椭圆孔。

挡水帽114的形状结构可根据喷嘴伸出挡水板106的长度选择不同的长度；如果喷嘴并未伸出挡水板106，可采用平板形状的挡水帽对挡水板的通孔进行遮挡，防止高压除鳞水进入集管和挡水板中间的间隙内。

在本实施例中，上集管主体101的一端外焊接有进水端盖103，进水端盖103内设置有至少两个进水孔1031，进水孔1031含有依次连接的水平段和倾斜段，进水孔1031的倾斜段设置于进水端盖103的内侧，进水孔1031的水平段设置于进水端盖103的外侧，进水端盖103外设有多个紧固螺栓孔，如图12和图13所示。该进水孔1031能够实现高压水平稳均匀的进入集管内部。进水端盖103上加工多个紧固螺栓孔，利用螺栓孔和进水管路连接。

在本实施例中，上集管主体101的另一端外焊接有集管端盖108，集管端盖108内设置有排污孔1081，排污孔1081含有依次连接的水平段和下倾斜段，排污孔1081的下倾斜段位于集管端盖108的内侧，排污孔1081的水平段位于集管端盖108的外侧，排污孔1081外连接有阀门117，集管端盖108外设有紧固螺栓孔120，如图10和图11所示。该除鳞集管装置还包括升降机构，该升降机构能够使上集管机构10和下集管机构20沿竖直方向移动，从而可以调节上集管机构10和下集管机构20之间的距离。

上集管机构10的上集管主体101的中心线与下集管机构20的下集管主体201的中心线均位于同一竖直平面内；或者上集管机构10的上集管主体101的中心线与下集管机构20的下集管主体201的中心线位于不同竖直平面内，即上下集管轴线竖直平面在水平方向允许存在一定间距。由于上集管机构10和下集管机构20互为镜像，为了节约篇幅，本发明就不对下集管机构20再进行详细介绍，其具体的结构可以参见上集管机构10。

利用排污孔1081将除鳞集管中的沉淀物等排出除鳞集管，排污孔出口位置连接一个阀门117，阀门117的出口端利用密封螺栓密封，阀门117处于常闭状态。根据生产检修的时间周期，卸下密封螺栓，开启阀门，利用管路内的低压水对管路进行冲洗，清除集管中的沉淀物。改变了原有集管端部盲板直接焊接方式，采取整体锻造管帽焊接，使集管端部焊缝向集管中心横向移动，避免了端部焊缝在管路压力及管路高压水冲刷作用下产生开裂情况。

集管端盖108的顶部加工有紧固螺栓孔120，集管端盖108和集管底座121配合固定，如图1和图15所示，利用集管端盖顶部的紧固螺栓孔通过压盖和集管底座121进行压紧固定连接。集管进水端盖顶部加工有紧固螺栓孔，集管进水端盖和集管底座121配合固定，利用集管进水端盖顶部的紧固螺栓孔通过压盖和集管底座进行压紧固定连接。集管底座121安装在升降机构上，利用升价机构对上集管和下集管进行升降动作，实现针对不同厚度的坯料满足喷嘴出口位置距离相应除鳞区域的坯料表面的距离恒定的要求，满足高压除鳞喷嘴的高压水恒定的打击力，满足除鳞要求。

本发明首次提出在集管上安装加强筋的方式降低集管由于水压变化造成的集管变形，降低集管两端固定装置的受力状态，避免由于周期交变应力造成集管开焊、断裂的风险。采用挡水板和挡水帽组合的方式对高压水除鳞集管进行保护，既能满足设备检修、更换的需求，又能实现集管和喷嘴的有效保护，避免高压水对集管和喷嘴的冲水损坏。

采用挡水板外部加装防撞板的方案，避免由于钢坯对除鳞喷嘴的撞击，有效保护喷嘴装置。采用集管端盖设置排污孔、阀门和密封装置的方案，既能实现集管装置的有效密封，又能实现在集管清洗过程中去除集管内的沉淀物、铁锈等杂质。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。