一种后混合磨料水射流除鳞喷嘴的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种后混合磨料水射流除鱗喷嘴结构，在社钢的冷社过程中或其它冷 态用于去除钢板表面的氧化铁皮。
【背景技术】
[0002] 传统的冷社工艺中采用酸洗方法去除带钢表面的氧化铁皮。其工作机理是采用硫 酸、盐酸及氨氣酸的溶液，通过化学反应溶解金属表面的氧化物。但是酸洗除鱗具有很多危 害。另外，对于复合材料表面处理，酸洗除鱗容易腐蚀金属基体。在大尺寸零件表面除鱗中， 酸洗除鱗存在清除不干净的缺陷。
[0003] 磨料水射流冷态除鱗改变了传统的酸洗作业方式和技术工艺路线，可W广泛应用 于不诱钢冷社生产线和冷社钢生产线，市场前景十分广阔，社会效益和经济效益非常显著。 但传统的后混式喷嘴结构设计简单，导致水与磨料混合时间短，磨料颗粒不能进入水流束 中屯、，混合不充分，系统除鱗效率比前混式低。且它对系统压力的要求高，装机容量较大，成 本较局。
[0004] 针对后混式喷嘴中水与磨料混合不均匀W及其对系统压力要求高的难题，设计了 一种新型后混合喷嘴结构，即可W使水与磨料充分混合，使其除鱗的效率大大提高;又可W 降低系统压力，减少成本。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于为解决后混喷嘴中水与磨料混合不均匀的问题提出改变喷嘴 内部结构，在喷嘴混合腔中央布置一个圆锥挡板，使高压水束通过挡板时中屯、区域散开与 磨料颗粒充分混合。
[0006] 要解决W上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
[0007] 本发明为一种基于流体仿真基础设计的后混喷嘴。喷嘴内部是混合腔，在混合腔 中屯、位置设有一个圆锥结构的挡板，圆锥挡板与混合腔之间有四个楠圆形支撑柱。在混合 腔左端轴屯、位置是高压水入口，其四周均匀分布有四个磨料入口，在混合腔右端设有一个 缩口，经过一定长度的敞口后是磨料水喷射出口。
[000引所述的喷嘴长径比为3:1;
[0009]所述的混合腔左右两端曲线都为二次B样条曲线，t从0到1变化值。其方程表达式 分别为：
[0012]所述的圆锥挡板最大直径占混合腔最大直径的2/5;
[0013] 所述的圆锥挡板最大直径距其前端与距其后端的比例为3:2;
[0014] 所述的圆锥挡板曲线都为B样条曲线，t从0到1变化值。其方程表达式为：
[0015]
[0016] 所述的圆锥挡板最大直径点位于距喷嘴前端占总长度的3/5;
[0017] 所述的磨料入口角度与水平方向成45度；
[0018] 所述的磨料入口直径与混合腔最大直径的比例为1:5;
[0019] 所述的缩口直径与混合腔最大直径的比例为2:5;
[0020] 所述的出口直径与混合腔最大直径的比例为3:5;
[0021 ]所述的敞口长度与喷嘴总长度的比例为1:5;
[0022] 所述的圆锥挡板支撑结构是楠圆结构；
[0023] 采用本发明的设计方案，能得到W下的有益效果：
[0024] 本发明所述的后混合喷嘴结构，与现有技术相比，提出并设计了一种混合腔中间 有圆锥挡板结构的喷嘴，磨料与水在混合腔中混合时，由于圆锥挡板的存在，大大加大了二 者的混合程度，并且解决了后混合喷嘴磨料与水混合时不能进入水束中间部位的缺陷。磨 料与水充分混合后，打击到带钢表面进行除鱗时效率大大增加，进而可W降低系统累站的 压力，减少成本。
【附图说明】
[0025] 图1是后混合喷嘴内部结构二维示意图；
[0026] 图2是后混合喷嘴内部结构Ξ维框架示意图；
[0027] 图3是后混合喷嘴整体结构Ξ维示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面对照附图，通过对实际的描述，对本发明的【具体实施方式】如设及到的各个构 件形状、构造 W及各部分之间的位置关系进行进一步说明。
[0029] 如附图1-附图3所示，本发明是一种后混和喷嘴结构，喷嘴内部是混合腔，在混合 腔中屯、位置设有一个圆锥结构的挡板，圆锥挡板与混合腔之间有四个楠圆形支撑柱。在混 合腔左端轴屯、位置是高压水入口，其四周均匀分布有四个磨料入口，在混合腔右端设有一 个缩口，经过一定长度的敞口后是磨料水喷射出口。
[0030] 所述的喷嘴长径比b/d3为3:1;
[0031] 所述的混合腔左右两端曲线都为二次B样条曲线，t从0到1变化值。其方程表达式 分别为：
[0034]所述的圆锥挡板最大直径(k占混合腔最大直径d3的2/5;
[0035] 所述的圆锥挡板最大直径距其前端L4与距其后端Ls的比例为3:2;
[0036] 所述的圆锥挡板曲线都为B样条曲线，t从0到1变化值。其方程为：
[0037]
(0<[<!)
[0038] 所述的圆锥挡板最大直径点L2位于距喷嘴前端占总长度^的3/5;
[0039] 所述的磨料入口角度与水平方向Θ成45度；
[0040] 所述的磨料入口直径cb与混合腔最大直径d3的比例为1:5;
[0041 ] 所述的缩口直径ds与混合腔最大直径d3的比例为2:5;
[0042] 所述的出口直径d6与混合腔最大直径d3的比例为3:5;
[0043] 所述的敞口长度L3与喷嘴总长度^的比例为1:5;
[0044] 所述的圆锥挡板支撑结构是楠圆结构；
[0045] 应用喷嘴进行除鱗时，根据图3标识，磨料入口处加入无压力的浓度为30%的磨料 水，水入口处加入压力为20MPa的高压水进行混合喷射除鱗，喷嘴安装角度为与带钢表面垂 直方向成15°。
[0046] 传统后混合喷嘴在进行CH)仿真后喷嘴出口磨料体积分数波动大，其出口处磨料 体积分数波动范围为4.2 % -30 % ;本发明所述的后混合喷嘴在进行CFD仿真后喷嘴出口磨 料体积分数分布均匀，其出口处磨料体积分数波动范围为9.5%-12.1 %，可见，本发明所述 的后混合喷嘴在出口处的磨料均匀性大大提高。
[0047] 本发明所述的后混合喷嘴结构，与现有技术相比，提出并设计了一种混合腔中间 有圆锥挡板结构的喷嘴，磨料与水在混合腔中混合时，由于圆锥挡板的存在，大大加大了二 者的混合程度，并且解决了后混合喷嘴磨料与水混合时不能进入水束中间部位的缺陷。磨 料与水充分混合后，打击到带钢表面进行除鱗时效率大大增加，进而可W降低系统累站的 压力，减少成本。
[0〇4引上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述 方式的限制，只要采取了本发明的方法和技术方案进行各种改进设计，或未经改进将本发 明的构思和技术方案直接应用于其他场合，均在本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 一种后混合磨料水射流除鱗喷嘴，其特征在于，该喷嘴包括混合腔，混合腔内部的圆 锥挡板，磨料入口与水入口，W及磨料水缩口及出口形状，上述挡板结构使磨料与水均匀混 合； 该喷嘴具体结构为： 所述喷嘴是基于流体仿真基础设计的后混喷嘴，所述喷嘴内部是混合腔，在所述混合 腔中屯、位置设有一个圆锥结构的挡板，即，圆锥挡板，在圆锥挡板与混合腔之间设置有四个 楠圆形支撑柱，在所述混合腔的左端轴屯、位置是高压水入口，其四周均匀分布有四个磨料 入口，在所述混合腔的右端设有一个缩口，经过一定长度的敞口后是磨料水喷射出口。2. 如权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，喷嘴各个部分结构，尺寸分别为： 喷嘴长径比为3:1; 混合腔左右两端的曲线都为B样条曲线，t从0到1变化值。其方程分别为： 左：圆锥挡板最大直径占混合腔最大直径的2/5; 圆锥挡板最大直径距其前端与距其后端的比例为3:2; 圆锥挡板曲线都为B样条曲线，t从0到1变化值。其方程为：圆锥挡板最大直径点位于距喷嘴前端占总长度的3/5; 磨料入口角度与水平方向成45度； 磨料入口直径与混合腔最大直径的比例为1:5; 缩口直径与混合腔最大直径的比例为2:5; 出口直径与混合腔最大直径的比例为3:5; 敞口长度与喷嘴总长度的比例为1:5; 圆锥挡板支撑结构是楠圆结构。3. 如权利要求1-2所述的喷嘴在带钢冷社生产时除鱗的应用，其特征在于，使用磨料水 射流除鱗代替在来料开卷并拉矫后酸洗除鱗。
【专利摘要】一种应用于带钢冷轧生产时，在来料开卷并拉矫后替代酸洗除鳞的磨料水射流除鳞后混合喷嘴结构。其包括水入口与四个磨料入口，所述的后混合喷嘴包括混合腔，混合腔内部的圆锥挡板及支撑柱，以及磨料水缩口及出口形状。本发明中圆锥挡板结构的存在，大大加大了磨料与水的混合程度，并且解决了后混合喷嘴磨料与水混合时不能进入水束中间部位的缺陷。磨料与水充分混合后，打击到带钢表面进行除鳞时效率大大增加，进而可以降低系统泵站的压力，减少成本。
【IPC分类】B24C5/04
【公开号】CN105563348
【申请号】CN201511001590
【发明人】刘国勇, 徐海洋, 张少军, 朱冬梅
【申请人】北京科技大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月28日