高效节能的除鳞集管的制作方法

本发明涉及一种除磷集管，具体涉及一种高效节能的除鳞集管，属于热轧生产设备技术领域。

背景技术：

热轧生产线上除鳞设备的原理是利用高压水（压力高达250mpa）对轧件表面进行喷射，通过高压水的冲击力清除轧件表面的氧化铁皮；除鳞系统一般由除鳞泵站、除鳞喷射阀以及现场的除鳞机组成；泵站将高压水送至除鳞阀，通过除鳞阀的开闭控制，将高压水送至除鳞集管后经喷嘴喷出。除鳞泵站一般配有两台以上的泵组，现场的除鳞箱一般配有一组或两组集管，每组集管由上下两根带喷嘴的水管组成。现有集管的主要缺陷是:除鳞集管的设计喷水宽度一般是按照最大的轧件宽度来考虑的，因此在大多数情况下喷水宽度大于实际板坯（带钢）的宽度，这样做的目的是为了使用同一根集管来完成不同宽度带钢的除鳞需求，集管结构简单，投资较少，但这样的结构也带来了除鳞水的浪费。以梅钢1780热轧精轧除鳞集管为例，集管的喷水宽度在1765mm，而2014年，全年的轧件平均宽度是1220mm，以平均比例来算，浪费的水量占总喷水量的31%。可以看出由于集管两端的数个喷嘴往往使用不到造成了浪费，而且过大的出水量还容易引起板坯（带钢）表面的较大的温降（精轧入口除鳞单次喷射温降在15-20℃）,集管边部水嘴喷射范围内的设备的使用寿命也大大缩短。由于市场对热轧产品的表面质量要求越来越高，除鳞的道次数也不断增加，除鳞水的用量和除鳞泵的功率也越来越大。虽然变频控制和变速控制技术的应用较为普遍，除鳞系统的电耗和水耗仍是轧线的焦点问题之一。随着钢铁工业的迅速发展,水资源短缺逐渐成为制约我国钢铁企业生存和发展的重要因素之一。特别是我国南北地理条件不同,南方水资源相对丰富,北方水资源相对缺乏。这样水资源的经济性显得尤其重要。全球经济危机使钢铁企业进入微利时代,成本控制问题愈加突出。研究如何提高钢铁企业水资源利用效率,降低吨废水处理成本等一系列问题已成为钢铁企业的迫切需求。因此不断优化除鳞系统，提高除鳞效率，降低除鳞成本是当务之急。现有的技术里，没有可以控制出水宽度的高压除鳞集管，目前有的也只有层流冷却集管使用边部遮挡和内部活塞式堵水嘴两种方法。由于除鳞系统压力较高，边部遮挡不适用于高压除鳞集管上，且遮挡的水也不好回收，起不到节水作用。

中国专利cn200910047958.5公开了《一种层流宽度可偏调式冷却装置及控制方法》，能够根据带钢不同宽度的冷却工艺要求，调节冷却水在通道宽度方向上的区域。该装置利用内置活塞直接将水嘴堵住，节水效果明显。但除鳞压力一般高达25mpa,而层流一般只有0.1-0.3mpa左右，工作压力相差悬殊，同样的结构如果照搬到除鳞集管上会有以下几个缺点：1.活塞中间进入高压除鳞水后，高压水会直接作用在活塞内侧，产生很大的推力，导致活塞外移。2.其结构实际是单作用形式，即使换成高功率电机或其它的调整动力源，高压水进入后再调整活塞都非常困难。

中国专利cn2014108354771公开了《一种热轧钢材生产线用除鳞控制方法及装置》，主要通过获取辊道传送轧件时的传送速度等，控制除鳞控制阀组开闭，避免了喷水集管空喷，节省了水资源。但其在轧制窄钢坯时，集管喷嘴全部打开，边部的水嘴会喷出高压水，依然造成浪费，并对边部设备造成一定的冲刷，影响了边部设备的使用寿命。因此，迫切的需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。

技术实现要素：

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种高效节能的除鳞集管，该技术方案结构紧凑、设计合理，能根据轧制钢坯的宽度自动调整出水宽度，从而降低水的消耗，减少带钢表面的温降。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种高效节能的除鳞集管，其特征在于所述除磷集管包括集管组件、驱动组件和反馈组件，所述驱动组件设置在集管组件和反馈组件之间。

作为本发明的一种改进，所述集管组件包括集管本体、柱塞、衬套以及端盖，所述端盖安装在集管本体的两端，所述衬套安装在集管本体的内部，集管本体和衬套之间设置有密封，可以防止高压水进入两者之间而造成本体损伤。

作为本发明的一种改进，所述集管本体一侧垂直于轴线方向均布有24个水嘴，另一侧焊接一个法兰，衬套垂直于轴线方向有24个圆孔，并且一一与集管本体上的水嘴相通。

作为本发明的一种改进，所述衬套设置为圆柱形筒状结构，整个筒状结构依次包括实体部分、边部互通部分、中部位置以及交叉互通部分，所述边部互通部分设置有5个圆孔并与内壁的环形凹槽一一相通，每个环形凹槽的两侧有密封槽，共6个；中部位置共有14个圆孔并与衬套内腔相通；交叉互通部分，共有5个圆孔，内壁有5道环形凹槽，凹槽与圆孔通过内部的暗道交叉相通。

作为本发明的一种改进，所述柱塞设置为圆柱形筒状结构，内部设置有隔板，所述隔板的中心设置有通孔，安装气缸活塞杆，通孔的周围设置有小圆孔，该小圆孔与衬套上的圆孔对应，所述柱塞筒状结构上设置有腰形孔。

作为本发明的一种改进，所述驱动组件为一气缸，通过螺栓安装在集管侧端面，主要有包括活塞杆、杆腔端盖、缸筒、活塞、盲腔端盖以及磁尺导杆，所述缸筒内部设置有活塞，一端设置有杆腔端盖，另一端设置有盲腔端盖，活塞杆穿过缸筒内部与磁尺导杆相连接。主要作用是为柱塞提供位移动力。

作为本发明的一种改进，所述反馈组件包括磁尺、磁环、压板以及护罩，所述磁尺、磁环、压板依次连接。主要作用是根据轧制板坯的宽度，获取气缸动作的行程和实时位置作为本发明的一种改进，v形集水槽的圆形耳孔悬挂在导杆上。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1）该技术方案整体设计巧妙、结构紧凑，2）该技术方案采用了内平衡结构：高压水进入集管后，通过柱塞隔板上的小圆孔，高压水作用在柱塞的两个端面，由于柱塞两侧作用面积相等，所以产生的力也相等，只要给予柱塞轻微的力克服密封摩擦力就可以使其位移；3）该技术方案根据带钢的检测宽度来实时来调整集管的喷水宽度：通过驱动装置对集管两端一定数量的的喷嘴的给水通道进行开关控制，可以使集管喷嘴全部打开，也可以使两侧边部的若干个水嘴对称关闭，即两侧边部的一个水嘴、两个水嘴等多个水嘴均可同时对称关闭，达到节水的目的；4）该技术方案成本较低，便于进一步的推广应用。

附图说明

图1为本发明在最大位置时整体结构示意图；

图2为本发明内衬套结构示意图；

图3为本发明柱塞结构示意图；

图4为本发明在最小位置时的结构示意图；

图中1-端盖；2-导杆；3-集管本体；4-衬套；5-柱塞；6-喷嘴；7-螺帽；8-活塞杆；9-杆腔端盖；10-缸筒；11-活塞；12-盲腔端盖；13-磁尺导杆；14-磁尺；15-磁环；16-压板；17-护罩，41、实体部分，41、边部互通部分，43、中部位置，44、交叉互通部分。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1-图4，一种高效节能的除鳞集管，所述除磷集管包括集管组件、驱动组件和反馈组件，所述驱动组件设置在集管组件和反馈组件之间，所述集管组件包括集管本体3、柱塞5、衬套4以及端盖1，所述端盖1安装在集管本体3的两端，所述衬套4安装在集管本体3的内部，集管本体3和衬套4之间设置有密封，可以防止高压水进入两者之间而造成本体损伤；所述集管本体3一侧垂直于轴线方向均布有24个水嘴，另一侧焊接一个法兰，衬套垂直于轴线方向有24个圆孔，并且一一与集管本体上的水嘴相通，参见图4，所述衬套4设置为圆柱形筒状结构，整个筒状结构依次包括实体部分41、边部互通部分42、中部位置43以及交叉互通部分44，所述边部互通部分42设置有5个圆孔并与内壁的环形凹槽一一相通，每个环形凹槽的两侧有密封槽，共6个；中部位置共有14个圆孔并与衬套内腔相通；交叉互通部分，共有5个圆孔，内壁有5道环形凹槽，凹槽与圆孔通过内部的暗道交叉相通。图中从左往右数，第1个圆孔与第5个凹槽相通，第2个圆孔与第4个凹槽相通，第3个圆孔与第3个相通，第4个圆孔与第2个凹槽相通，第5个圆孔与第1个凹槽相通，每个环形凹槽的两侧有密封槽，共6个；参见图3，所述柱塞5设置为圆柱形筒状结构，如图3所示，内部设置有隔板，所述隔板的中心设置有通孔，安装气缸活塞杆，气缸活塞杆与隔板中心通孔相连，通孔的周围设置有小圆孔，该小圆孔与衬套上的圆孔对应，所述柱塞筒状结构上设置有腰形孔，根据实际需要，设置一定数量、长度和间距的腰形孔；所述驱动组件为一气缸，通过螺栓安装在集管侧端面，主要包括活塞杆8、杆腔端盖9、缸筒10、活塞11、盲腔端盖12以及磁尺导杆13，所述缸筒内部设置有活塞11，一端设置有杆腔端盖9，另一端设置有盲腔端盖12，活塞杆穿过缸筒内部与磁尺导杆相连接，主要作用是为柱塞提供位移动力。所述反馈组件包括磁尺14、磁环15、压板16以及护罩17，所述磁尺14、磁环15、压板16依次连接，主要作用是根据轧制板坯的宽度，获取气缸动作的行程和实时位置。

工作原理：参照图1-图4，如图1位置所示，高压水从法兰进入后到衬套内腔兵分三路：一部分穿过柱塞中部的长腰形孔直接从集管中间14个水嘴喷出；一部分水往右边通过柱塞右边的五个腰形孔分别从五个水嘴喷出；一部分往左，通过第一列腰形孔（从右往左数）→第五个凹槽（从左往右数）→第一个水嘴出水（从左往右数），以此类推，分别是第二、三、四、五水嘴出水。实际打开一瞬间由于是高压水，几乎看不出先后，此时24个水嘴全部出水，也就是宽度最大位置。

当轧制稍窄的板坯、需要将边部的一个水嘴堵上时，只需将气缸向左推一个水嘴间距的行程，此时柱塞向右移动，柱塞右边第一列腰形孔与第二个水相通（从右往左数），柱塞的实体部位在密封的作用下将第一个水嘴堵上；同样柱塞向左移动，第五列腰形孔（从左往右数）移到第四个凹槽处，而第五个凹槽被柱塞的实体部分堵上，由于第五个凹槽与第一个水嘴相连，所以第一个水嘴不出水。

同样，当需要将边部两个、三个、四个、五个水嘴堵上时只需将气缸往左动相应的行程即可。图四为边部五个水嘴全部关闭时的示意图。

本装置可以气动、液动、也可以电动等自动化驱动均可，动作的行程由内置的位置传感器反馈数据，并通过换向阀控制。

此外，该技术方案还可以这样设计，高效节能除鳞集管，主要包括三大部分：集管组件、驱动组件、反馈组件；根据可轧制最小宽度、最大宽度以及相邻两个水嘴的间距，就可以确定边部需要堵塞水嘴的个数n，集管部分主要包括集管本体、柱塞、衬套等，集管本体一侧垂直于轴线方向均布有若干个水嘴，水嘴的个数由最大轧制宽度决定，另一侧焊接一个法兰，为压力水的进口，两个端盖分别安装在集管本体的两端，两者之间安装有密封，防止介质泄漏。衬套安装在集管本体内部，为一圆柱形筒状结构，集管本体内部设计的小台阶和另一侧的端盖可以使衬套在轴向完全定位；衬套的外圈与集管本体内壁安装有密封，作用是防止高压水进入两者之间而造成本体损伤；衬套垂直于轴线方向设计有与集管本体上的水嘴一样多的若干个圆孔，并且一一与水嘴相通，衬套可分为四部分：实体部分，长度略大于水嘴间距a乘以需堵水嘴的个数n；边部互通部分，长度略大于水嘴间距a乘以需堵水嘴的个数n，内孔对应设计有n个环形凹槽，凹槽截面宽度略大于圆孔并与同位置的圆孔相通，每个环形凹槽的有两个密封槽，共n+1个。衬套的中部位置设计有一个垂直与轴线的圆孔并与集管本体进水法兰同心同向，保证压力水能进入衬套内腔，最小轧制宽度决定中部长度和中部圆孔的个数；交叉互通部分，长度略大于水嘴间距a乘以需堵水嘴的个数n，内孔对应设计有n个环形凹槽，凹槽截面宽度略大于圆孔，凹槽与圆孔通过内部的暗道交叉相通，第一个圆孔与第n个凹槽相通，第二个圆孔与第n-1个相通，第三个圆孔与第n-2个相通，以此类推；每个环形凹槽的有两个密封槽，共n+1个。柱塞为一圆柱形筒状结构，内孔的一边设计一隔板，隔板的中心为一通孔，安装气缸活塞杆，通孔周围设计有若干个小圆孔。与衬套上的圆孔相对应，柱塞本体按需设计有相应长度和间距的腰形孔。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。