一种钢坯防氧化涂料的在线喷涂装置及其喷涂方法与流程

本发明属于钢坯防氧化技术领域，具体涉及一种钢坯防氧化涂料的在线喷涂装置及其喷涂方法。

背景技术：

钢铁企业中，连铸后的钢坯一般需要经过加热炉加热后才能进行轧制，加热温度一般在1100～1300℃，加热时间一般在2～4小时，由于加热炉中的高温氧化气氛的影响，加热后的钢坯极易产生氧化烧损，烧损率在0.5～1.5％，不仅影响成材率，也会对钢材产品表面质量造成一定的影响。

目前，一些企业、高校和科研院所已经在实验室研究出防氧化效果较好的防氧化涂料，部分实现了工业化应用，但鉴于涂料本身的性质及生产实践的限制，防氧化涂料在线喷涂方法及装置是该技术应用的限制性环节。另外，由于连铸坯表面氧化铁皮的存在，不经处理直接进行喷涂会影响涂料与钢坯的粘结性，进而影响涂料的防氧化效果。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种钢坯防氧化涂料的在线喷涂装置及其喷涂方法，该喷涂装置使用时首先根据钢坯温度判断是否需要喷涂，需要喷涂则先对连铸后的钢坯表面进行预处理，然后再对预处理后的钢坯进行喷涂，这样可以提高喷涂效果。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种钢坯防氧化涂料的在线喷涂装置，包括钢坯信息检测系统、对钢坯表面进行处理的钢坯预处理系统、喷涂系统和输送辊道，钢坯随输送辊道依次经过钢坯信息检测系统、钢坯预处理系统和喷涂系统后进入加热炉。

进一步的，所述钢坯信息检测系统包括用于检测钢坯表面温度和钢坯长度的感应探头、中央处理器，所述感应探头与中央处理器连接，钢坯预处理系统和喷涂系统均与中央处理器连接。

进一步的，所述钢坯预处理系统包括用于对钢坯表面处理的钢丝滚刷和气体吹扫机构，钢丝滚刷设置在钢坯预处理机构的进口端，气体吹扫机构设置在钢坯预处理机构出口端。

进一步的，所述钢丝滚刷通过电机驱动，钢丝滚刷设置在输送辊道的上下两侧，对钢坯的上下表面均进行处理。

进一步的，所述气体吹扫机构包括气源和喷气管，喷气管通过管路与气源连通，喷气管设置在输送辊道的上下两侧，对钢坯的上下表面均进行清理，钢坯先经过钢丝滚刷再经过喷气管。

进一步的，所述喷涂系统包括供料机构、喷料机构和除尘机构，供料机构与喷料机构连接，除尘机构设置在喷料机构之后。

进一步的，所述供料机构包括配料罐、研磨机和储料罐，喷料机构包括喷嘴，研磨机的一端与配料罐连通，研磨机的另一端与储料罐连通，储料罐的另一端通过管道与喷嘴连通。

进一步的，所述配料罐和储料罐中均设有搅拌棒，喷嘴设置在输送辊道的上下两侧，对钢坯的上下表面均进行喷涂，涂料添加至配料罐搅拌棒将涂料搅拌均匀，涂料通过管道进入研磨机，研磨机将涂料研磨后送入储料罐中，储料罐中的涂料经喷嘴喷涂到钢坯上。

进一步的，所述喷涂系统还包括清洗机构，清洗机构包括供水箱、水管和开关，开关设置在水管上，水管的一端与供水箱连通，水管的另一端与喷嘴处的管道连通。

本发明还涉及一种钢坯防氧化涂料的在线喷涂方法，基于上述钢坯防氧化涂料的在线喷涂装置，所述喷涂方法包括如下步骤：

步骤1.钢坯随输送辊道进入钢坯信息检测系统，感应探头对钢坯表面温度和钢坯长度进行检测，并将检测的信息传输给中央处理器，中央处理器根据温度信息作出判断，当温度高于600℃时，中央处理器不会作出任何指令，当温度不高于600℃时，中央处理器根据钢坯长度和钢坯信息检测系统1到钢坯预处理系统2的距离、钢坯信息检测系统1到喷涂系统3的距离和输送辊道运行的速度计算出钢坯预处理系统及喷涂系统的开启时间及开启后作业时间，并将信息传送给钢坯预处理系统和喷涂系统；

步骤2.钢钢坯预处理系统在接受钢坯信息检测系统的中央处理器发出的作业开启时间和开启后作业时间的指令后，进入准备作业状态，达到程序设定的开启时间后即进入正式清理作业状态，清理作业主要采用钢丝滚刷和气体吹扫先后进行，先由钢丝滚刷对钢坯表面的氧化铁皮进行剥离，而后由压缩空气将钢坯表面剥离的氧化铁皮吹扫干净，达到程序设定的作业时间后钢坯预处理系统将停止作业；

步骤3.喷涂系统在接受钢坯信息检测系统的中央处理器发出的作业开启时间和开启后作业时间的指令后，储料罐开始泵送涂料至喷嘴，进入准备作业状态，达到程序设定的时间后喷嘴开启，即进入正式喷涂作业状态，喷嘴分上下两套，分别对钢坯的上下表面进行喷涂，到达程序设定的作业时间后喷涂系统将停止作业；喷涂系统在喷涂作业过程中除尘机构会同时进行雾化粉尘的收集；

步骤4.喷涂后的钢坯随输送辊道进入加热炉进行加热；

步骤5.喷嘴停止喷涂后，清洗机构的开关打开立即进行清水清洗管道和喷嘴，避免涂料堵塞管道和喷嘴，清洗的废水进入钢坯输送辊道下方的沟渠流走，进入热轧水处理系统。

采用本发明技术方案的优点为：

1、本发明设计的钢坯防氧化涂料在线喷涂装置及其方法，采用钢坯信息识别控制系统甄选出符合要求的钢坯进行喷涂，提高了作业效率和防氧化涂料的实际使用效果；采用钢丝滚刷和气体吹扫两道清理，将钢坯表面的氧化铁皮清理彻底，这样可提高涂料与钢坯的粘附效果，防氧化效果更好；此外根据钢坯长度设定钢坯预处理系统和涂料喷涂系统的作业时间，无需再增加感应系统去感应钢坯的进出，使系统简单可行。

2、本发明水管既与喷嘴连通又与储料罐到喷嘴之间的管道连通，水管中的水一部分从喷嘴中流出对喷嘴进行清洗，另一部分从管道反冲流回储料罐，对储料罐到喷嘴之间的管道进行清洗，防止管道和喷嘴堵塞，而且对管道反冲，管道中的涂料在水的冲击下反流回储料罐，避免了涂料的浪费。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明钢坯防氧化涂料的在线喷涂装置的整体结构示意图。

图2为本发明喷料机构的局部示意图。

上述图中的标记分别为：1、钢坯信息检测系统；11、感应探头；12、中央处理器；2、钢坯预处理系统；21、钢丝滚刷；22、气体吹扫机构；221、喷气管；3、喷涂系统；31、供料机构；311、配料罐；312、研磨机；313、储料罐；314、搅拌棒；32、喷料机构；321、喷嘴；331、供水箱；332、水管；333、开关；34、除尘机构。

具体实施方式

在本发明中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“平面方向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种钢坯防氧化涂料的在线喷涂装置，包括钢坯信息检测系统1、对钢坯表面进行处理的钢坯预处理系统2、喷涂系统3和输送辊道，钢坯随输送辊道依次经过钢坯信息检测系统1、钢坯预处理系统2和喷涂系统3后进入加热炉。

钢坯信息检测系统1包括用于检测钢坯表面温度和钢坯长度的感应探头11、中央处理器12，感应探头11与中央处理器12连接，钢坯预处理系统2和喷涂系统3均与中央处理器12连接。感应探头11包括用于检测钢坯表面温度的红外温度传感器和用于检测钢坯长度的位置传感器。温度传感器和位置传感器均与中央处理器12连接，温度传感器将检测到的钢坯表面的温度传送给中央处理器12，位置传感器将检测到的钢坯长度传送给中央处理器12，中央处理器12根据温度信息作出判断，当温度高于600℃时，中央处理器12不会作出任何指令，当温度不高于600℃时，中央处理器12将计算出钢坯预处理系统2及喷涂系统3的开启时间及开启后作业时间，并将指令信息传送给钢坯预处理系统2和喷涂系统3，指令其进入准备作业状态。

钢坯预处理系统2及喷涂系统3何时开启及开启后作业时间主要由中央处理器12根据钢坯长度信息、钢坯输送辊道运行速度(固定)及钢坯信息检测系统1、钢坯预处理系统2和喷涂系统3之间的间距(固定)计算得出。

在实际生产中，钢坯信息检测系统1到钢坯预处理系统2的距离、钢坯信息检测系统1到喷涂系统3的距离和输送辊道运行的速度均为定值，只有钢坯的长度是变量，在已知钢坯信息检测系统1与钢坯预处理系统2之间的距离、钢坯信息检测系统1与喷涂系统3之间的距离、输送辊道运行速度和钢坯长度的情况下，便可计算出钢坯从钢坯信息检测系统1进入钢坯预处理系统2时所用的时间，钢坯离开钢坯预处理系统2时所用的时间；计算出钢坯从钢坯信息检测系统1进入喷涂系统3时所用的时间，钢坯离开喷涂系统3时所用的时间。中央处理器12为plc控制器，在编写程序时将钢坯预处理系统2及喷涂系统3何时开启及开启后作业时间编写进去，中央处理器12便可以控制钢坯预处理系统2及喷涂系统3的开启时间及开启后作业时间，这样通过一个中央处理器12便可以控制钢坯预处理系统2及喷涂系统3工作，省去了大量传感器的使用，增加了整个装置的稳定性和简便性。

钢坯预处理系统2包括用于对钢坯表面处理的钢丝滚刷21和用于清理渣子的气体吹扫机构22，钢丝滚刷21设置在钢坯预处理机构2的进口端，气体吹扫机构22设置在钢坯预处理机构2出口端。钢丝滚刷21通过电机驱动，钢丝滚刷21设置在输送辊道的上下两侧，对钢坯的上下表面均进行处理，气体吹扫机构22包括气源222和喷气管221，喷气管221通过管路与气源连通，喷气管221设置在输送辊道的上下两侧，对钢坯的上下表面均进行清理，钢坯先经过钢丝滚刷21再经过喷气管221。当钢坯进入钢坯预处理系统2时，由钢丝滚刷21对钢坯表面的氧化铁皮进行剥离，而后由压缩空气将钢坯表面剥离的氧化铁皮吹扫干净。钢坯预处理系统2采用钢丝滚刷21和气体吹扫双重清理钢坯表面残留的氧化铁皮。

喷涂系统3包括供料机构31、喷料机构32和除尘机构34，供料机构31与喷料机构32连接，除尘机构34设置在喷料机构32之后，其中除尘机构34采用旋风除尘器。供料机构31包括配料罐311、研磨机312和储料罐313，喷料机构32包括喷嘴321，研磨机312的一端与配料罐311连通，研磨机312的另一端与储料罐313连通，储料罐313的另一端通过管道与喷嘴321连通。配料罐311和储料罐313中均设有搅拌棒314，喷嘴321设置在输送辊道的上下两侧，对钢坯的上下表面均进行喷涂，涂料添加至配料罐311，搅拌棒314将涂料搅拌均匀，涂料通过管道进入研磨机312，研磨机312将涂料研磨后送入储料罐313中，储料罐313中的涂料经喷嘴321喷涂到钢坯上。涂料按一定比例加入到配料罐311中搅拌后通过研磨机312研磨后进入储料罐313中搅拌使用，配料罐311中的搅拌棒用于储备涂料的混合搅拌，储料罐313中的搅拌棒用于储存喷涂用涂料及涂料长时间未喷涂而沉淀时用于搅拌混匀。喷料机构32主要由上下两排喷嘴321组成，每排有6个喷嘴321，喷嘴321的直径大约为2.5mm。

喷涂系统3还包括清洗机构，清洗机构包括供水箱331、水管332和开关333，开关333设置在水管332上，水管332的一端与供水箱331连通，水管332的另一端与喷嘴321处的管道连通。水管332既与喷嘴321连通又与储料罐313到喷嘴321之间的管道连通，水管332中的水一部分从喷嘴321中流出对喷嘴321进行清洗，另一部分从管道反冲流回储料罐313，对储料罐313到喷嘴321之间的管道进行清洗，防止管道和喷嘴321堵塞。

若喷涂系统3超过1个小时未进行过喷涂作业，储料罐313在接收到钢坯信息检测系统1发出的信息后会快速搅拌1分钟，同时泵送涂料至喷嘴321处，喷涂系统3在程序设定的时间开始作业和停止作业。喷涂系统3在喷涂作业过程中除尘机构34会同时进行雾化粉尘的收集，除尘机构34采用旋风除尘器。喷嘴321停止喷涂后，清洗机构的开关333打开立即进行清水清洗管道和喷嘴321，避免涂料堵塞管道和喷嘴，清洗的废水进入钢坯输送辊道下方的沟渠流走，进入热轧水处理系统。

基于上述钢坯防氧化涂料的在线喷涂装置，本发明还提供了一种钢坯防氧化涂料的在线喷涂方法，该喷涂方法包括如下步骤：

步骤1.钢坯随输送辊道进入钢坯信息检测系统1，感应探头11对钢坯表面温度和钢坯长度进行检测，并将检测的信息传输给中央处理器12，中央处理器12根据温度信息作出判断，当温度高于600℃时，中央处理器12不会作出任何指令，当温度不高于600℃时，中央处理器12将根据钢坯长度和钢坯信息检测系统1到钢坯预处理系统2的距离、钢坯信息检测系统1到喷涂系统3的距离和输送辊道运行的速度计算出钢坯预处理系统2及喷涂系统3的开启时间及开启后作业时间，并将信息传送给钢坯预处理系统2和喷涂系统3，指令钢坯预处理系统2和喷涂系统3进入准备作业状态。在已知钢坯信息检测系统1与钢坯预处理系统2之间的距离、钢坯信息检测系统1与喷涂系统3之间的距离、输送辊道运行速度和钢坯长度的情况下，中央处理器12便可计算出钢坯从钢坯信息检测系统1进入钢坯预处理系统2时所用的时间，钢坯离开钢坯预处理系统2时所用的时间；计算出钢坯从钢坯信息检测系统1进入喷涂系统3时所用的时间，钢坯离开喷涂系统3时所用的时间。中央处理器12为plc控制，在编写程序时将钢坯预处理系统2及喷涂系统3何时开启及开启后作业时间编写进去，中央处理器12便可以控制钢坯预处理系统2及喷涂系统3的开启时间及开启后作业时间，并指令钢坯预处理系统2和喷涂系统3进入准备作业状态。

步骤2.钢坯预处理系统2在接受钢坯信息检测系统1的中央处理器12发出的作业开启时间和开启后作业时间的指令后，进入准备作业状态，达到程序设定的开启时间后即进入正式清理作业状态，清理作业主要采用钢丝滚刷21和气体吹扫先后进行，先由钢丝滚刷21对钢坯表面的氧化铁皮进行剥离，而后由压缩空气将钢坯表面剥离的氧化铁皮吹扫干净。钢坯预处理系统2采用钢丝滚刷21和气体吹扫双重清理钢坯表面残留的氧化铁皮。在此过程中控制滚刷转速100-300转/分钟，气体吹扫的气体压力为0.4-0.6mpa，达到程序设定的作业时间后钢坯预处理系统2将停止作业。

步骤3.喷涂系统3在接受钢坯信息检测系统1的中央处理器12发出的作业开启时间和开启后作业时间的指令后，储料罐313开始泵送涂料至喷嘴321，进入准备作业状态，达到程序设定的时间后喷嘴321开启，即进入正式喷涂作业状态，喷嘴321分上下两套，每套各6个，分别对钢坯的上下表面进行喷涂，每个喷嘴的雾化气量0.2-0.4m³/min，喷嘴直径为2.5mm；配料罐311主要用于添加新涂料时混合搅拌，研磨机312用于涂料的磨细，储料罐313用于涂料储备和搅拌，若喷涂系统3超过1个小时未进行过喷涂作业，储料罐313在接收到钢坯信息检测系统1发出的信息后会快速搅拌1分钟，同时泵送涂料至喷嘴处，在到达程序设定的开始作业时间后喷涂系统3将开始作业，当到达程序设定的停止作业时间后喷涂系统3将停止作业。喷涂系统3在喷涂作业过程中除尘机构会同时进行雾化粉尘的收集，除尘机构采用旋风除尘器。

步骤4.喷涂后的钢坯随输送辊道进入加热炉进行加热。

步骤5.喷嘴停止喷涂后，清洗机构的开关333打开立即进行清水清洗管道和喷嘴321，避免涂料堵塞管道和喷嘴，清洗的废水进入钢坯输送辊道下方的沟渠流走，进入热轧水处理系统。清洗机构的开关333打开，水管332既与喷嘴321连通又与储料罐313到喷嘴321之间的管道连通，水管332中的水一部分从喷嘴321中流出对喷嘴321进行清洗，另一部分从管道反冲流回储料罐313，对储料罐313到喷嘴321之间的管道进行清洗，防止管道和喷嘴321堵塞，而且对管道反冲，管道中的涂料在水的冲击下反流回储料罐313，避免了涂料的浪费。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。