一种并行式水磨料射流除鳞方法与流程

本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种水磨料射流除鳞方法。

背景技术：

磨料水射流技术已用于轧钢带材及棒材的冷态除鳞，用于替代传统冷态钢材表面酸洗，具有环保无污染的优点。当前冷态除鳞速度约15-30m/min，由于中小线材直径规格小，通常利用磨料水射流技术对单根线材表面除鳞存在除鳞产量小，喷嘴利用率不高的问题。由于单个水磨料射流喷嘴的压力和流量都比较大，喷嘴利用率低势必造成除鳞机组能量消耗大。

因此有必要提出一种新的技术方案解决以上问题。

技术实现要素：

发明目的：本发明提出一种并行式水磨料射流除鳞方法，实现成组的线材卷自动上料、开卷进入除鳞机组，经表面除鳞处理后自动成卷收集，以解决单线生产除鳞产量低，喷嘴利用率不高的问题。

为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：

一种并行式水磨料射流除鳞方法，其特征在于：先提供若干自动开卷机、与自动开卷机一一对应使用的若干入口侧转向夹送辊、并行式水磨料射流除鳞装置、设置于并行式水磨料射流除鳞装置出口处的烘干机、设置于烘干机出口处的若干出口侧转向夹送辊、与出口侧转向夹送辊一一对应使用的若干成卷收集机、与入口侧转向夹送辊一一对应的拉伸矫直机；

线材卷在自动开卷机处完成上料、开卷和穿线，再进入拉伸矫直机拉伸矫直和破鳞处理；拉伸矫直机出口的线材经入口侧转向夹送辊改向并提供动力；每一组对应的自动开卷机、拉伸矫直机、入口侧转向夹送辊组成上料机组；上述若干组上料机组并行布置，通过上料机组出口处布置的若干入口侧导向槽，将与上料机组数相同个数的若干根线材进一步转向后并行进入并行式水磨料射流除鳞装置；在并行式水磨料射流除鳞装置内，对若干根线材同时进行水磨料射流除鳞，去除表面杂质；完成除鳞后的若干线材并行通过烘干机去除表面水分，并在烘干机出口处，通过若干出口侧导向槽对若干根线材分别转向分离至各个出料机组；其中依次布置的出口侧转向夹送辊及成卷收集机构成一组出料机组，多条出料机组并联布置；出口侧转向夹送辊为线材进一步转向并提供动力进入成卷收集机，线材在成卷收集机内收线成卷，并通过轨道从成卷工位移至出料工位。

有益效果：本发明除磷方法可实现同时对多个线材卷自动上料，经开卷后进入并行式水磨料除鳞机组进行除鳞，可以提高喷嘴利用效率，减少喷嘴设置数量，降低水磨料除鳞系统的功耗。由于上料机组和出料机组采用并联布置，集中设置一台并行式水磨料射流除鳞装置和烘干机，可同时处理多根线材，整个生产线布局紧凑，生产率高。

进一步的，提供的并行式水磨料射流除鳞装置包括箱体、倾翻槽、数个喷嘴；所述倾翻槽内部设有数条自前向后贯穿倾翻槽且并排布置的线材通道；设所述数条线材通道的数个并排入口沿入口延伸线排列、所述数条线材通道的数个并排出口沿出口延伸线排列；且入口延伸线与出口延伸线之间成一个倾翻角θ；所述数个喷嘴分别沿线材通过的轴线方向上布置；当线材通过各喷嘴时，喷嘴喷射出的高压水磨料射流对线材进行表面喷射处理，依次除去线材圆周面上的氧化皮及杂质。

进一步的，其中，所述若干入口侧转向夹送辊至少包括一个第一入口侧转向夹送辊及一个第二入口侧转向夹送辊；所述第一入口侧转向夹送辊包括一个进口及一个出口，且进口中心线和出口中心线成一个钝角的夹角；所述第二入口侧转向夹送辊包括至少两个进口及至少两个出口，且至少一个进口中心线及对应的出口中心线成一个钝角的夹角；且第一入口侧转向夹送辊的出口对应配合第二入口侧转向夹送辊的一个进口；

所述出口侧转向夹送辊包括一个第一出口侧转向夹送辊及一个第二出口侧转向夹送辊；所述第一出口侧转向夹送辊包括至少两个进口及至少两个出口，且至少一个进口中心线和对应的出口中心线成一个钝角的夹角；所述第二入口侧转向夹送辊包括一个进口及一个出口，且进口中心线及出口中心线成一个钝角的夹角；且第二入口侧转向夹送辊的进口对应配合第一入口侧转向夹送辊的一个出口。

进一步的，所述第一入口侧转向夹送辊中设有第一主动辊及第一从动辊，第二入口侧转向夹送辊中设有第二主动辊及第二从动辊，且第二主动辊及第二从动辊只用于驱动与第二入口侧转向夹送辊对应的自动开卷机中输出的线材。

进一步的，所述第一出口侧转向夹送辊设有第四主动辊及第四从动辊，所述第二出口侧转向夹送辊设有第五主动辊及第五从动辊；且第四主动辊及第四从动辊只用于驱动进入与第一出口侧转向夹送辊对应的成卷收集机内的线材；第五主动辊及第五从动辊只用于驱动进入与第二出口侧转向夹送辊对应的成卷收集机内的线材。

进一步的，所述第三出口侧转向夹送辊设有第六主动辊及第六从动辊，且第六主动辊及第六从动辊只用于驱动进入与第三出口侧转向夹送辊对应的成卷收集机内的线材。

附图说明

图1为一种并行式水磨料射流除鳞设备布局示意图；

图2为自动开卷机结构示意图；

图3为自动开卷机结构示意图a-a剖面图；

图4为自动开卷机结构示意图b-b剖面图；

图5为各个入口侧导向槽结构示意图，其中：5a为入口侧导向槽一示意图，5b为入口侧导向槽二示意图，5c为入口侧导向槽三示意图；

图6为各个出口侧导向槽结构示意图；

图7为各个出口侧导向槽结构示意图c-c处剖面图，其中：7a为出口侧导向槽一的剖面图，7b为出口侧导向槽二的剖面图，7c为出口侧导向槽三的剖面图；

图8为并行式水磨料射流除鳞装置结构示意图；

图9为入口侧夹送辊剖视图；

图10为出口侧夹送辊剖视图；

图11为各断面上喷嘴布置示意图。

其中：1、线材卷，2、自动开卷机，3、拉伸矫直机，4、入口侧转向夹送辊，5、入口侧导向槽一，6、入口侧导向槽二，7、入口侧导向槽三，8、并行式水磨料射流除鳞装置，9、烘干机，10、出口侧导向槽一，11、出口侧转向夹送辊，12、成卷收集机，13、出口侧导向槽二，14、出口侧导向槽三，15、横移上料装置，16、引线机械手，17、开卷机本体，18、横移液压缸，19、横移小车，20、张紧卷芯，21、车轮，22、轨道，23、张紧板，24、线头导向板，25、穿线导向槽，26、穿线夹送辊，27、入口侧导向槽斜通道，28、入口侧导向槽主动辊，29、入口侧导向槽从动辊，30、入口侧导向槽直通道，31、出口侧导向槽主动辊，32、出口侧导向槽从动辊，33、出口侧导向槽斜通道，34、出口侧导向槽直通道，1’、线材，2’、箱体，3’、入口侧夹送辊，4’、倾翻槽，5’、喷嘴，6’、出口侧夹送辊，7’、从动轮组，8’、夹紧缸一，9’、电机减速机装置一，10’、主动轮一，11’、主动轮二，12’、夹紧缸三，13’、夹紧缸二，14’、电机减速机装置二，15’、电机减速机装置三，16’、主动轮三。

具体实施方式

根据产量及实际情况，实施方式可采用2只以上的线材卷并行通过生产线。作为优选实施方式，下面以供3条线材卷通过的并行式水磨料射流除鳞生产工艺及设备为对象，就本发明可实现方式作进一步说明。

如图1所示，一种并行式水磨料射流除鳞生产设备，包括在生产线上依次设有自动开卷机2，拉伸矫直机3，入口侧转向夹送辊4，并行式水磨料射流除鳞装置8，烘干机9，出口侧转向夹送辊11，成卷收集机12。

并行式水磨料射流除鳞装置8的入口前，依次布置的自动开卷机2，拉伸矫直机3，入口侧转向夹送辊4构成一条上料机组，多条上料机组并联布置。烘干机9出口后，依次布置的出口侧转向夹送辊11，成卷收集机12构成一条出料机组，多条出料机组并联布置。在多条上料机组和多条出料机组的中间，布置共用的一台并行式水磨料射流除鳞装置8和一台烘干机9设备。布置上料机组和出料机组的数量，取决于并行通过并行式水磨料射流除鳞装置8的线材根数。

在各条上料机组的入口侧转向夹送辊4的出口，沿线材运动方向上，分别设置入口侧导向槽一5，入口侧导向槽二6，入口侧导向槽三7，它们的功能为汇总各上料机组出口的线材，使各根线材并行进入并行式水磨料射流除鳞装置8，并提供动力。在各条出料机组的出口侧转向夹送辊11的入口，沿线材运动方向上，分别设置出口侧导向槽一10，出口侧导向槽二13，出口侧导向槽三14，它们的功能为将烘干机9出口的线材分配到各条出料机组的出口侧转向夹送辊11的入口，并提供动力。

为缩小整个生产线在长度方向上的尺寸，入口侧转向夹送辊4的进口和出口中心线成α夹角，入口侧夹送辊4为线材运动转向并提供动力。为缩小整个生产线在长度方向上的尺寸，出口侧转向夹送辊11的进口和出口中心线成δ夹角，出口侧夹送辊11为线材运动转向并提供动力。

如图2所示，自动开卷机包含：横移上料装置15，引线机械手16，开卷机本体17。

如图3所示，横移上料装置15包含横移液压缸18，横移小车19。横移液压缸18驱动横移小车19通过车轮21在轨道22上移动。

如图4所示，开卷机本体17上设有张紧卷芯20，穿线导向槽25，穿线夹送辊26。张紧卷芯上设置了沿张紧卷芯径向移动的张紧板23，当线材由横移上料装置15推入到张紧卷芯20上后，张紧板23沿张紧卷芯外径方向移动，使线材卷1内圈与张紧板23贴紧，当张紧卷芯20沿回转中心旋转时带动线材卷1一起旋转。在穿线导向槽25入口处与张紧卷芯20之间配置了线头导向板24，当张紧卷芯20带动线材卷1旋转时，线头与线头导向板24接触被挑出。引线机械手16将线材卷线头夹紧后，牵引至穿线夹送辊26出口，将线头放入穿线导向槽25和穿线夹送辊26中间的穿线通道中。当穿线夹送辊26夹住线头后，引线机械手16松开线头，由穿线夹送辊26驱动线材向拉伸矫直机4放线。

如图5中所示，入口侧导向槽一5，入口侧导向槽二6和入口侧导向槽三7上都设置了入口侧导向槽主动辊28和入口侧导向槽从动辊29，入口侧导向槽主动辊28为线材通过提供动力。

如图5中5a所示，入口侧导向槽一5上设有入口侧导向槽斜通道27，入口侧导向槽斜通道27的入口中心线与出口中心线成夹角角度为β，当线材通过入口侧导向槽斜通道27时，运动发生转向，并在入口侧导向槽主动辊28和入口侧导向槽从动辊29牵引作用下，顺利穿过入口侧导向槽斜通道27。

如图5中5b所示，入口侧导向槽二6上设有入口侧导向槽斜通道27和一条入口侧导向槽直通道30。入口侧导向槽斜通道27的入口中心线与出口中心线成夹角角度为β，当线材通过入口侧导向槽斜通道27时，运动发生转向，并在入口侧导向槽主动辊28和入口侧导向槽从动辊29牵引作用下，顺利穿过入口侧导向槽斜通道27。入口侧导向槽直通道30供从入口侧导向槽一5出来的线材通过。

如图5中5c所示，入口侧导向槽三7上设有入口侧导向槽斜通道27和两条入口侧导向槽直通道30。入口侧导向槽斜通道27的入口中心线与出口中心线成夹角角度为β，当线材通过入口侧导向槽斜通道27时，运动发生转向，并在入口侧导向槽主动辊28和入口侧导向槽从动辊29牵引作用下，顺利穿过入口侧导向槽斜通道27。其余两条入口侧导向槽直通道30供从入口侧导向槽一5和入口侧导向槽二6出来的两根线材通过。

如图6中所示，出口侧导向槽一10，出口侧导向槽二13和出口侧导向槽三14上都设置了出口侧导向槽主动辊31和出口侧导向槽从动辊32，出口侧导向槽主动辊31为线材通过提供动力。

如图7中7a所示，出口侧导向槽一10上设有出口侧导向槽斜通道33和两条出口侧导向槽直通道34。出口侧导向槽斜通道33的入口中心线与出口中心线成夹角角度为θ，当线材通过出口侧导向槽斜通道33时，运动发生转向，并在出口侧导向槽主动辊31和出口侧导向槽从动辊32牵引作用下，顺利穿过出口侧导向槽斜通道33，从并行线中分离。两条出口侧导向槽直通道34供从烘干机9出来的其余两根线材直线通过。

如图7中7b所示，出口侧导向槽二13上设有出口侧导向槽斜通道33和一条出口侧导向槽直通道34。出口侧导向槽斜通道33的入口中心线与出口中心线成夹角角度为θ，当线材通过出口侧导向槽斜通道33时，运动发生转向，并在出口侧导向槽主动辊31和出口侧导向槽从动辊32牵引作用下，顺利穿过出口侧导向槽斜通道33，从并行线中分离。出口侧导向槽直通道34供从烘干机9出来的剩余的一根线材直线通过。

如图7中7c所示，出口侧导向槽二14上设有出口侧导向槽斜通道33。出口侧导向槽斜通道33的入口中心线与出口中心线成夹角角度为θ，当线材通过出口侧导向槽斜通道33时，运动发生转向，并在出口侧导向槽主动辊31和出口侧导向槽从动辊32牵引作用下，顺利穿过出口侧导向槽斜通道33，完成转向进入末台成卷收集机12。

具体的并行式水磨料射流除鳞生产工艺如下：

本实施例所述的工艺参数为：线材直径：除鳞速度：15-30m/min；除鳞压力：30-40mpa。优选实例采用3卷线材卷同时除鳞的生产线。

如图1所示，线材卷1在自动开卷机2处完成上料、开卷和穿线，再进入拉伸矫直机3拉伸矫直和破鳞处理。拉伸矫直机3出口的线材经入口侧转向夹送辊4改向并提供动力。自动开卷机2，拉伸矫直机3，入口侧转向夹送辊4组成上料机组。上述3组上料机组并行布置，通过上料机组出口处布置的入口侧导向槽一5，入口侧导向槽二6和入口侧导向槽三7，将3根线材进一步转向后并行进入并行式水磨料射流除鳞装置8。在并行式水磨料射流除鳞装置8内，对3根线材同时进行水磨料射流除鳞，去除表面杂质和提高表面质量。完成除鳞后的线材组并行通过烘干机9去除表面水分。在烘干机9出口后，通过出口侧导向槽一10，出口侧导向槽二13和出口侧导向槽三14对3根线材转向分离至各个出料机组。依次布置的出口侧转向夹送辊11，成卷收集机12构成一条出料机组，多条出料机组并联布置。出口侧转向夹送辊11为线材进一步转向并提供动力进入成卷收集机12，线材在成卷收集机12内收线成卷，并通过轨道从成卷工位移至出料工位。

本发明生产工艺及设备可实现同时对多卷线材卷自动上料，并同时对多根线材同时进行水磨料射流除鳞，可提高喷嘴利用效率，降低机组功耗。采取了多组上料机组和出料机组采用并联布置，并集中设置一台并行式水磨料射流除鳞装置和烘干机。整个生产线布局紧凑，生产率高。

请结合图8至图11所示，本发明中采用的并行式水磨料射流除鳞装置，包含：箱体2’、位于箱体2’内的入口侧夹送辊3’、倾翻槽4’、数个喷嘴5’、出口侧夹送辊6’。箱体2’上设有入口及出口，从入口至出口位置箱体2’上依次设置入口侧夹送辊3’，倾翻槽4’及出口侧夹送辊6’。倾翻槽4’内部设有多条并排布置的线材通道。倾翻槽4’的入口至出口方向上设置多个喷嘴5’，喷嘴5’沿线材通过轴线方向空间布置。

如图9和图10所示，在倾翻槽4’入口处与出口处，线材通道布置中心线之间设置倾翻角θ；具体的为，设所述数条线材通道的数个并排入口17’沿入口延伸线18’排列、所述数条线材通道的数个并排出口19’沿出口延伸线20’排列；且入口延伸线与出口延伸线之间成一个倾翻角θ。在本实施方式中，通过入口侧主动轮与出口侧主动轮之间的角度调整以实现该倾翻角θ的设置，具体的为，所述入口侧主动轮的转动轴线与出口侧主动轮的转动轴线之间形成的夹角角度即为倾翻角θ的角度。如图4所示，喷嘴5’沿线材通过的轴线方向上空间布置。在a-a，b-b断面上，喷嘴分别布置在线材通道的下方和上方，这两处断面上线材通道布置中心线与水平线基本重合。c-c断面线材通道布置中心线与水平线成角度α，d-d断面线材通道布置中心线与水平线成角度β。以上倾翻槽4’中的线材通道布置中心线与水平线夹角在是平滑过渡的，角度0<α<β<θ，θ大小为45～90°。

如图9，入口侧夹送辊3’设有从动轮组7’，该从动轮由3’只可绕共用轴线独立旋转的从动轮并排布置，分别对应三组主动轮，即：主动轮一10’，主动轮二11’，主动轮三16’。主动轮一10’由电机减速机装置一9’驱动，主动轮二11’由电机减速机装置二14’驱动，主动轮三16’由电机减速机装置三15’驱动，以上三组电机减速机装置的输出转速可调节。夹紧缸一8’，夹紧缸二13’，夹紧缸三12’分别与电机减速机装置一9’，电机减速机装置二14’，电机减速机装置三15’安装连接，当夹紧缸缩回动作时驱动主动轮一10’，主动轮二11’和主动轮三16’向各自对应的从动轮靠近夹紧。由于三组电机减速机装置的输出转速都可调节，可实现对各线材通道内的线材运行速度可调且一致。由于三组主动轮并排传动，为使各主动轮传动轴合理紧凑布置，作为优选，设置主动轮一10’和主动轮三16’的直径尺寸小于主动轮二11’，以方便主动轮二11’传动轴连接安装。

图10中，出口侧夹送辊6’的优选实施方式与入口侧夹送辊3’类似，同样包括三个出口侧主动轮及三个出口侧从动轮，以及对应的电机减速机装置和夹紧缸装置，所达到的驱动效果也与入口侧夹送辊3相同，在此不再赘述。出口侧夹送辊6’的线速度大于入口侧夹送辊3’的线速度，保证线材1’在倾翻槽4’中保持一定张力，以便于喷嘴喷射。

并行式水磨料射流除鳞方法如下：

本实施例所述的工艺参数为：线材直径：除鳞速度：15-30m/min；除鳞压力：30-40mpa。作为优选，采用3根线材并行通过除鳞装置，为提高除鳞质量设置4个喷嘴。喷嘴数量设置视线材除鳞后效果而定，根据实际情况，优选方案最少可设置3只喷嘴即能保证线材圆周面上无喷射死角。

如图8所示，成组的线材1’并行进入箱体2’的入口，经入口侧夹送辊3’送入倾翻槽4’中的线材通道，线材1’依次通过倾翻槽4的a-a，b-b，c-c，d-d断面处。如图4所示，由于倾翻槽4’入口处与出口处的线材通道布置中心线之间设置倾翻角θ，线材通道布置中心线与水平线夹角在是平滑过渡的，当线材1’通过各断面布置的喷嘴5’时，喷射出的高压水磨料射流对线材1’进行表面喷射处理，依次除去线材圆周面的下、上、右上方及左下方处的氧化皮及杂质，可避免喷射除鳞死角，提高表面处理质量。经除鳞处理后的线材1’从倾翻槽4’出来，进入出口侧夹送辊6’，经夹送离开箱体2’的出口。

除鳞过程中，成组的线材1’在入口侧夹送辊3’和出口侧夹送辊6’传送作用下，除鳞速度可调，且各根线材之间的线速度可保持相同；由于设置出口侧夹送辊6’线速度大于入口侧夹送辊3’线速度，线材1’在除鳞过程中保持了一定的张力，便于喷嘴5’喷射。

由于本方法可对成组的线材进行除鳞，处理效率高，结构紧凑。如上述，对3根线材完成除鳞只需设置4只除鳞喷嘴便可完成对线材所有圆周面的除鳞。因此，可以提高喷嘴利用效率，减少喷嘴设置数量，降低水磨料除鳞系统的功耗。

本发明生产工艺及设备可实现同时对多卷线材卷自动上料，并同时对多根线材同时进行水磨料射流除鳞，可提高喷嘴利用效率，降低机组功耗。采取了多组上料机组和出料机组采用并联布置，并集中设置一台并行式水磨料射流除鳞装置和烘干机。整个生产线布局紧凑，生产率高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干推演或替代，这些推演或替代都应视为本发明的保护范围。