专利名称：钢坯轧制前的万向除磷装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢坯轧制前的万向除磷装置。特别是板坯在连铸过程之后的除鳞
技术，属于钢坯轧制前的表面清理除鳞设备。
背景技术：
板坯在加热过程中表面会产生一层很厚的氧化铁皮，即炉生氧化铁皮，如不清除 干净，将会严重影响到板材的表面质量。为有效清除氧化铁皮，现在多采用高压水打击除鳞 法。 高压水除鳞的工作机理是当一定压力的高压水通过喷嘴的细小嘴孔形成能量集 中的水流，喷射到红热板坯表面时，一方面氧化铁皮被瞬间急剧冷却发生脆化、收縮；另一 方面，水流顺着氧化铁皮破裂处进入氧化铁皮与板坯之间，迅速延伸扩展，形成高温蒸汽膨 胀，产生气爆现象，从而达到击碎，剥离氧化铁皮的目的。水流喷射板坯的角度对除鳞效果 有很大影响。高压水除鳞是中厚板轧制线上重要的组成部分，其效果好坏是确保钢板表面 质量的前提条件。 对于大单重特宽特厚钢板，特宽一般指成品钢板宽度达4500mm以上，最宽可达 5350mm，特厚一般指成品钢板厚度150 400mm，钢板单重达30 80t以上，最重可超过 100t，需采用特宽特厚的板坯进行生产，板坯宽3000 4000mm，厚200 800mm。由于板坯
宽度和厚度的增加，对高压水除鳞的要求比一般的中厚板生产更为严格。 传统的中厚板高压水除鳞装置，虽然可通过四根高压集水管，对板坯上下左右四
个表面进行喷水除鳞，单喷嘴焊接在集水管上，由于喷嘴的倾斜度和偏转角固定且单一，氧
化铁皮在水流击打过程不易破裂彻底，从而导致除鳞效果不好，特别是板坯角部位置。而且
对大单重特宽特厚板坯而言，板坯在连铸过程之后已经存在各向异性的特点，在加热过程
中生成的氧化铁皮也具有一定的各向异性差异，只从一个方向进行除鳞，难以清除干净。因
此，传统的除鳞方式难以达到氧化铁皮的清除要求。所以应该在一般中厚板除鳞的基础上，
对高压集水管的形状，喷嘴角度及布置形式进行研究，提出一种新型的用于一种钢坯轧制
前的万向除磷装置，以满足大单重特宽特厚板坯除鳞的需求。
发明内容
本发明的目的是克服上述传统除鳞方式的不足，提供一种钢坯轧制前的万向除磷 装置。其结构简单，除鳞效果好，喷嘴更换方便，便于清理和维护。 本发明的技术方案本发明的钢坯轧制前的万向除磷装置包括高压水泵，供水管 路，喷嘴，其特征在于高压水泵通过供水管路与闭环高压集水管框架连接，高压集水管框 架内侧向内间隔安装一圈螺旋喷嘴集合器，每个螺旋喷嘴集合器上环形均匀装配4 12个 喷嘴构成喷水圆盘。 所述的螺旋喷嘴集合器包括与高压集水管框架连接的主管，与主管连通的4 12 个支管，4 12个支管围绕主管成锥台状均匀分布，支管出口轴线与主管轴线在同一平面的小夹角(^的范围为5。 45° ，每个支管端安装喷嘴，多个喷嘴出口在一个圆上，构成 喷水圆盘；喷嘴的出口轴线0方向与所在锥台的母线M的夹角为Q2，角Q2的范围为5° 45° 。 所述的螺旋喷嘴集合器包括圆柱形外壳，圆柱形外壳的上端盖与与主管连接，圆 柱形外壳的下端有与圆柱形外壳连接的环形圆环，环形圆环上有喷嘴定位口 ；环形圆环与 圆柱形外壳之间的夹角与喷嘴的出口角度匹配。
所述的高压水泵采用柱塞式高压水泵。 所述的高压集水管框架有1 6个，每个高压集水管框架有单独的进水阀控制。
所述的高压集水管框架的水管断面由圆环面和平面组成，闭合高压集水管框架的 内侧为平面，螺旋喷嘴集合器安装在内侧的平面上。 所述的高压集水管框架形状为闭合长方形，沿高压集水管框架长度方向均匀布置 3 10个螺旋喷嘴集合器；沿高压集水管框架宽度方向均匀布置2 8个螺旋喷嘴集合器； 四个角各布置1 3个螺旋喷嘴集合器。 所述的钢坯轧制前的万向除磷装置，在沿高压集水管框架长度方向和宽度方向中 部布置的螺旋喷嘴集合器的圆盘直径为小220mm 小300mm ;沿高压集水管框架长度方向 和宽度方向两端布置的螺旋喷嘴集合器的圆盘直径为小160mm 小220mm;四个角各布置 的螺旋喷嘴集合器的圆盘直径为小120mm 小160mm。 所述的高压集水管框架形状为闭合方形，其断面由圆环面和水平面组成，闭合长 方形的内侧为平面，螺旋喷嘴集合器安装在内侧的平面上。
所述的高压集水管框架形状为闭合圆形。
本发明的优点 1、高压集水管框架为闭合长方形，射流可对板坯四个表面及角部成多个角度进行 打击，更有利于氧化铁皮的击碎和破裂。 2、采用螺旋喷嘴集合器。螺旋喷嘴集合器为圆柱体状，喷嘴安装在其端面外圈的 斜面上，喷嘴均匀布置，喷嘴轴线与垂直方向成Qi角，多个喷嘴2c出口在一个圆上，构成喷 水圆盘；喷嘴2c的出口轴线0方向与所在锥台的母线M的夹角为Q2，使射流成螺旋状喷射， 氧化铁皮在水流击打过程易破裂，从而除鳞效果更好，喷嘴通过螺纹与螺旋喷嘴集合器连 接，有利于更换喷嘴和清理。 3、圆形高压集水管框架采用柱状缝隙式喷嘴，所喷射的水流可充分与圆形断面钢
坯的表面接触，达到最佳破碎氧化铁皮的效果，喷嘴通过螺纹与螺旋喷嘴集合器连接，有利
于更换喷嘴和清理。该装置能够对圆形断面钢坯表面炉生氧化铁皮进行充分清除。 4、大单重特宽特厚板坯在连铸过程之后已经存在各向异性的特点，在加热过程中
生成的氧化铁皮也具有一定的各向异性差异，只从一个方向进行除鳞，比较难清除干净。为
此，采用长方形高压集水管框架，设计三种尺寸的螺旋喷嘴集合器，中部采用大直径集合
器，靠近板坯边部采用较小直径的集合器，角部采用直径最小的集合器；彻底清除板坯表面
氧化铁皮，除鳞效果更好。 5、采用柱塞式高压水泵，可以弥补喷嘴个数多造成的水压下降，而且采用自清洗 过滤装置，以减少维护清理工作量。 本发明在成本增加不多的情况下，可以替代原有除鳞设备，达到有效对大单重特宽特厚板坯除鳞的目的。
图1为本发明的总体结构示意图。
图2为本发明的长方形高压集水管框架示意图。
图3为本发明的方形高压集水管框架示意图。
图4为本发明的圆形高压集水管框架示意图。
图5为图2、图3、图4的A-A断面示意图。
图6为本发明的螺旋喷嘴集合器的结构示意图。
图7是图6的仰视结构示意图。
具体实施例方式图1为本发明的总体结构示意图 本发明的钢坯轧制前的万向除磷装置包括高压水泵5通过供水管路8、进水阀门 3与高压集水管框架1连通，喷嘴安装在高压集水管框架1上，6为大单重特宽特厚板坯。所 述的高压集水管框架1沿板坯前行方向设置2 8套，每个高压集水管框架有单独的进水 阀门3控制。所述的高压水泵采用柱塞式高压水泵。 图2为本发明的第一实施例长方形高压集水管框架示意图，图5为图2的A-A断 面示意图本实施例高压集水管框架1形状为闭合长方形，沿高压集水管框架长度方向均 匀布置3 10个螺旋喷嘴集合器2 ;沿高压集水管框架宽度方向均匀布置2 8个螺旋喷 嘴集合器2 ;四个角各布置1 3个螺旋喷嘴集合器2。 所述高压集水管框架1的水管断面由圆环面la和平面lb组成，闭合长方形的内 侧为平面lb，螺旋喷嘴集合器2安装在内侧的平面lb上。 沿高压集水管框架长度方向均匀布置3 10个螺旋喷嘴集合器2 ;沿高压集水管 框架宽度方向均匀布置2 8个螺旋喷嘴集合器2 ;四个角各布置1 3个螺旋喷嘴集合 器2。 设计三种尺寸的螺旋喷嘴集合器，中部采用大直径集合器，靠近板坯边部采用较 小直径的集合器，角部采用直径最小的集合器；在板坯厚度方向上，中部采用较小直径的集合為。 在沿高压集水管框架长度方向和宽度方向中部布置的螺旋喷嘴集合器2-l的圆 盘直径为小220mm 小300mm ;沿高压集水管框架长度方向和宽度方向两端布置的螺旋喷 嘴集合器2-2的圆盘直径为小160mm 小220mm ;四个角各布置的螺旋喷嘴集合器2_3的 圆盘直径为小120mm 小160mm。 充分考虑到板坯宽向与厚向中心部位与边部区域的温降差异，可以调整所述螺旋 喷嘴集合器的分布，包括其直径大小、相邻间距、以及喷嘴数量。 图3为本发明的第二个实施例，图5为图3的A-A断面示意图高压集水管框架1 形状为闭合正方形，高压集水管框架1的水管断面由圆环面la和平面lb组成，闭合长方形 的内侧为平面lb，螺旋喷嘴集合器2安装在内侧的平面lb上。在沿高压集水管框架长度方 向和宽度方向中部布置的螺旋喷嘴集合器2-l的圆盘直径为小220mm 小300mm;两端和四个角布置的螺旋喷嘴集合器2-2的圆盘直径为小160mm 小220mm。其它与实施例一相 同。该实施例能够对大断面方坯表面炉生氧化铁皮进行充分清除。 图4为本发明的第三个实施例，图5为图4的A-A断面示意图高压集水管框架1 形状为闭合圆形。螺旋喷嘴集合器2均匀分布。高压集水管框架l的水管断面由圆环面la 和平面lb组成，闭合圆形的内侧为平面lb，螺旋喷嘴集合器2安装在内侧的平面lb上。本 实施例提供一种能有效用于圆形断面钢坯除鳞的装置。 图6为本发明的螺旋喷嘴集合器的结构示意图，图7是图6的仰视结构示意图每 个螺旋喷嘴集合器2上环形均匀装配4 12个喷嘴构成喷水圆盘。所述螺旋喷嘴集合器 2包括与高压集水管框架1连接的主管2a，与主管2a连通的多个支管2b，多个支管2b围 绕主管2a成锥台状均匀分布，支管2b出口轴线与主管2a轴线在同一平面的小夹角的 范围为5° 25° ，每个支管2b端安装喷嘴2c，多个喷嘴2c出口在一个圆上，构成喷水圆 盘；喷嘴2c的出口轴线0方向与所在锥台的母线M的夹角为Q2，角Q2的范围为5。 45° 。 角Q2使水喷出的方向在喷嘴2c出口所圆的切线方向有分力，使射流成螺旋状喷射。
即喷嘴2c的出口方向在其所在的锥台面上倾斜一个角度，使喷嘴2c的出口与其 所在的圆盘在圆弧的方向偏转一个角度。 螺旋喷嘴集合器2包括圆柱形外壳2d，圆柱形外壳2d的上端盖2g与主管2a连 接，圆柱形外壳2d的下端有与圆柱形外壳2d连接的环形圆环2e，环形圆环2e上有喷嘴定 位口 2f ;环形圆环2e与圆柱形外壳2d的夹角大于90。，环形圆环2e与圆柱形外壳2d之 间的夹角与喷嘴2c的出口角度匹配。环形圆环2e上有喷嘴定位口 2f ，喷嘴2c的出口嵌于 喷嘴定位口 2f中，但不伸出。环形圆环2e和圆柱形外壳2d对支管2b和喷嘴2c起定位和 保护作用。 板坯6经加热炉7加热后，进入万向除鳞装置进行除鳞。沿板坯前行方向设置 2 8套高压集水管框架1。闭合长方形高压集水管框架的尺寸为800 5800mmX 1600 2200mm，根据板坯尺寸确定。为保证板坯温降均匀，设计三种尺寸的螺旋喷嘴集合器，直径 分别为小220mm 小300mm、小160mm 小220mm禾P小120mm 小160mm。在板坯长度和宽 度方向上，中部采用大直径螺旋喷嘴集合器，靠近板坯边部采用较小直径的螺旋喷嘴集合 器，角部采用直径最小的螺旋喷嘴集合器。 工作时，高压水泵将低压水吸入加压后供给高压集水管框架1，由喷嘴喷出环状螺
旋形射流，由于射流从六个面及角部进行打击，更容易击碎和破裂氧化铁皮。 本发明的核心是长方形高压集水管框架内侧安装一圈螺旋喷嘴集合器，螺旋喷嘴
集合器的喷嘴的轴线与被除鳞板坯除鳞面成一定夹角，使喷嘴喷射的水流成环状螺旋形打
击板坯表面，因此，凡是采用高压集水管框架和使喷嘴喷射的水流成环状螺旋形打击板坯
表面的任何形式，据属于本发明的保护范围。
权利要求
一种钢坯轧制前的万向除磷装置，包括高压水泵，供水管路，喷嘴，其特征在于高压水泵通过供水管路与闭环高压集水管框架(1)连接，高压集水管框架(1)内侧向内间隔安装一圈螺旋喷嘴集合器(2)，每个螺旋喷嘴集合器(2)上环形均匀装配4～12个喷嘴构成喷水圆盘。
2. 根据权利要求1所述的钢坯轧制前的万向除磷装置，其特征在于所述的螺旋喷嘴集合器(2)包括与高压集水管框架(1)连接的主管(2a)，与主管(2a)连通的4 12个支 管(2b)，4 12个支管(2b)围绕主管(2a)成锥台状均匀分布，支管(2b)出口轴线与主管 (2a)轴线在同一平面的小夹角的范围为5° 25° ，每个支管(2b)端安装喷嘴(2c)， 多个喷嘴(2c)出口在一个圆上，构成喷水圆盘；喷嘴(2c)的出口轴线O方向与所在锥台的 母线M的夹角为Q2，角Q2的范围为5。 45° 。
3. 根据权利要求1或2所述的钢坯轧制前的万向除磷装置，其特征在于所述的螺旋 喷嘴集合器(2)包括圆柱形外壳(2d)，圆柱形外壳(2d)的上端盖与主管(2a)连接，圆柱形 外壳(2d)的下端有与圆柱形外壳(2d)连接的环形圆环(2e)，环形圆环(2e)上有喷嘴定位 口 (2f);环形圆环(2e)与圆柱形外壳(2d)之间的夹角与喷嘴(2c)出口的Q工角匹配。
4. 根据权利要求1或2所述的钢坯轧制前的万向除磷装置，其特征在于所述的高压 水泵采用柱塞式高压水泵。
5. 根据权利要求1或2所述的钢坯轧制前的万向除磷装置，其特征在于所述的高压 集水管框架(1)有1 6个前后排列，每个高压集水管框架有单独的进水阀控制。
6. 根据权利要求1或2所述的钢坯轧制前的万向除磷装置，其特征在于所述的高压 集水管框架(1)的水管断面由圆环面和平面组成，闭合高压集水管框架(1)的内侧为平面， 螺旋喷嘴集合器(2)安装在内侧的平面上。
7. 根据权利要求1或2所述的钢坯轧制前的万向除磷装置，其特征在于所述的高压 集水管框架(1)形状为闭合长方形，沿高压集水管框架长度方向均匀布置3 10个螺旋喷 嘴集合器(2);沿高压集水管框架宽度方向均匀布置2 8个螺旋喷嘴集合器(2);四个角 各布置1 3个螺旋喷嘴集合器(2)。
8. 根据权利要求7所述的钢坯轧制前的万向除磷装置，其特征在于在沿高压集水 管框架长度方向和宽度方向中部布置的螺旋喷嘴集合器(2-1)的圆盘直径为小220mm 小300mm;沿高压集水管框架长度方向和宽度方向两端布置的螺旋喷嘴集合器(2-2)的 圆盘直径为cM60mm 小220mm ;四个角各布置的螺旋喷嘴集合器(2-3)的圆盘直径为 4> 120mm 4> 160mm。
9. 根据权利要求1或2所述的钢坯轧制前的万向除磷装置，其特征在于所述的高压集水管框架(1)形状为闭合正方形，在沿高压集水管框架长度方向和宽度方向中部布置的螺旋喷嘴集合器2-l的圆盘直径为小220mm 小300mm ;两端和四个角布置的螺旋喷嘴集 合器2-2的圆盘直径为小160mm 小220mm。
10. 根据权利要求1或2所述的钢坯轧制前的万向除磷装置，其特征在于所述的高压 集水管框架(1)形状为闭合圆形。
全文摘要
本发明提供一种钢坯轧制前的万向除磷装置，包括高压水泵，供水管路，喷嘴，其高压水泵通过供水管路与闭环高压集水管框架连接，高压集水管框架内侧向内间隔安装一圈螺旋喷嘴集合器，螺旋喷嘴集合器上装配喷嘴，使喷嘴喷射的水流成环状螺旋形打击板坯表面。每个螺旋喷嘴集合器上环形均匀装配4～12个喷嘴构成喷水圆盘。螺旋喷嘴集合器包括与高压集水管框架连接的主管，与主管连通的多个支管，多个支管围绕主管成锥台状均匀分布，支管出口轴线与主管轴线在同一平面的小夹角Q1的范围为5°～45°，每个支管端安装喷嘴，多个喷嘴出口在一个圆上；喷嘴的出口轴线O方向与所在锥台的母线M的夹角为5°～45°。
文档编号B21B45/08GK101780486SQ20101011892
公开日2010年7月21日 申请日期2010年3月2日 优先权日2010年3月2日
发明者吴健鹏, 吴杰, 周剑华, 张志宏, 张超, 谭文, 韩斌 申请人:武汉钢铁(集团)公司