專利名稱：一種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬表面清洗技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種具有大直徑的冷態(tài)金屬圓形截面的管內(nèi)外壁表面射流除鱗的技術(shù)領(lǐng)域，用于實(shí)現(xiàn)對大直徑的冷態(tài)金屬圓管的內(nèi)外表面鱗皮進(jìn)行同步的連續(xù)性射流式清除。通常，內(nèi)孔直徑大于等于150mm稱為大直徑管。
背景技術(shù)：
金屬材料在熱態(tài)軋制或熱處理過程中會在表面形成一層由金屬氧化物組成的致密覆蓋物，俗稱“鱗皮”，該鱗皮的存在對進(jìn)一步加工處理會造成影響一方面使材料的表面裂縫不易被提前發(fā)現(xiàn)，從而使加工出的成品存在質(zhì)量問題；另一方面易將鱗皮壓入金屬 表面，造成表面質(zhì)量問題；此外，堅(jiān)硬的氧化物的存在，會加速軋輥或拉拔機(jī)的磨損，同時(shí)為該金屬管在實(shí)際使用之前的防腐處理帶來了困難；另外，針對特種鋼棒，為暴露鋼棒的表面質(zhì)量缺陷，如裂紋、條紋等，均需要將表面鱗皮清除并暴露肌體，如此才能便于生產(chǎn)工人發(fā)現(xiàn)其缺陷所在，并制定相應(yīng)的補(bǔ)救措施?；诖耍笾睆降慕饘俟軤钗镌谕瓿蔁彳埑尚椭笄以谶M(jìn)入后工藝處理之前，均需要對其表面鱗皮進(jìn)行徹底清除。大直徑金屬管狀物的表面除鱗方式，鑒于成本與生產(chǎn)工藝的成熟性，目前國內(nèi)外生產(chǎn)企業(yè)均采用化學(xué)濕法進(jìn)行清洗的加工方式來清除表面鱗皮，對于金屬管壁來說，其通常有兩種方式進(jìn)行除鱗，一種為拋丸、噴丸等物理除鱗方式，另一種為化學(xué)濕法，即采用硫酸、鹽酸及氫氟酸等強(qiáng)酸性溶液等方式，來實(shí)現(xiàn)對其表面鱗皮的清除。這些方法中的化學(xué)濕法酸洗工藝，其生產(chǎn)環(huán)境惡劣，且因?yàn)樯a(chǎn)而產(chǎn)生的大量殘酸必須進(jìn)行循環(huán)再生處理，目前算再生工藝也必然產(chǎn)生對應(yīng)的廢氣排放，其排放的廢氣中含有大量的酸性、腐蝕性成分，如HCL、S02等，直接污染大氣。而如果采用噴丸或拋丸方式進(jìn)行除鱗，通常由于金屬管壁的內(nèi)表面也需要除鱗，而內(nèi)表面的空間有限，噴丸或拋丸方式通常需要較大的操作空間，因此這種除鱗工藝結(jié)果是不僅造成金屬管壁表面無法完全清理干凈的同時(shí)，還帶來了大量的粉塵污染，造成工藝生產(chǎn)車間的工作環(huán)境同樣十分惡劣，且效果不佳，無法達(dá)到后續(xù)工藝所要求的表面質(zhì)量?；诖?，為解決金屬管壁的表面除鱗問題，科研工作者進(jìn)行了大量的研究，研制了多種技術(shù)和設(shè)備，以替代這種化學(xué)方法去除金屬表面的鱗皮，如電解除鱗、電解研削除鱗、放電除鱗、電子束除鱗、激光除鱗、研磨除鱗、反復(fù)彎曲除鱗以及上述不同方法組合的除鱗方法。這些方法在這些年的發(fā)展過程中，其中高壓水射流除鱗技術(shù)發(fā)展最快，其工業(yè)化進(jìn)程也越發(fā)明顯。通過查閱相關(guān)專利，也發(fā)現(xiàn)國外尤其是日本、德國等冶金技術(shù)發(fā)達(dá)國家，其雖然提出了眾多的連續(xù)射流、磨刷除鱗技術(shù)如日本JP06108277A公開了在連續(xù)冷軋線上采用噴酸與刷輥組合使用的除鱗工藝、日本JP55034688A公開了一種聯(lián)合PV軋制破鱗一混合磨料高壓射流除鱗方式、日本JP57142710A、JP57068217A、日本JP59097711A、以及加拿大的TMW公司自2001年以后公開了一系列的針對鋼板表面鱗皮的清除技術(shù)US20080108281(A1)、US20080182486(A1)以及 US20090227184 (Al)等，另外西歐 US5388602、日本專利JP05092231A.JP09085329A以及JP2002102915等均沒有提出一種有效處理棒、線材的表面
鱗皮清除的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是，提供一種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)(裝置)及其方法，所述大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)及其方法能實(shí)現(xiàn)對大直徑的冷態(tài)金屬管壁的內(nèi)、外表面進(jìn)行同步、連續(xù)、高效、穩(wěn)定的綠色除鱗技術(shù)。本發(fā)明依托混合射流噴嘴的特殊布置方式與大直徑冷態(tài)金屬管壁的特殊運(yùn)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)大直徑的冷態(tài)金屬管壁內(nèi)、外表面鱗皮進(jìn)行同步清除的連續(xù)化高效方式，滿足后 工藝的處理需求。通常，內(nèi)孔直徑大于等于150mm稱為大直徑管。本發(fā)明的一種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)的技術(shù)方案如下一種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)(裝置)，其特征在于，包括至少一個(gè)用于同時(shí)對金屬管壁內(nèi)外表面噴射混合射流、進(jìn)行除鱗的噴射單元，所述噴射單元至少包括兩組一組用于對金屬管壁內(nèi)表面進(jìn)行除鱗的內(nèi)噴射子單元，另一組用于對金屬管壁外表面進(jìn)行除鱗的外噴射子單元；所述除鱗系統(tǒng)還包括一用于實(shí)現(xiàn)大直徑金屬管I管壁作螺旋運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使得大直徑金屬管I在軸向竄動(dòng)2的同時(shí)實(shí)現(xiàn)圍繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)3。由此，結(jié)合噴射單元的特殊布置方式與金屬管I的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)金屬管I管壁表面除鱗的目的。其主體裝置參見圖I 圖5所示。另外，噴射單元的單元數(shù)量通常不少于I個(gè)(例如5、6、7、8)，且均保持靜止。且每個(gè)噴射單元均可分為兩個(gè)子單元，即專門用于對金屬管I管壁內(nèi)表面進(jìn)行除鱗的內(nèi)噴射子單元(例如5a、6a、7a、8a)和專門用于對金屬管I管壁外表面進(jìn)行除鱗的外噴射子單元(例如5b、6b、7b以及8b)。每個(gè)子單元的傾斜角度與布置方式均以金屬管I管壁的軸線為中心、以金屬管I管壁截面圓為平面呈中心對稱方式布置。根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)，所述一組用于對金屬管壁內(nèi)表面進(jìn)行除鱗的內(nèi)噴射子單元分別和另一組用于對金屬管壁外表面進(jìn)行除鱗的外噴射子單兀成對設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)，冷態(tài)大直徑金屬管壁內(nèi)外I (溫度不高于200°C的大直徑金屬管壁內(nèi)外)通過輥道實(shí)現(xiàn)其特殊的運(yùn)動(dòng)前進(jìn)方式由水平移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式3與圍繞軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方式2，通過這兩種運(yùn)動(dòng)方式的組合，形成一個(gè)大直徑金屬管I管壁的螺旋式的前進(jìn)方式4，實(shí)現(xiàn)金屬管I管壁一邊旋轉(zhuǎn)一邊平移。如此，當(dāng)在金屬管I管壁的按照兩種運(yùn)動(dòng)方式3、2的組合方式4進(jìn)行穩(wěn)定螺旋前進(jìn)，并進(jìn)入噴射單元或噴射子單元的噴射區(qū)之后，噴射單元或子單元通過噴射而出的混合射流6，實(shí)現(xiàn)對金屬管I管壁表面形成一個(gè)螺旋形清洗表面7，根據(jù)該螺旋形清洗表面7的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度與噴嘴的一次性噴射清洗寬度進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)螺旋前進(jìn)方式4的移動(dòng)速度與噴射單元5的除鱗速度、除鱗寬度達(dá)到協(xié)調(diào)一致，達(dá)到最終對金屬管I管壁外表面鱗皮的完全清除。根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在于，所述螺
旋形清洗表面7的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度w與噴射單元的一次性噴射清洗寬度X的調(diào)整關(guān)系如下

權(quán)利要求
1.ー種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在于，包括至少ー個(gè)用于同時(shí)對金屬管壁內(nèi)外表面噴射混合射流、進(jìn)行除鱗的噴射単元，所述噴射単元至少包括兩組一組用于對金屬管壁內(nèi)表面進(jìn)行除鱗的內(nèi)噴射子単元，另ー組用于對金屬管壁外表面進(jìn)行除鱗的外噴射子單兀； 所述除鱗系統(tǒng)還包括ー用于實(shí)現(xiàn)大直徑金屬管管壁作螺旋運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使得大直徑金屬管在實(shí)現(xiàn)其沿著水平方向平移竄動(dòng)的同吋，實(shí)現(xiàn)大直徑金屬管圍繞自身的中心軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 所述噴射単元或子単元通過噴射而出的混合射流，實(shí)現(xiàn)對金屬管管壁表面形成ー個(gè)螺旋形清洗表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在干，所述螺旋形清洗表面的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度w與噴射單元的一次性噴射清洗寬度X的調(diào)整關(guān)系如下
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在干，所述螺旋前進(jìn)方式的移動(dòng)速度V與噴射單元的除鱗速度Vtl、除鱗寬度X的關(guān)系如下
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在干，各子單兀的布置方式選自下述布置方式之一 所有外噴射子単元均布置于金屬管管壁圓形斷面上的不同圓周角度方向上，但這些不同圓周角度上布置的噴嘴在金屬管的軸向方向上呈現(xiàn)錯(cuò)位布置方式，其目是保證金屬管在一次性螺旋前進(jìn)時(shí)，其除鱗的表面具有均勻的除鱗效果；或部分外噴射子単元布置于金屬管管壁圓形斷面上的同一圓周角度上，但這些不同圓周角度上布置的噴嘴單元組在金屬管的軸向方向上呈現(xiàn)錯(cuò)位布置方式，其目是保證金屬管在一次性螺旋前進(jìn)時(shí)，清除后的表面具有均勻的除鱗效果。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在干，所述金屬管在進(jìn)行除鱗期間，金屬管必須以一定傾斜角度Q進(jìn)行螺旋前迸，該傾斜角度Q的定義方式為金屬管的中心軸線與金屬管水平移動(dòng)方向的夾角角度，該傾斜角度Q的取值范圍通常為0. 01。 89. 9。。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)，所述一組用于對金屬管壁內(nèi)表面進(jìn)行除鱗的內(nèi)噴射子単元分別和另ー組用于對金屬管壁外表面進(jìn)行除鱗的外噴射子単元成對設(shè)置。
7.ー種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面除鱗方法，其特征在于，使用上述本發(fā)明的一種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)裝置，即，包括至少ー個(gè)用于同時(shí)對金屬管壁內(nèi)、外表面噴射混合射流、進(jìn)行除鱗的噴射単元，所述噴射単元至少包括兩組ー組用于對金屬管壁內(nèi)表面進(jìn)行除鱗的內(nèi)噴射子単元，另ー組用于對金屬管壁外表面進(jìn)行除鱗的外噴射子単元； 使得大直徑金屬管管壁在軸向竄動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)圍繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 所述噴射単元或子単元通過噴射而出的混合射流，實(shí)現(xiàn)對金屬管管壁表面形成ー個(gè)螺旋形清洗表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗方法，其特征在干，當(dāng)在金屬管按照兩種運(yùn)動(dòng)方式的組合方式進(jìn)行穩(wěn)定螺旋前進(jìn)，并進(jìn)入噴射單元或子単元的噴射區(qū)之后，噴射單元或子単元通過噴射而出的混合射流，實(shí)現(xiàn)對金屬管管壁表面形成一個(gè)螺旋形清洗表面，所述螺旋形清洗表面的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度w與噴射單元的一次性噴射清洗寬度X的調(diào)整關(guān)系如下
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗方法，其特征在于，所述螺旋前進(jìn)方式的移動(dòng)速度V與噴射單元的除鱗速度Vtl、除鱗寬度X的關(guān)系如下
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗方法，其特征在干，各子單兀的布置方式選自下述布置方式之一 所有外噴射子単元均布置于金屬管管壁圓形斷面上的不同圓周角度方向上；或部分子単元的外噴射子単元布置于金屬管管壁圓形斷面上的同一圓周角度上，但在金屬管的軸向上呈錯(cuò)位布置。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面除鱗方法，其特征在于，所述金屬管I在進(jìn)行除鱗期間，金屬管必須以一定傾斜角度Q進(jìn)行螺旋前迸，該傾斜角度Q的定義方式為金屬管的中心軸線與金屬管水平移動(dòng)方向的夾角角度，該傾斜角度Q的取值范圍通常為0. 01。 89. 9。。
全文摘要
一種大直徑金屬管壁內(nèi)外表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個(gè)用于同時(shí)對金屬管壁內(nèi)外表面噴射混合射流、進(jìn)行除鱗的噴射單元，所述噴射單元至少包括兩組一組用于對金屬管壁內(nèi)表面進(jìn)行除鱗的內(nèi)噴射子單元，另一組用于對金屬管壁外表面進(jìn)行除鱗的外噴射子單元；所述除鱗系統(tǒng)還包括一用于實(shí)現(xiàn)大直徑金屬管管壁作螺旋運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使得大直徑金屬管管壁在軸向竄動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)圍繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明依托混合射流噴嘴的特殊布置方式與大直徑冷態(tài)金屬管壁的特殊運(yùn)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)大直徑的冷態(tài)金屬管壁內(nèi)、外表面鱗皮進(jìn)行同步清除的連續(xù)化高效方式，滿足后工藝的處理需求。
文檔編號B21B45/08GK102764778SQ201210219159
公開日2012年11月7日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者段明南 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司