專利名稱：通過低水壓水噴射進行金屬帶二次除鱗的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱軋過程中對在進入軋制機組的粗軋機架或精軋機架中之前行進的 金屬帶、特別是鋼帶進行除鱗的作業(yè)。
背景技術(shù)：
需提醒的是，該作業(yè)更通常地被稱為“二次除鱗”，其與軋制前在從加熱爐出來的 鋼錠上進行的“一次”除鱗不同。還需指出的是，鋼帶的二次除鱗的目的是從鋼帶表面除去稱為二次的氧化鱗皮， 該氧化鱗皮是鋼帶從爐子出來經(jīng)過一次除鱗之后在自由空氣中停留的過程中由于熱金屬 快速再氧化而形成的。因此在軋制過程中兩次進行除鱗首先是在帶材進入粗軋機前，然后 是帶材進入軋制機組的精軋機之前。為了簡化起見，下面只參照在精軋機入口的二次除鱗 的情況，當(dāng)然對此所描述的內(nèi)容也基本適用于在粗軋機入口的二次除鱗。二次氧化鱗皮一般呈現(xiàn)金屬氧化物附著層的形式，其厚度一般在50i!m到100 um 之間，外觀相當(dāng)不規(guī)則。當(dāng)在精軋機入口二次除鱗提供了這樣的鋼帶該鋼帶在表面上具有 厚度幾乎不超過20 u m-30 u m的均勻殘余氧化皮層以避免在軋輥上的氧化物結(jié)垢時，二次 除鱗是成功的。為此，除鱗作業(yè)主要在于通過噴灑裝置輸送的強大噴射水流沖擊行進中的帶材 的表面，噴灑裝置距離不遠，并且具有一般在130巴-150巴(bar)以上的、甚至在有些情況 下在多于200巴的高壓力下被供水的噴嘴。因此旨在使熱效應(yīng)(在除鱗裝置入口的1100°C 左右的帶材表面溫度幾乎瞬時下降到接近600°C )與大量噴射水流沖擊運動所產(chǎn)生的機械 效應(yīng)結(jié)合，以使氧化皮破裂并通過沖刷效應(yīng)從表面除掉氧化皮。該作業(yè)通常在位于精軋機 架上游約5m并且長度約為lm-2m的氧化皮沖除箱中進行，快速直線行進的鋼帶穿過該氧化 皮沖除箱，并且氧化皮沖除箱掩蔽具有逆流地傾斜十來度的噴嘴的上、下噴灑裝置。盡管二次除鱗是任何包括一熱階段的鋼材加工鏈的必要環(huán)節(jié)(除非希望使軋制 機組整體位于非氧化環(huán)境下——而這顯然幾乎是不被考慮的)，二次除鱗仍是很昂貴的一 項作業(yè)，另外其原因不是在于它需要使用的大量水(所使用的水是再循環(huán)的)而是因為其 所需用的高水壓設(shè)備，因而對此方面，應(yīng)該考慮降低其成本的可能性，特別是在泵和線路的 維護及電的消耗方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對二次除鱗作業(yè)的成本降低問題作出立即可操作性的回答，即一 種與簡單重新布置現(xiàn)有設(shè)備相容的回答，因而其不必然要求重新安裝新的一整套二次除鱗 設(shè)備。因此，本發(fā)明的對象是一種在帶材熱軋過程中對行進的金屬帶特別是鋼帶的二次 除鱗的方法，該方法通過借助具有被供給帶壓水的噴嘴的噴灑裝置在帶材表面噴射水進 行，其特征在于，在不超過30巴(優(yōu)選在10巴以下，但不會降到不足3巴左右)的低水壓下供水給噴嘴；并且，為了保證噴射在待除鱗表面上的水的熱效應(yīng)與采用通常已知的高壓二次除鱗方法得到的熱效應(yīng)(即使帶材氧化表面的溫度降低到600°C左右的帶材冷卻)在 數(shù)量上近似，確定所述噴嘴的尺寸，以便這些噴嘴在帶材上提供的單位面積水流量(d6bit d' eau surfacique)與采用所述高壓方法輸送的單位面積水流量近似。單位面積水流量優(yōu)選大于25001/min/m2，并且有利地為75001/min/m2。本發(fā)明還涉及一種在帶材熱軋過程中對行進的金屬帶、特別是鋼帶進行二次除鱗 的方法，該方法通過借助具有被供給帶壓水的噴嘴的噴灑裝置在帶材表面噴射水進行，其 特征在于，在不超過30巴的低水壓下供水給所述噴嘴；并且，為了保證噴射在待除鱗表面 上的水的熱效應(yīng)與采用通常已知的高壓二次除鱗方法得到的熱效應(yīng)在數(shù)量上近似，調(diào)節(jié)所 述噴嘴，以便通過噴射水冷卻帶材表面所導(dǎo)致的從帶材中提取的熱流密度(HF)與采用已 知的高壓方法所實現(xiàn)的熱流密度近似。在這種情況下，對于900-1100°C間的帶材溫度，從帶材提取的熱流密度(HF)在 6. 5-20MW/m2 之間。有利的是，對于900-1100°C間的帶材溫度，所述熱流密度在10-llMW/m2之間。符合本發(fā)明的方法還可包括可單獨或結(jié)合考慮的不同特征-以低于10巴、但不降到3巴以下的水壓供應(yīng)噴嘴；-本發(fā)明的方法在鋼帶熱軋機組的精軋機架的上游進行；-本發(fā)明的方法在鋼帶熱軋機組的粗軋機架的上游進行。最后，本發(fā)明還涉及行進的金屬帶尤其是鋼帶的二次除鱗設(shè)備，該設(shè)備包括配有 向帶材表面噴射水的噴嘴的噴灑裝置，其特征在于，它包括給噴灑裝置的所述噴嘴“低壓” 供水的裝置。正如毫無疑問可能已經(jīng)了解的，本發(fā)明建立在以下發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，S卩對于有利于 二次除鱗作用，水射流對氧化殼冷卻的熱效應(yīng)要遠大于它們使帶材表面的該氧化殼破碎的 機械作用，或者換句話說，要遠大于強射流對氧化殼沖擊的“高壓清潔”作用——如到此處 人們所持有的觀點。為了說明本發(fā)明方法與傳統(tǒng)高壓方法之間的熱效應(yīng)的該相似性特征，或者將談及 單位面積水流量，當(dāng)然該流量應(yīng)當(dāng)根據(jù)帶材進入除鱗裝置時的溫度進行調(diào)節(jié)，或者將談及 從帶材提取的熱流密度，該熱流密度同時包括帶材溫度的參數(shù)和單位面積水流量的參數(shù)。 但是，無論采用其中的哪種方式來表達和確定本方法的特征，都涉及相同的基本考慮，即使 用低壓，同時保持使用高壓射流所產(chǎn)生的熱效應(yīng)。無論在精軋機架的上游還是粗軋機架的上游，事實上，二次除鱗的成功都在于直 接并且?guī)缀踔慌c待消除的氧化物層的冷卻的熱效應(yīng)相關(guān)，因此這與噴灑裝置噴嘴的供水壓 力無關(guān)。換句話說，在熱效率相等的情況下，使用或不使用高壓射流除鱗所得到的二次除鱗 質(zhì)量將是相同的。為了避免任何混淆，要強調(diào)的是這里使用的表達“冷卻熱效應(yīng)”和“熱效應(yīng)”是等 同的。它們表達這樣的事實帶材在氧化皮沖除箱中逗留的短暫時間中(大約剛剛1秒)， 所涉及的是保證氧化物層的溫度降低到約600°c，且無論在進入該箱子時其溫度如何均如 此。已知的是，通常在軋制機組上可測量到的潛在物理標(biāo)量為所提取的熱流密度。因此，用“低壓”(小于30巴)射流代替習(xí)慣的強射流(100巴及更高)足以保證氧化物殼的熱收縮，熱收縮將表現(xiàn)為該氧化物殼脫離，并通過射流的能量完成氧化物殼脫離， 盡管射流能量不大，但這里足夠使因而通過在表面流動的水的簡單掃除和帶動動作消除氧 化鱗皮的工作變得很容易。根據(jù)本發(fā)明，可利用“低壓”射流實現(xiàn)這些級聯(lián)效應(yīng)，如已經(jīng)說過的，只要低壓射流 保證在帶材上氧化物層的冷卻水平與利用“高壓”射流的相同，實際上是只要簡單地保持帶 材上的冷卻水的單位面積流量就可達到該冷卻水平。因此，用“低壓”供水代替習(xí)慣的“高壓”供水就成為可立即工業(yè)應(yīng)用的方案，以便 因而獲益于極大的經(jīng)濟優(yōu)勢，而不會影響除鱗質(zhì)量。


通過閱讀下面參照隨附圖例的唯一圖頁給出的描述，可以更清楚地了解本發(fā)明， 并且其它的方面和優(yōu)點將更加清楚地體現(xiàn)出來，附圖中-圖1是來自經(jīng)驗的被稱為沸騰曲線的曲線線圖，其表示根據(jù)帶材表面溫度，在精 軋機入口之前利用不同噴射水壓進行的二次除鱗的比較性熱效應(yīng)。該熱效應(yīng)在縱坐標(biāo)上用 提取的熱流面積密度(HF)定量反映，該密度以單位MW/m2 (金屬帶表面面積)表示；-圖2示出在已去除氧化皮的鋼帶的表面溫度范圍(900°C-1050°C )內(nèi)以微米 (ec)表示的氧化皮層殘余厚度表示的該二次除鱗的效用，所述溫度范圍特別根據(jù)精軋機架 中的入口溫度選定。
具體實施例方式在圖1中，參照曲線為曲線A。曲線A來自于傳統(tǒng)的二次除鱗，傳統(tǒng)的二次除鱗借 助在130巴壓力下被供給的噴嘴提供的強大水噴射流進行。另外兩條曲線B和C每個均表 示8巴的“低壓”噴流流，其中之一(曲線B)由利用與“高壓”射流曲線A相等的噴水單位 面積流量、即75001/min/m2進行的試驗而獲得，而另一曲線C是利用以顯著較小的單位面 積流量即15001/min/m2進行的試驗而獲得的。重要的是這里需要重新提到，根據(jù)本發(fā)明，成功的“低壓”二次除鱗的調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)在 于在氧化層中保持熱效應(yīng)與傳統(tǒng)利用“高壓”射流(曲線A)實現(xiàn)的熱效應(yīng)相似。這應(yīng)最 終表現(xiàn)為坯材在進入噴灑箱(例如對于碳鋼一般為iioo°c左右)與進入軋機的精軋機架 (一般為1030°c左右)之間其溫度下降20°C到100°C (根據(jù)要軋制的鋼的牌號)。由于帶材在噴灑裝置下面逗留的時間較短(大約1秒)，為了達到這一點，因此恰 當(dāng)?shù)氖窃谶@些噴灑裝置下面保證這樣的冷卻該冷卻使帶材表面驟然下降到600°C左右， 以便一方面使得氧化殼的冷卻速度足夠地高，以至所產(chǎn)生的氧化物-金屬的不同熱收縮通 過使所述氧化殼盡可能破碎而剝落該氧化殼，并且另一方面在此后從帶材中心向表面的不 可避免的傳熱使帶材表面達到進入精軋機架所需要的溫度。對于圖中三條曲線的參數(shù)選擇，因此用帶材表面的瞬時冷卻的高速度(每秒好幾 百度)所表示的該熱效應(yīng)，已經(jīng)用傳統(tǒng)上通過測量所獲得的物理標(biāo)量表示，該物理標(biāo)量即 軋制過程中通過噴射水從產(chǎn)品中提取的熱流密度(HF，即英文Heat Flux的縮寫)，其是用 單位MW/m2表示的量值。然而，該特征量特別適于確定除鱗設(shè)備的尺寸，因為它與每平方米 帶材的冷卻水流量(單位面積水流量)相關(guān)，該流量本身是一個能很容易從確定除鱗運行中得到的參數(shù)概括說來，一冷卻水面積流量對應(yīng)于一 HF值。因此，如可看到的，參照的“高壓”除鱗(曲線A)的HF在整個灑水作業(yè)中(從 1100°C到600°C的表面溫度)保持恒定于10MW/m2周圍。而在同樣的溫度范圍上，按照本發(fā) 明的“低壓”除鱗的HF在代表曲線B的試驗情況下保持在10-18MW/m2之間，而相應(yīng)地對于 曲線C的情況則保持在6-10MW/m2之間。要指出的是，事實上，HF值利用每個除鱗設(shè)備的固有數(shù)據(jù)進行計算，這里只列舉其 中最重要的冷卻水的溫度(這里對于所有試驗其溫度均為20°C )、噴嘴類型、這些噴嘴的 水的輸出壓力、噴嘴頭與要除鱗的帶材表面之間的距離、以及在噴嘴出口的射流開度角?？梢杂^察到，曲線B和曲線C的總體走勢相同共同上升直到約450°C的帶材表面 溫度；繼之兩者都具有最大值在550-600°C間的隆起，但是這次其強度有差異。然后，這兩 條曲線之間幾乎平行下降直到1100°C，這是試驗帶材進入氧化皮沖除箱的共同溫度。
可以發(fā)現(xiàn)，確切地，正是在所述溫度范圍的該處(更廣泛地1100°C -9000C)，按本 發(fā)明的方法的工業(yè)優(yōu)勢應(yīng)該尤其明顯，因為幾乎所有鋼帶熱軋機組都以帶材進入精軋機架 時帶材溫度介于900-1100°C之間運行。然而，確切地，正是在該溫度范圍內(nèi)，可觀察到高壓參照曲線A與低壓曲線B之間 除鱗質(zhì)量幾乎相等同，當(dāng)然這種等同關(guān)聯(lián)于圖中的HF值(10-llMW/m2)的等同。相反，與此 相比，顯示明顯較小的HF(略小于7MW/m2)的低壓曲線C反映相對較差的除鱗質(zhì)量。實際上，如在工業(yè)試驗工廠進行并記錄在圖2上的試驗所表明的，無論是使用6巴 的BPGSS)配置還是100巴的HP (高壓)配置，正是在該溫度范圍內(nèi)可觀察到獲得一厚度 幾乎不超過23 μ m的很薄的殘余氧化皮層，因此反映出這兩種選擇的除鱗質(zhì)量幾乎相同。需要明確指出的是，已經(jīng)在ISF類型的低碳鋼帶上進行過這些試驗，并且在每種 情況下“噴嘴-鋼帶”的距離都同樣為160mm，每個噴嘴噴射的水流量都相同即1101/min，以 及還有鋼帶行進速度都同樣為60m/min，和噴射水的溫度(20°C )也都相同。已經(jīng)從通過觀 察已除鱗產(chǎn)品的顯微截面測量帶材表面的殘余氧化皮厚度來評價了除鱗效果(縱坐標(biāo))。更廣泛的說，已經(jīng)評價出，符合本發(fā)明的除鱗可以對介于6. 5-20MW/m2之間的從產(chǎn) 品提取的熱流密度進行，而參照單位面積水流量時，就是對于大于25001/min/m2的流量進 行該符合本發(fā)明的除鱗。如上表達的熱流密度在除鱗射流沖擊區(qū)中在坡道下面測量。這里又以數(shù)字支持前面已經(jīng)強調(diào)過的事實，即當(dāng)從“高壓”除鱗轉(zhuǎn)變到符合本發(fā)明 的“低壓”除鱗時，以相對于傳統(tǒng)上實施方法加以保持的熱效率(HF)工作的重要性。實際上，與保持HF相比，需維持的低壓水平的選擇顯得重要性較次，但這當(dāng)然是 只要不使壓力降得太低，即最低3-5巴左右。否則不再能達到需要的單位面積水流量，因此 就不再能達到需要的HF水平(約為10MW/m2)，除非增加噴灑裝置，但卻會存在這樣的危險 性不能再保證氧化物殼從支撐金屬表面脫落所必需的熱收縮作用。相反，利用一可能大于30巴的“低壓”進行工業(yè)化作業(yè)的經(jīng)濟優(yōu)勢在該壓力水平 突然變得模糊，因為其必需的設(shè)備是今天已經(jīng)用于“高壓”的設(shè)備或類似于這樣的高壓使用 的設(shè)備?？梢岳斫獾氖?，本發(fā)明可以很容易地通過利用在低壓下被供給的泵運行而予以實 現(xiàn)，因此節(jié)約能源并降低維護成本，只要根據(jù)需要適配噴嘴構(gòu)形以保證單位面積水流量等于在高壓構(gòu)型下所用的單位面積水流量。實施本發(fā)明方法所使用的噴嘴布置成距帶材的距離與已知的高壓除鱗方法時所 應(yīng)用的距離相同。將注意到與代替高壓噴灑裝置而使用低壓噴灑裝置來實施二次除鱗相關(guān)的其它 附加優(yōu)點，如-可以低成本將低壓力噴灑裝置分段。噴灑裝置的分段允許更合理地進行噴水，即 只噴灑要除鱗的帶材而不噴灑軋制機組的整個寬度，這樣可以節(jié)約水，降低呈環(huán)狀循環(huán)的 水量，因此相應(yīng)降低另外的能源成本；
-可以使用“低壓力”噴灑裝置作為帶材進入精軋機時的帶材熱調(diào)節(jié)啟動器；-噴射水用的噴嘴的磨損較小；_整體降低設(shè)備(泵、閥、管線等)的維護成本。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于上面描述的例子，而是應(yīng)用于多種變型和等同方案。特別 是，需提醒的是，本發(fā)明涉及任何形式的二次除鱗，即去除與環(huán)境空氣接觸的金屬表面發(fā)生 熱氧化作用而預(yù)先形成的氧化皮。
權(quán)利要求
金屬帶尤其鋼帶的二次除鱗方法，該方法是在金屬帶、尤其鋼帶的熱軋過程中，通過借助帶有被供給帶壓水的噴嘴的噴灑裝置向帶表面噴射水，對行進中的金屬帶尤其是鋼帶進行二次除鱗，其特征在于，所述方法在于在不超過30巴的低水壓下供給所述噴嘴；并且，調(diào)節(jié)所述噴嘴，以便通過噴射水冷卻帶表面所導(dǎo)致的從帶中提取的熱流密度(HF)與采用已知的高壓方法所實現(xiàn)的熱流密度近似。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于在900°C-IlOO0C間的帶的溫度，從帶中 提取的熱流密度(HF)介于6. 5-20MW/m2之間。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對于在900°C-1100°c間的帶的溫度，所述熱 流密度介于10-llMW/m2之間。
4.金屬帶尤其是鋼帶的二次除鱗方法，該方法是在金屬帶、尤其鋼帶的熱軋過程中，通 過借助帶有被供給帶壓水的噴嘴的噴灑裝置向帶表面噴射水，對行進中的金屬帶尤其是鋼 帶進行二次除鱗，其特征在于，所述方法在于在不超過30巴的低水壓下供給所述噴嘴；并 且，為了保證噴射在待除鱗表面上的水的熱效應(yīng)與采用通常已知的高壓二次除鱗方法得到 的熱效應(yīng)相近似，調(diào)節(jié)所述噴嘴，以便所述噴嘴在帶上提供的單位面積水流量與采用所述 高壓方法輸送的單位面積水流量相近。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，單位面積水流量大于25001/min/m2。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，單位面積水流量為75001/min/m2。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，以小于10巴、但不降低到3巴 以下的水壓供應(yīng)所述噴嘴。
8.如上述權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，該方法在鋼帶熱軋機組的 精軋機架上游進行。
9.如上述權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，該方法在鋼帶熱軋機組的 粗軋機架上游進行。
10.行進的金屬帶、尤其鋼帶的二次除鱗設(shè)備，該設(shè)備包括配有向帶表面噴射水的噴嘴 的噴灑裝置，其特征在于它包括給所述噴灑裝置的所述噴嘴供水的低壓裝置。
全文摘要
在熱軋過程中通過借助帶有被供以帶壓水的噴嘴的噴灑裝置在帶表面噴水以對行進的金屬帶尤其鋼帶二次除鱗的方法，其特征在于，在不超過30巴的低水壓(優(yōu)選10巴以下但不低于4巴)下供水給噴嘴，并且為保證噴射在待除鱗表面上的水的熱效應(yīng)與用通常已知的高壓二次除鱗方法得到的熱效應(yīng)在數(shù)量上相近，即使帶表面溫度降低到600℃左右的帶冷卻，調(diào)節(jié)噴嘴以便通過噴射水冷卻其表面導(dǎo)致的帶中提取的熱流密度(HF)與采用已知高壓法所實現(xiàn)的熱流密度相近。本發(fā)明適用于任何二次除鱗，既可在軋制機組的精軋機架上游又可在其粗軋機架上游。其對降低除鱗成本帶來立即可操作的回答，即其與重新布置現(xiàn)有工業(yè)設(shè)備相容，因此不需要重新安裝一整套新設(shè)備。
文檔編號C23G3/02GK101821429SQ200880109627
公開日2010年9月1日 申請日期2008年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月21日
發(fā)明者G·迪薩爾, J-L·博雷昂, N·米克萊, P·馬泰, S·米亞洛, V·勒布朗 申請人:安賽樂米塔爾法國公司