专利名称：一种高压水除鳞工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于分离作业技术领域，涉及一种高压水除鳞工艺及装置。
背景技术：
工程应用的高压水除鳞装置根据轧制品种不同设置各种形式喷射集管， 集管上布置喷嘴，高压水经喷射集管通过除鳞喷嘴喷射在钢坯表面，以达到 除去钢坯表面氧化铁皮的目的。高压水除鳞机理目前一般认为主要是三种 一种是水打到高温钢坯表面，渗进铁皮内部的水迅速汽化，形成的爆破力崩 掉或松动氧化铁皮；另一种是高温氧化铁皮接触水后有一个激冷效应，使得 氧化铁皮迅速收縮，由于氧化铁皮的收縮率与钢坯不同，形成的收缩剪力致 使氧化铁皮断裂或松动；最后一种是高压射流水的动能转化为冲量，通过直 接作用在钢坯表面的打击力来去除氧化铁皮。
由于高压水除鳞工作在高温高压的情况下，此特殊环境决定国内外的科 研人员关于这三种除鳞机理的具体作用方式及作用效果的研究很难深入开展 下去。因此现在评价高压水供应系统规模的参数， 一般停留在高压水作用在 钢坯表面的总打击力上，即面压。由于对高压水除鳞机理认识不完全清楚， 目前这三种机理都体现在高压水除鳞系统整体的高压和高流量上。随着钢材 表面质量要求的提高，高压水除鳞用水量，水压不断上涨，目前高压水除鳞
工作压力一般为18 "MPa。
以常规1580mm热轧薄板为例，图l是目前常用粗轧除鳞装置简图，在钢坯 2上下均安装高压水喷射集管3及高压水喷嘴4，喷嘴口距钢坯表面距离hl，高压水喷射角al 。根据现有工程经验得知流经粗轧除鳞处两组喷射集管的高压 水参数一般约为2X230二460m7h，喷嘴出口处压力约20MPa。如此高的压力需 要大功率电机来拖动高压水泵，因此，现在工程应用的高压水除鳞工艺及方 法能耗较高。
发明内容
本发明目的是为了降低高压水除鳞系统的能耗，提供一种带前置冷却的 高压水除鳞工艺及装置，本发明特征在于前置冷却装置先喷出低压水直接 作用在钢坯表面上，对高温钢坯进行激冷形成收缩应力和蒸汽爆破力，进行 除鳞预处理，然后，高压水喷嘴喷出高压水将剩余鳞皮除净。装置主要由固 定在除鳞箱体基础上的高压水喷射集管、高压水喷嘴和前置冷却装置组成。 用一部分的低压水替代同量甚至更多的高压水，达到降低水升压过程耗能高 的目的。
本发明目的是通过如下的技术途径实现的
通过对除鳞机理的分析，上述三种除鳞机理的前两种与射流水的高压状 态无直接关系。由相关理论、实践推测，在钢坯事先受到激冷的条件下，可 以实现用更小的打击力取得较好的除鳞效果。因此，本装置及方法的设计思 路就是从除鳞机理方面将三种除鳞机理分开。
本发明主要由固定在除鳞箱体基础上的高压水喷射集管和高压水喷嘴组 成，其特征在于在除鳞箱体基础上加装包含前置冷却喷射集管和前置冷却
喷嘴的前置冷却装置。前置冷却喷嘴喷出的低压水压力为O. 3 1. 5MPa。水量 为除鳞总水量的30% 50%。前置冷却装置中低压喷射集管用水可直接使用轧 线常有的轧辊冷却水作为水源。低压水直接作用在钢坯表面上，钢坯表面的氧化铁皮由于激冷作用产生 收縮应力和汽化爆破效应去除一部分氧化铁皮并使得其余氧化铁皮松动。而 后通过设置在除鳞箱中的高压喷水集管以一个相对较小的打击力将剩余鳞皮 除净。此时在达到与现有高压水除鳞技术具有相同除鳞效果的基础上，该装 置的高压部分可用较小的水量和压力来实现。
本工艺及装置以小流量的高压水加小流量的低压冷却水代替目前工程应 用的大流量高压水来完成除去氧化铁皮的目的。与现有技术相比可以实现节 能降耗的目的。
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图l为现有技术的除鳞工艺及装置简图； 图2为本发明的除鳞工艺及装置简图。
图中，l-辊道，2-钢坯，3-高压水喷嘴集管，4-高压水喷嘴，5-前置冷 却喷水集管，6-前置冷却喷嘴；
al-现有技术高压水喷射角，hl-现有技术高压水喷嘴口距钢坯表面距离， (3-前置冷却水喷射角，a2-本发明的高压水喷射角，hl-本发明的高压水喷嘴 口距钢坯表面距离，S-高压水喷嘴与前置冷却喷嘴距离。
具体实施例方式
下面以粗轧高压水除鳞箱为例，结合附图2对本发明作进一步描述，但本 发明不仅局限于此。
在常规除鳞箱体基础上，加装了前置冷却喷射集管5和前置冷却喷嘴6。 同时，为保持高压水喷射覆盖区域，并减小高压水喷射流量，改进布置在除 鳞箱体基础上的高压水喷嘴集管3和高压水喷嘴4，通过调整高压水喷嘴距钢 坯表面的高度h2、高压水的喷射角度oi2及喷嘴型式实现。通过装置设计调整高压水喷射集管和前置冷却喷射集管之间的距离及前置冷却水喷射角(3来调 整高压水喷嘴4与前置冷却喷嘴6间的距离S，以达到根据不同的钢种将前置冷 却和高压水打击的作用时间间隔调整至最合适的范围的目的。
钢坯2由来料方向首先经过一组前置冷却喷水集管5，该集管安装的前置 冷却喷嘴6喷出低压浊环水直接作用在钢坯2表面上。预计该部分低压浊环水 量可占原普通高压水除鳞水量的30% 50%，即流量为140 230mVh。水压 0.3 1.5MPa。水喷射到一千多度的钢坯表面后迅速汽化，渗透进氧化铁皮间 隙的水汽化产生爆破，松动氧化铁皮并使得部分粘附力不强的氧化铁皮断裂。 水汽化的同时吸收大量的热量，使得钢坯表面和氧化铁皮迅速降温，但由于 收缩速率不同而在氧化铁皮根部产生剪应力使得氧化铁皮皲裂松动。在此情 况下的钢坯继而进入高压水喷嘴4的喷射作用范围，由于前期的激冷，在此情 况下仅用较小的打击力作用便可完全将氧化铁皮去除。因此可通过选用和布 置合适的喷嘴，并调整其布置得高度和角度，使得高压水在同样的作用范围 的前提下，流经高压水喷嘴4的水量为一般除鳞高压水用量的50% 70%，即流 量为230 320mVh。压力仍为20MPa。或者可根据实际情况增大高压水的流量， 降低喷射压力。
对于像粗轧和精轧除鳞箱这种一般有两组除鳞集管的除鳞装置，可根据 实际情况，钢坯除鳞质量的要求等决定采用一组或者两组前置冷却喷射集管。
低压喷射集管设计参照除鳞集管，喷嘴选用一般压力下使用的喷嘴即可， 同时保证喷嘴流道设计可以使其均匀的将水喷射在钢坯表面。
该装置可以用于其他类型钢坯如线、棒、管、型材的高压水除鳞装置中。在钢坯材质不同的情况下，如Ni， Si等元素含量较高，以至于氧化铁皮 的去除难度增加的情况下，可通过增加高压水部分的水量水压来达到要求的 除鳞效果，但相比较而言，通过本发明的除鳞工艺及方法仍具有节能降耗作 用。
本发明可以大大降低该系统的初投资及运行费用。以某工程除鳞系统为 例，原系统设计高压水总使用量平均约为1240m7h，选用5台压力25MPa、流 量360m、的高压水泵。高压水泵单台功率约3700k沐。采用本发明后，前置冷 却装置通过水量为总计算除鳞水量的30% 50%，则高压水泵站规模可相应减 少。在达到同等压力的条件下，水量减少30% 50%。则可至少减少l台泵的初 投资，约200 300万元，以及1台泵的运行费用，年节约电耗约 25. 16X 106kW h。
权利要求
1.一种高压水除鳞工艺，其特征在于前置冷却装置先喷出低压水直接作用在钢坯表面上，对高温钢坯进行激冷形成收缩应力和蒸汽爆破力，进行除鳞预处理，然后，高压水喷嘴喷出高压水将剩余鳞皮除净。
2. 根据权力要求l的所述的高压水除鳞工艺，其特征在于前置冷却喷嘴喷出的低压水压力为O. 3 1. 5MPa。水量为除鳞总水量的30% 50%。
3.根据权力要求l的所述的高压水除鳞工艺，其特征在于前置冷却装置中低压喷射集管用水可直接使用轧线常有的轧辊冷却水作为水源。
4.根据权力要求l的所述的高压水除鳞工艺的装置，主要由固定在除鳞箱体基础上的高压水喷射集管和高压水喷嘴组成，其特征在于在除鳞箱体 基础上加装包含前置冷却喷射集管和前置冷却喷嘴的前置冷却装置。
全文摘要
本发明属于分离作业技术领域，涉及一种高压水除鳞工艺及装置。本发明的除鳞工艺其特征在于通过前置冷却装置喷出低压水直接作用在钢坯表面上，对高温钢坯进行激冷形成收缩应力和蒸汽爆破力，进行除鳞预处理，然后，高压水喷嘴喷出高压水将剩余鳞皮除净。除鳞装置主要是由固定在除鳞箱体基础上的高压水喷射集管和高压水喷嘴组成，其特征在于在除鳞箱体基础上加装包含前置冷却喷射集管和前置冷却喷嘴的前置冷却装置。本发明以小流量的高压水加小流量的低压冷却水代替目前工程应用的大流量高压水来完成除去氧化铁皮的目的。前置冷却装置中低压喷射集管用水可直接使用轧线常有的轧辊冷却水作为水源。与现有技术相比可以实现节能降耗的目的。
文档编号A22C25/02GK101601419SQ200910103779
公开日2009年12月16日 申请日期2009年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者喻依兆, 杨成禹 申请人:中冶赛迪工程技术股份有限公司