一種高效除磷方法及其裝置制造方法
【專利摘要】一種高效除磷方法及其裝置，包括用于流通除磷介質(zhì)的承壓腔體，所述承壓腔體上設置有除磷介質(zhì)入口，所述承壓腔體靠近待除磷金屬胚表面的側(cè)壁上設置有除磷介質(zhì)的噴射出口通道，所述噴射出口通道為狹長的條縫，以使其向金屬胚表面噴射的流束呈非擴散的薄片式形狀。所述承壓腔體為軸向橫截面呈圓形的管道，所述管道為一體制作或由兩個半圓形槽拼接而成，所述承壓腔體呈條形、環(huán)形或異形。本發(fā)明由于除鱗介質(zhì)噴射后呈非擴散的薄片式，壓強基本未擴散，提高了壓強利用效率，除磷流束的噴射速度也得以降低，除磷裝置的使用壽命得以提高，又由于高效除磷裝置不受安裝條件限制，特別是在設有保護裝置時，可降低除磷流束的噴射距離，提高了流量效率。
【專利說明】一種高效除磷方法及其裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金行業(yè)金屬胚的高壓水除磷領域，具體涉及一種高效除磷方法及裝置。
【背景技術】
[0002]金屬坯(鋼坯或銅胚等)在軋制過程中處于高溫狀態(tài)，表面會因接觸空氣而氧化，形成一層致密的氧化皮(即磷皮)。在軋制前將這層氧化皮除去的過程即為除鱗，除鱗可提高軋制質(zhì)量與軋輥使用壽命。
[0003]如圖1所示，傳統(tǒng)除磷方法是利用扇形除磷噴嘴2，在高壓水作用下，形成一個具有沖擊力的扇形水束3 (與金屬坯I有一定夾角)，用于切割并沖刷金屬坯I上的氧化皮。
[0004]傳統(tǒng)除磷方法采用的除磷裝置為扇形除磷噴嘴2，由于扇形水束3壓強擴散損失大，其壓強效率很低，一般為3%(壓強效率=水束作用面的打擊壓強+除磷水壓強X 100%)。
傳統(tǒng)的高壓水除磷方法，需要較大的射流距離(一般為150 mm)。以滿足扇形除磷噴嘴最小安裝間距。因相同打擊壓強條件下，流量與射流距離成正比例關系，傳統(tǒng)的高壓水除磷方法流量效率比較低，一般小于10% (流量效率=除磷必需核心壓強區(qū)水束厚度+除磷作用面的實際水束厚度X 100%)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術存在的問題做出改進，即本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種高效除磷方法及其裝置，能夠以較高的壓強效率與流量效率解決除磷問題。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明的一種技術方案是:一種高效除磷裝置，包括用于流通除磷介質(zhì)的承壓腔體，所述承壓腔體上設置有除磷介質(zhì)入口，所述承壓腔體靠近待除磷金屬胚表面的側(cè)壁上設置有除磷介質(zhì)的噴射出口通道，所述噴射出口通道為狹長的條縫，以使其向金屬胚表面噴射的流束呈非擴散的薄片式形狀；所述噴射出口通道可與承壓腔體制成一體，也可單獨制作成一個獨立的帶噴射出口通道的噴射段；所述噴射段直接固定連接在承壓腔體的除磷介質(zhì)出口處，也可在承壓腔體的除磷介質(zhì)出口處與噴射段之間設置一個結(jié)合段；所述的噴射段包括兩個相對設置的噴射塊，所述的噴射塊之間的條縫構成噴射出口通道。
[0007]進一步的，所述承壓腔體為軸向橫截面呈圓形的管道，所述管道為一體制作或由兩個半圓形槽拼接而成，即整體式承壓腔體或分體式承壓腔體，為適應不同截面形狀的金屬坯除鱗要求，所述承壓腔體及噴射出口通道呈條形、弧形、環(huán)形或異形，所述噴射出口通道可設置在承壓腔體的任意側(cè)面上。
[0008]所述高效除磷裝置用于異形金屬坯(如:鋼軌、工字鋼等)除磷時，所述承壓腔體及噴射出口通道(或噴射段)可設為異形，使高效除磷裝置更加簡易，此時，出口段的條縫可等寬或不等寬，以使異形金屬坯各部位的除鱗打擊壓強均勻。
[0009]進一步的，所述承壓腔體內(nèi)部沿管道軸心線方向設置有至少一塊隔板，所述隔板使承壓腔體內(nèi)部形成多個互不連通的隔間，所述隔間均設置有獨立的除磷介質(zhì)入口和噴射出口通道；所述噴射出口通道制成獨立的噴射段時，與承壓腔體出口相連通的多個噴射段可一體制作，在應用于多相除鱗介質(zhì)時，有利于裝置小型化、更簡潔。
[0010]進一步的，所述承壓腔體的噴射出口通道與承壓腔體軸心線相平行，所述噴射出口通道的入口處設置有用于改善除磷介質(zhì)流量分配均勻性的均流段，所述噴射出口通道制成獨立的噴射段時，所述均流段設置在承壓腔體的出口處或噴射段入口處。
[0011]進一步的，所述噴射出口通道入口與出口之間設置有由整流段與出口段構成的型腔，所述整流段和出口段沿噴射方向依次設置，所述整流段的兩個側(cè)面相互平行或呈一個向出口方向收縮的收縮角，所述的側(cè)面為平面或弧形面，所述出口段的兩個側(cè)面相互平行或呈一個向出口方向收縮的收縮角，所述出口段的兩個側(cè)面均為平面；所述出口段其中的一個側(cè)面可沿噴射方向延長形成一個導流段，該側(cè)面指向與噴射方向一致或單獨形成一傾角，導流段用于調(diào)整噴射流束的方向與改善噴射距離；所述除磷介質(zhì)為氣體且其噴射速度為超聲速時，所述噴射出口通道的兩個側(cè)面構成狹長的矩形拉瓦爾結(jié)構。
[0012]進一步的，所述噴射出口通道的入口處上設置有至少一個加強筋，所述噴射出口通道制成獨立的噴射段時，所述的加強筋設置在承壓腔體的出口處，所述加強筋靠近噴射段的一側(cè)可截去一部分作為均流段，所述均流段也可設置在結(jié)合段處。
[0013]為了解決上述技術問題，本發(fā)明的另一種技術方案是:一種高效除磷方法，包括安裝有如上述高效除磷裝置的除磷機構，除磷水供應系統(tǒng)與常規(guī)輔助設備，使除磷介質(zhì)經(jīng)高效除磷裝置向待除鱗的金屬胚表面噴出非擴散的薄片式流束，以去除磷皮。
[0014]所述高效除磷方法所用的高效除磷裝置，其噴射的除磷流束為非扇形的薄片式，不發(fā)生或極少發(fā)生傳統(tǒng)扇形除鱗噴嘴的壓強擴散損失，其壓強利用效率顯著提高，節(jié)能效果顯著。
[0015]基于相同原理，所述的高效除磷方法，可高效地應用于需要局部強力流束沖擊等類似用途(如:管道除垢、強制冷卻、路面清洗等)。如果采用氣、水兩相流結(jié)合，還可應用于需要大流量或特大流量的噴霧用途(如:加濕空氣，讓空氣含水量過飽和，使粉塵或霧霾發(fā)生沉降等)。
[0016]進一步的，所述除磷介質(zhì)為液體、氣體、顆粒物其中的一種或多種組成的多相介質(zhì)。
[0017]所述的除磷方法除了傳統(tǒng)的濕法(除磷介質(zhì)為水)，還可采用干法(如:除磷介質(zhì)為氣體或氣體與顆粒物)；半干法(如:除磷介質(zhì)為少量水或氣體與僅用少量水)，半干法的除鱗水基本完全被蒸發(fā)，故可不配套除鱗水的回收、沉淀、提升、凈化、冷卻、等裝置，使除鱗系統(tǒng)大為簡化；氣體除磷介質(zhì)，可利用制氧污氮、過剩蒸汽，進一步降低生產(chǎn)成本，且節(jié)約水資源。采用干法、半干法時，除鱗機內(nèi)可設有粉塵與噪聲治理設備。
[0018]進一步的，所述高效除磷裝置配套有精密過濾器，所述除磷機構還設置有高效除磷裝置的保護裝置，所述保護裝置為主動式保護裝置、被動式保護裝置或兩者組合，所述主動式保護裝置包含金屬胚校直機、檢測金屬胚變形量的測距傳感器、自動調(diào)整高效除磷裝置安裝高度的主動避讓機構，所述被動式保護裝置為被動避讓機構，包括限制金屬胚移動的限位器和帶動高效除磷裝置同步移動的導位機構。
[0019]為提高流量效率，本方法采用的高效除磷裝置可貼近鋼胚安裝。出口段的條縫寬度可以做到很小(如:0.1_)，為防止堵塞，需配套精密過濾器。精密過濾器可為高效旋流器(如:分離級10 μ m)、濾網(wǎng)或兩者結(jié)合；為防止高效除磷裝置受到鋼胚沖撞，設有高效除磷裝置的保護裝置。
[0020]其中，所述主動避讓機構，根據(jù)測距傳感器檢測到的鋼胚變形量，自動調(diào)整高效除磷裝置的安裝高度。所述被動避讓機構，當鋼胚變形量超過可以進入棍縫的允許范圍(如:20 mm)，限位器阻攔鋼胚并通過警示器發(fā)出警告。當鋼胚變形量在棍縫的允許范圍(如:20mm以下)，且超過高效除磷裝置的安裝高度(如:10 mm)時，導位機構(安裝高度與高效除磷裝置一致)受鋼胚沖撞帶動高效除磷裝置同步移動。為降低導位機構對鋼胚的阻力與提高耐用性，導位可設有較小的導入角(如:15° )、或同時采用滾動接觸(即:導位上設有滾軸)，也可采用動力導入。導位機構及鋼胚校直機的校直部分采用硬質(zhì)材料，且有配套的冷卻系統(tǒng)。
[0021]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:本裝置采用特殊結(jié)構的高效除磷裝置，使除鱗介質(zhì)噴射后呈薄片式，壓強基本未擴散，提高了壓強利用效率，除磷流束的噴射速度也得以降低，除磷裝置的使用壽命得以提高，具有廣闊的市場和經(jīng)濟效益。
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是傳統(tǒng)除鱗方法示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明實施例中一種整體式高效除磷裝置結(jié)構示意圖。
[0025]圖3是圖2中A-A剖視圖。
[0026]圖4是圖2的仰視圖。
[0027]圖5是本發(fā)明實施例中一種分體式高效除磷裝置結(jié)構示意圖。
[0028]圖6是本發(fā)明實施例中一種帶隔板的分體式高效除磷裝置結(jié)構示意圖。
[0029]圖7是本發(fā)明實施例中一種圓環(huán)式高效除磷裝置結(jié)構示意圖。
[0030]圖8是圖7中B-B剖視圖。
[0031]圖9是本發(fā)明實施例中噴射段結(jié)構示意圖。
[0032]圖10是本發(fā)明實施例中噴射段為拉瓦爾結(jié)構的示意圖。
[0033]圖11是本發(fā)明實施例中帶高效除磷裝置的除磷機構工作示意圖。
[0034]圖12圖本發(fā)明實施例中帶高效除磷裝置的除磷機構的保護裝置示意圖。
[0035]圖中:1-金屬胚，2-扇形除磷噴嘴，3-扇形擴散水束，4-承壓腔體，5-噴射段，6-噴射塊，7-結(jié)合段，8-出水通道，9-均流段，10-整流段，11-出口段，12-條縫狀的出口部位，13-出口通道加強筋，14-封板，15-分體式承壓腔體，16-承壓腔體加強筋，17-隔板，18-環(huán)形承壓腔體，18A-環(huán)形承壓腔體除磷介質(zhì)入口，19-拉瓦爾結(jié)構噴射塊，19a-拉瓦爾結(jié)構收縮段，19b-拉瓦爾結(jié)構喉部，19c-拉瓦爾結(jié)構擴張段，20-除磷供水管，21-精密過濾器，22-控制閥，23-除磷控制器，24-除磷機構，25-高效除磷裝置，26-非擴散的薄片式水束，27-換熱器，28-排風機，29-排風管，30-正常翹高位，31-異常翹高位，32-限位器，33-金屬胚校直機，34-導位機構，35-滑軌，36-高效除磷裝置安裝架，37-滑槽，38-滑槽固定架，39-調(diào)整器，40-執(zhí)行器。【具體實施方式】
[0036]實施例一:如圖2?4所示，一種整體式高效除磷裝置，包括用于流通除磷介質(zhì)的整體式承壓腔體4和噴射除磷介質(zhì)的噴射段5，所述承壓腔體4上設置有除磷介質(zhì)入口，所述承壓腔體4下側(cè)壁上設置有除磷介質(zhì)的出口通道8，所述噴射段的出口部位12為狹長的條縫，以使其向金屬胚表面噴射的流束呈非擴散的薄片式形狀，所述噴射段5通過結(jié)合段7固定在承壓腔體的出口通道8處，所述噴射段5的兩端設置有封板14，所述承壓腔體上設置有加強筋16。
[0037]本實施例中，所述承壓腔體4為軸向橫截面呈圓形的管道，所述承壓腔體4及噴射段5呈條形。
[0038]本實施例中，如圖9所示，由兩個噴射塊6構成的噴射出口通道，由兩個噴射塊6構成的噴射出口通道，包括沿噴射方向依次設置的均流段9、整流段10和出口段11，所述均流段9的兩個側(cè)面相互平行，所述整流段10的兩個側(cè)面呈一個向出口方向收縮的收縮角(12°?30° )，所述的側(cè)面為平面，所述出口段11的兩個側(cè)面相互平行，所述出口段11的兩個側(cè)面均為平面。
[0039]本實施例中，如圖10所示，所述除磷介質(zhì)為氣體且其噴射速度為超聲速時，所述拉瓦爾結(jié)構噴射塊19的兩個側(cè)面構成狹長的矩形拉瓦爾結(jié)構，包括沿其出口方向依次設置的拉瓦爾結(jié)構收縮段19a、拉瓦爾結(jié)構喉部19b和拉瓦爾結(jié)構擴張段19c，工作時，氣體除鱗介質(zhì)進入均流段9，在拉瓦爾結(jié)構收縮段19a與拉瓦爾結(jié)構喉部19b受到節(jié)流與穩(wěn)流作用，然后從拉瓦爾結(jié)構擴張段19c噴出，采用帶不同壓強的氣體除鱗介質(zhì)，可以獲得不同馬赫數(shù)的超聲速氣體流束，當馬赫數(shù)足夠大時，可僅用氣體介質(zhì)除鱗，利用氣流加速少力量液體或固體，可降低氣體流束的速度。
[0040]本實施例中，為解決因承壓腔體4過長會降低整體式承壓腔體的耐壓強度問題，所述承壓腔體出口通道8的入口處上設置有至少一個加強筋13。
[0041]實施例二:如圖5所示，一種分體式高效除磷裝置，所述分體式承壓腔體15由左右兩半圓形槽拼接而成，所述的噴射塊可與半圓形槽制成一體，也可獨立制作好后再連接到半圓形槽上。
[0042]實施例三:如圖6所示，一種帶隔板的分體式高效除磷裝置，所述兩個半圓形槽中間設置有一塊隔板17，所述隔板使承壓腔體內(nèi)部形成兩個互不連通的隔間，所述隔間均設置有獨立的除磷介質(zhì)入口和噴射出口通道。
[0043]在采用氣體、液體(或固體)為除磷介質(zhì)時，氣體介質(zhì)噴出時，在出口段的附近產(chǎn)生負壓，吸出液體(或固體)除磷介質(zhì)，共同完成除鱗，通過設置導流機構(如:利用柯恩達效
應-Coanda Effect)及其他等措施,可縮小兩個噴射段出口段的間離，提高負壓利用率
(具體實施方法，附圖未示)。
[0044]實施例四:如圖廣8所示，一種圓環(huán)式高效除磷裝置，所述環(huán)形承壓腔體18可由兩個圓環(huán)凹槽拼接而成，所述承壓腔體上設置有除磷介質(zhì)入口 18A，所述噴射段5設置在承壓腔體內(nèi)側(cè)壁上；為提高流束對磷片的沖刷能力，出口段噴射的流束設有一個利于除鱗的角度(如:15°傾角)。
[0045]實施例五:如圖11所示，一種帶高效除磷裝置的除磷機構工作方法，本實施例中除磷介質(zhì)為水，來自除磷供水管20的除磷水，進入高效除磷裝置24，噴射的水束為非擴散的薄片式水束26 ;所述非擴散的薄片式除磷水束26的側(cè)面以及正面的兩端，受空氣影響有一定的自然擴散角，擴散角一般為2°左右，由于高效除磷裝置的流束基本不發(fā)生傳統(tǒng)除鱗方法必然產(chǎn)生的扇形擴散，其壓強利用效率比傳統(tǒng)除鱗方法提高20-40倍，在合適的安全保護下，高效除磷裝置25與金屬胚I的安裝距離極小(如:3mm)，其流量效率提高2_10倍，本高效除磷方法產(chǎn)生的節(jié)能效益非常顯著。
[0046]其具體除磷方法的工作流程為，除磷控制器23檢測到金屬坯I到達時，提前一定時間打開除磷控制閥22，帶一定壓強的除磷水經(jīng)過精密過濾器21、除磷控制閥22，進入設于除磷機構24的高效除磷裝置25，高效除磷裝置25噴射出非擴散的薄片式水束26，以一定傾角(一般為前傾15° )打擊在金屬坯I上，進行除磷，除磷完成后，在除磷控制器23的控制下，除磷控制閥22關閉；除磷過程溢出的水從除磷機構24的底部排出，經(jīng)回收、冷卻、凈化后重復利用；通過在除磷機構24的上部設置換熱器27，排風機28，排風管29，可以回收除磷過程產(chǎn)生的蒸汽熱能與冷凝水，排風機28受除磷控制器23的控制；當采用氣體除磷介質(zhì)時，除磷機構24內(nèi)部設有消聲裝置，用于治理噪聲危害。
[0047]如圖12所示，帶高效除磷裝置的除磷機構的保護裝置，本保護裝置所示為部分形式，其他形式略，所示為部分形式為以下兩種情況:
一是設有金屬胚校直機33 (適用于較小的除鱗噴射距離，高效除磷裝置25與金屬胚I的安裝距離，為略高于金屬胚校直機33的出口部位，如3mm):金屬胚I在異常翹高位31(如:翹高100mm)以上時，被限位器32阻攔而不能通過，此時設于限位器32上的安全開關被觸動，發(fā)出堵胚警告，通知用戶處理；當金屬胚I在異常翹高位31以下時，金屬胚I通過限位器32，進入金屬胚校直機33，校直后的金屬胚I經(jīng)過導位機構34，到達高效除磷裝置25，開始除憐。
[0048]二是未設有鋼胚校直機33 (高效除磷裝置25的安裝高度，為低于正常翹高位30，如:10mm):金屬胚I在正常翹高位30 (如:20mm)以上時(此時，金屬胚I不能順利進入軋棍的輥縫)，被限位器32阻攔而不能通過，此時設于限位器32上的安全開關被觸動，發(fā)出堵胚警告，通知用戶處理。
[0049]當金屬胚I在正常翹高位30以下與高效除磷裝置25的安裝高度之間時，金屬胚I會沖撞導位機構34，導位機構34受沖撞后，帶動滑軌35與安裝在滑軌35內(nèi)部的高效除磷裝置25在滑槽37內(nèi)同步向金屬胚I的翹高方向移動，使金屬胚I能順利達到高效除磷裝置25的位置，開始除磷；執(zhí)行器40為一個快升、緩降機構，與導位機構34共同作用，能允許安裝在滑軌35內(nèi)部的高效除磷裝置25按需遠離金屬胚1，并緩慢復位，執(zhí)行器40也可與測距傳感器配合，自動調(diào)整高效除磷裝置25與金屬胚I的安裝距離。
[0050]當金屬胚I在高效除磷裝置25的安裝高度以下時，能直達高效除磷裝置25，開始除磷。
[0051]高效除磷裝置25設于滑軌35底部，滑軌35底部留有一個能通過除磷水束36的窄縫(如Imm寬)，這一結(jié)構在其他安全保護全部失效時，保證高效除磷裝置25的安全，高效除磷裝置安裝架36與調(diào)整器39，可在一定范圍調(diào)整高效除磷裝置25的安裝距離與滑軌35的行程，滑槽37固定于滑槽固定架38，滑槽固定架38固定于除鱗機構24 (附圖未示)。
[0052]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權利要求】
1.一種高效除磷裝置，其特征在于:包括用于流通除磷介質(zhì)的承壓腔體，所述承壓腔體上設置有除磷介質(zhì)入口，所述承壓腔體靠近待除磷金屬胚表面的側(cè)壁上設置有除磷介質(zhì)的噴射出口通道，所述噴射出口通道為狹長的條縫，以使其向金屬胚表面噴射的流束呈非擴散的薄片式形狀。
2.根據(jù)權利要求1所述的高效除磷裝置，其特征在于:所述承壓腔體為軸向橫截面呈圓形的管道，所述管道為一體制作或由兩個半圓形槽拼接而成，所述承壓腔體及噴射出口通道呈條形、弧形、環(huán)形或異形。
3.根據(jù)權利要求2所述的高效除磷裝置，其特征在于:所述承壓腔體內(nèi)部沿管道軸心線方向設置有至少一塊隔板，所述隔板使承壓腔體內(nèi)部形成多個互不連通的隔間，所述隔間均設置有獨立的除磷介質(zhì)入口和噴射出口通道。
4.根據(jù)權利要求2所述的高效除磷裝置，其特征在于:所述承壓腔體的噴射出口通道與承壓腔體軸心線相平行，所述噴射出口通道的入口處設置有用于改善除磷介質(zhì)流量分配均勻性的均流段。
5.根據(jù)權利要求1、2、3或4所述的高效除磷裝置，其特征在于:所述噴射出口通道入口與出口之間設置有由整流段與出口段構成的型腔，所述整流段和出口段沿噴射方向依次設置，所述整流段的兩個側(cè)面相互平行或呈一個向出口方向收縮的收縮角，所述的側(cè)面為平面或弧形面，所述出口段的兩個側(cè)面相互平行或呈一個向出口方向收縮的收縮角，所述出口段的兩個側(cè)面均為平面；所述除磷介質(zhì)為氣體且其噴射速度為超聲速時，所述噴射出口通道的兩個側(cè)面構成狹長的矩形拉瓦爾結(jié)構。
6.根據(jù)權利要求5所述的高效除磷裝置，其特征在于:所述噴射出口通道的入口處上設置有至少一個加強筋。
7.一種高效除磷方法，包括安裝有如權利要求1所述高效除磷裝置的除磷機構，除磷水供應系統(tǒng)與常規(guī)輔助設備，其特征在于:使除磷介質(zhì)經(jīng)高效除磷裝置向待除鱗的金屬胚表面噴出非擴散的薄片式流束，以去除磷皮。
8.根據(jù)權利要求7所述的高效除磷方法，其特征在于:所述除磷介質(zhì)為液體、氣體、顆粒物其中的一種或多種組成的多相介質(zhì)。
9.根據(jù)權利要求7所述的高效除磷方法，其特征在于:所述高效除磷裝置配套有精密過濾器，所述除磷機構還設置有高效除磷裝置的保護裝置，所述保護裝置為主動式保護裝置、被動式保護裝置或兩者組合，所述主動式保護裝置包含金屬胚校直機、檢測金屬胚變形量的測距傳感器、自動調(diào)整高效除磷裝置安裝高度的主動避讓機構，所述被動式保護裝置為被動避讓機構，包括限制金屬胚移動的限位器和帶動高效除磷裝置同步移動的導位機構。
【文檔編號】B21B45/08GK103861880SQ201410107147
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權日:2014年3月21日
【發(fā)明者】梅保勝 申請人:福建德興節(jié)能科技有限公司