一種用于清除金屬管內(nèi)壁鱗皮的射流除鱗裝置及方法
【專利摘要】一種用于清除金屬管內(nèi)壁鱗皮的射流除鱗裝置及方法，其包括，一支撐桿，沿金屬管內(nèi)中心軸線設(shè)置；至少兩個(gè)噴嘴單元，沿支撐桿長(zhǎng)度方向前后設(shè)置，每個(gè)噴嘴單元設(shè)至少兩個(gè)混合射流噴嘴，以支撐桿軸線為圓心向四周發(fā)散的方式沿支撐桿圓周均勻布置，且前后設(shè)置的噴嘴單元的混合射流噴嘴在圓周方向前后錯(cuò)開設(shè)置，形成一個(gè)混合射流噴嘴矩陣，成可覆蓋金屬管內(nèi)壁圓周面的封閉圓形有效除鱗區(qū)。本發(fā)明射流除鱗裝置對(duì)金屬管材內(nèi)壁表面進(jìn)行連續(xù)、高效、穩(wěn)定的綠色除鱗。
【專利說明】一種用于清除金屬管內(nèi)壁鱗皮的射流除鱗裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于射流除鱗技術(shù)，特別涉及一種用于清除金屬管內(nèi)壁鱗皮的射流除鱗裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬材料在熱態(tài)軋制或熱處理過程中會(huì)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(duì)進(jìn)一步加工處理會(huì)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(huì)加速軋輥或拉拔機(jī)的磨損，同時(shí)為該棒材在實(shí)際使用之前的防腐處理帶來了困難；另外，針對(duì)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。
[0003]基于此，金屬管材在完成熱軋成型之后且在進(jìn)入后工藝處理之前，均需要對(duì)其表面鱗皮進(jìn)行徹底清除。
[0004]金屬管材的表面除鱗方式，鑒于成本與生產(chǎn)工藝的成熟性，目前國(guó)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(duì)于管材來說，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(duì)其表面鱗皮的清除。
[0005]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(duì)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、SO2等，直接污染大氣。
[0006]而如果采用噴丸或拋丸方式進(jìn)行除鱗，通常由于管材的內(nèi)表面空間有限，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)果是不僅造成管材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)工藝所要求的內(nèi)壁表面質(zhì)量。
[0007]基于此，為解決管材的表面除鱗問題，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。
[0008]通過查閱相關(guān)專利，也發(fā)現(xiàn)國(guó)外尤其是日本、德國(guó)等冶金技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，其雖然提出了眾多的連續(xù)射流、磨刷除鱗技術(shù)如日本專利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、日本專利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、日本專利JP57142710A、JP57068217A、JP59097711A、以及加拿大的TMW公司自2001年以后公開了一系列的針對(duì)鋼板表面鱗皮的清除技術(shù)，如美國(guó)專利 US20080108281(A1), US20080182486 (Al)以及 US20090227184 (Al)等，另外美國(guó)專利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】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種用于清除金屬管內(nèi)壁鱗皮的射流除鱗裝置及方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬管材內(nèi)壁表面進(jìn)行連續(xù)、高效、穩(wěn)定的綠色除鱗。
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0011]一種用于清除金屬管內(nèi)壁鱗皮的射流除鱗裝置，其包括，一支撐桿，沿金屬管內(nèi)中心軸線設(shè)置；至少兩個(gè)噴嘴單元，沿支撐桿長(zhǎng)度方向前后設(shè)置，每個(gè)噴嘴單元設(shè)至少兩個(gè)混合射流噴嘴，以支撐桿軸線為圓心向四周發(fā)散的方式沿支撐桿圓周均勻布置，且，前后設(shè)置的噴嘴單元的混合射流噴嘴在圓周方向前后錯(cuò)開設(shè)置，形成一個(gè)混合射流噴嘴矩陣，成可覆蓋金屬管內(nèi)壁圓周面的封閉圓形有效除鱗區(qū)。
[0012]進(jìn)一步，所述的噴嘴單元中的混合射流噴嘴之間的發(fā)散夾角的角度為5°?180。。
[0013]又，所述的混合射流噴嘴軸向與支撐桿中心軸線成一角度。
[0014]本發(fā)明用所述射流除鱗裝置的射流除鱗方法，其特征是，將帶噴嘴單元的支撐桿放入金屬管內(nèi)，與金屬管之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該相對(duì)運(yùn)動(dòng)為相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或相對(duì)螺旋運(yùn)動(dòng)；其中，相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)為沿著金屬管中心軸線的相對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)，或其中一方保持靜止，而另一方進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度水平保持在5m/min?100m/min ;如果是相對(duì)螺旋運(yùn)動(dòng)，則是在已有水平相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)附加有相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以是噴嘴單元或金屬管的一方進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；也可以是兩者都進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但旋向相反，但螺旋線轉(zhuǎn)化的最終相對(duì)線速度值為5m/min?100m/min。
[0015]進(jìn)一步，所述的金屬管的中心軸線與水平面之間保持有一定的傾斜角，該傾斜角度值在1°?45°水平；金屬管的中心軸線與水平面的夾角為垂直。
[0016]又，所述的支撐桿的中心軸線與金屬管中心軸線同軸布置，或支撐桿的中心軸線與金屬管中心軸線平行。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0018]本發(fā)明通過混合射流的方式實(shí)現(xiàn)冷態(tài)管材的內(nèi)壁除鱗，相對(duì)傳統(tǒng)的除鱗工藝，具備更加環(huán)保、綠色的除鱗工藝，且生產(chǎn)成本具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；
[0019]本發(fā)明采用特殊的噴嘴布置方式與管材內(nèi)壁的簡(jiǎn)單平直相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式，能實(shí)現(xiàn)內(nèi)壁的均勻、穩(wěn)定的除鱗效果，達(dá)到高效除鱗目標(biāo)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為圖1的側(cè)視圖。
[0022]圖3為圖1的A-A剖視圖。
[0023]圖4為圖1的B-B剖視圖。
[0024]圖5為圖1的C-C剖視圖。【具體實(shí)施方式】
[0025]參見圖1?圖5，本發(fā)明的一種用于清除金屬管內(nèi)壁鱗皮的射流除鱗裝置，其包括，一支撐桿1，沿金屬管100內(nèi)中心軸線設(shè)置；三個(gè)噴嘴單元2、2’、2”，沿支撐桿I長(zhǎng)度方向前后設(shè)置，每個(gè)噴嘴單元2 (噴嘴單元2為例，下同)設(shè)兩個(gè)混合射流噴嘴21、22，以支撐桿I軸線為圓心向四周發(fā)散的方式沿支撐桿I圓周均勻布置，且，前后設(shè)置的噴嘴單元2、2’、2”的混合射流噴嘴在圓周方向前后錯(cuò)開設(shè)置，形成一個(gè)混合射流噴嘴矩陣，成可覆蓋金屬管內(nèi)壁圓周面的封閉圓形有效除鱗區(qū)。
[0026]進(jìn)一步，所述的噴嘴單元2中的混合射流噴嘴21、22之間的發(fā)散夾角的角度為5°?180°。所述的混合射流噴嘴21、22軸向與支撐桿中心軸線成一角度。
[0027]本發(fā)明用所述射流除鱗裝置的射流除鱗方法，其特征是，將帶噴嘴單元2的支撐桿I放入金屬管100內(nèi)，與金屬管100之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該相對(duì)運(yùn)動(dòng)為相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或相對(duì)螺旋運(yùn)動(dòng)；其中，相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)為沿著金屬管中心軸線的相對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)，或其中一方保持靜止，而另一方進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度水平保持在5m/min?100m/min ;如果是相對(duì)螺旋運(yùn)動(dòng)，則是在已有水平相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)附加有相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以是噴嘴單元2或金屬管100的一方進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；也可以是兩者都進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但旋向相反，但螺旋線轉(zhuǎn)化的最終相對(duì)線速度值為5m/min?100m/min。
[0028]進(jìn)一步，所述的金屬管100的中心軸線與水平面之間保持有一定的傾斜角，該傾斜角度值在1°?45°水平；金屬管100的中心軸線與水平面的夾角為垂直。
[0029]又，所述的支撐桿I的中心軸線與金屬管100中心軸線同軸布置，或支撐桿I的中心軸線與金屬管100中心軸線平行。
[0030]以冷態(tài)鋼質(zhì)管材的內(nèi)壁表面除鱗為例:
[0031]金屬管100 (冷態(tài)鋼質(zhì)管材)輸送至布置有多個(gè)噴嘴單元2、2’、2”組成的混合射流除鱗區(qū)域，該噴嘴單元2、2’、2”的每個(gè)單元中均包含8個(gè)混合射流噴嘴，混合射流噴嘴型號(hào)完全一致，且所有混合射流噴嘴I與管材內(nèi)圓周表面的垂直噴射距離均為60mm，同時(shí)各噴嘴單元2、2’、2”中混合射流噴嘴沿管材圓形斷面的圓周方向上呈發(fā)散狀均勻布置，同一噴嘴單元2、2’、2”中的每?jī)蓚€(gè)混合射流噴嘴之間沿?cái)嗝鎴A周方向上的錯(cuò)位角度值為45°，即三個(gè)噴嘴單元2、2’、2”重疊時(shí)，通過重疊方向視圖可知三個(gè)噴嘴單元2、2’、2”重疊后的每?jī)蓚€(gè)相鄰混合射流噴嘴之間沿?cái)嗝鎴A周方向的錯(cuò)位角度值為15°。
[0032]如此，管材型號(hào)為內(nèi)徑為600mm的空心鋼管，當(dāng)管材4以水平速度10m/min沿軸線方向平直運(yùn)動(dòng)時(shí)，且所有噴嘴單元均以壓力50Mpa進(jìn)行噴射且保持靜止不動(dòng)，如此，當(dāng)管材內(nèi)壁完全通過所有噴嘴單元之后，則管材內(nèi)壁即實(shí)現(xiàn)了鱗皮完全清除。
[0033]本發(fā)明充分利用混合射流除鱗效果與管材的截面特性，通過這種高壓射流的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)管材的連續(xù)式高速除鱗。由于本專利所采用技術(shù)已經(jīng)成熟，可以實(shí)施，推廣應(yīng)用完全可行。
【權(quán)利要求】
1.一種用于清除金屬管內(nèi)壁鱗皮的射流除鱗裝置，其特征在于，包括， 一支撐桿，沿金屬管內(nèi)中心軸線設(shè)置； 至少兩個(gè)噴嘴單元，沿支撐桿長(zhǎng)度方向前后設(shè)置，每個(gè)噴嘴單元設(shè)至少兩個(gè)混合射流噴嘴，以支撐桿軸線為圓心向四周發(fā)散的方式沿支撐桿圓周均勻布置，且，前后設(shè)置的單元的混合射流噴嘴在圓周方向前后錯(cuò)開設(shè)置，形成一個(gè)混合射流噴嘴矩陣，成可覆蓋金屬管內(nèi)壁圓周面的封閉圓形有效除鱗區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于清除金屬管內(nèi)壁鱗皮的射流除鱗裝置，其特征在于，所述的噴嘴單元中的混合射流噴嘴之間的發(fā)散夾角的角度為5°~180°。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用于清除金屬管內(nèi)壁鱗皮的射流除鱗裝置，其特征在于，所述的混合射流噴嘴軸線與支撐桿中心軸線成一角度，該角度值范圍45°~135°之間。
4.一種用如權(quán)利要求1所述的射流除鱗裝置的射流除鱗方法，其特征是，將帶噴嘴單元的支撐桿放入金屬管內(nèi)，與金屬管之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該相對(duì)運(yùn)動(dòng)為相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)或相對(duì)螺旋運(yùn)動(dòng)；其中，相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)為沿著金屬管中心軸線的相對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)，或其中一方保持靜止，而另一方進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度水平保持在5m/min~100m/min ;如果是相對(duì)螺旋運(yùn)動(dòng)，則是在已有水平相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)附加有相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該勻速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以是噴嘴單元或金屬管的一方進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；也可以是兩者都進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但旋向相反，但螺旋線轉(zhuǎn)化的最終相對(duì)線速度值為5m/min~100m/min。
5.如權(quán)利要求4所述的射流除鱗方法，其特征是，所述的金屬管的中心軸線與水平面之間保持有一定的傾斜角，該傾斜角度值在1°~45°水平；或，金屬管的中心軸線與水平面的夾角為垂直。
6.如權(quán)利要求4所述的射流除鱗方法，其特征是，所述的支撐桿的中心軸線與金屬管中心軸線同軸布置，或支撐 桿的中心軸線與金屬管中心軸線平行。
【文檔編號(hào)】B21B45/08GK103894430SQ201410127595
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】段明南 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司