CN102794317B - 一种铸坯表面除鳞装置及除鳞方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铸坯表面除鳞装置及除鳞方法，所述除鳞装置包括：钢丸箱，用于容纳钢丸；喷嘴，喷嘴与钢丸箱通过钢丸管道彼此连接；扫水器，与喷嘴相邻地设置，扫水器向铸坯喷射压缩空气。其中，喷嘴还连接到高压水管，由高压水管供应的高压水和由钢丸管道供应的钢丸在喷嘴中混合并一起喷射至铸坯的表面。

Description

一种铸坯表面除鳞装置及除鳞方法
技术领域
本发明属于冶金领域，具体地说，本发明涉及一种高温铸坯轧制前的表面除鳞装置及除鳞方法。
背景技术
随着国民经济的发展，一些高硅、高镍、高合金钢的使用越来越多，而在生产这些钢种的时候，连铸坯从加热炉出来后，高镍钢连铸坯表面的氧化铁皮(即，铁鳞)较粘不易除掉，而高硅钢连铸坯表面的Si和Fe容易在氧化铁皮与钢基间生成层状的Fe2SiO4(铁橄榄石)，其凝固温度为1170℃，在热轧除鳞时界面温度使Fe2SiO4由液相还原成固相，形成熔融状态后便会以楔形侵入氧化铁皮与钢基中，导致氧化铁皮的剥离性不好。要除掉这种氧化铁皮，需要30～40MPa的压力，目前一般除鳞设备压力均30MPa以下。因此Fe0容易残留下来，致使除鳞不彻底。
已经开发了使用高压水除鳞的新的除鳞工艺，连铸坯从加热炉出来后，用高压水的喷射，使铸坯表面氧化铁皮表面急冷，产生很大的收缩，产生内应力，在内应力的作用下氧化铁皮裂纹扩大，并产生翘曲。经高压水流的冲击，在裂纹中高压水的动压力变成流体静压力而侵入氧化铁皮底部，使氧化铁皮从铸坯表面剥落，从而清除了氧化铁皮。然而，该方法的问题在于连铸坯出加热炉温度在1100～1300℃，高压水喷射在连铸坯表面后会形成一层沸腾膜，因此大大减弱了高压水除鳞的效果。
第CN1781667号中国专利申请阐述了一种冷态不锈钢/碳钢的线材、棒材及带钢高压水喷丸除鳞方法；其工艺步骤是：磨料配制-源水净化-混合加压-喷射除鳞。该申请采用高压混合液喷射到钢材表面的除鳞方法，它是一种使钢材表面氧化铁皮与基体分开并剥离下来的物理方法。然而，该方法的问题在于在除鳞过程中残留的水很快就会导致轧材表面再次氧化，并且其采用的砂丸料也容易粘附在轧材表面而不易除去。此外，该方法只能对冷态铸坯进行除鳞，而不能对高温态铸坯进行除鳞。
发明内容
为了解决现有技术中的至少一个问题，本发明的各方面提出了一种经济、方便、有效去除高温连铸坯表面氧化铁皮的方法。利用高速钢丸的冲击力打破沸腾膜，去除高镍、高硅铸坯表面的氧化铁皮，同时利用高速钢丸的冲击力使铸坯表面微裂纹闭合，提高铸坯表面质量，从而最终提高轧材表面质量。
本发明的一方面提供了一种铸坯表面除鳞装置，所述除鳞装置包括：钢丸箱，用于容纳钢丸；喷嘴，喷嘴与钢丸箱通过钢丸管道彼此连接；扫水器，与喷嘴相邻地设置，扫水器向铸坯喷射压缩空气。其中，喷嘴还连接到高压水管，由高压水管供应的高压水和由钢丸管道供应的钢丸在喷嘴中混合并一起喷射至铸坯的表面。
根据本发明的另一方面，铸坯温度可不大于1300℃。
根据本发明的另一方面，喷嘴与铸坯之间的距离可为100mm～300mm，喷嘴与铸坯之间的夹角可为77°～83°，高压水的压力可为20MPa～30MPa。
根据本发明的另一方面，钢丸可采用球形丸料，其大小可为0.05mm～0.15mm。
根据本发明的另一方面，压缩空气的压力可为10MPa～20MPa。
根据本发明的另一方面，所述铸坯表面除鳞装置还可包括设置在铸坯下方的钢丸收集箱，将钢丸收集箱收集的钢丸及水经过沉淀及污水处理后，将钢丸和水循环利用。
本发明的又一方面提供了一种铸坯表面除鳞方法，该方法包括下述步骤：分别供应钢丸和高压水；将混合的高压水和钢丸喷射至铸坯的表面；利用压缩空气去除铸坯表面残留的水和钢丸。
根据本发明的另一方面，可使用喷嘴来喷射混合的高压水和钢丸，喷嘴与铸坯之间的距离可为100mm～300mm，喷嘴与铸坯之间的夹角可为77°～83°，高压水的压力可为20MPa～30MPa。铸坯温度可以不大于1300℃。
根据本发明的另一方面，钢丸可采用球形丸料，其大小可为0.05mm～0.15mm。
根据本发明的另一方面，压缩空气的压力可为10MPa～20MPa。
1 根据本发明的另一方面，所述方法还可包括将钢丸与水收集后进行沉淀及污水处理，以回收钢丸和水。
附图说明
通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其他目的和优点将会变得更加清楚，其中：
图1是根据本发明的铸坯表面除鳞装置的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述根据本发明的铸坯表面除鳞装置和除鳞方法。在附图中示出了本发明的实施例，然而提供这些附图仅仅是为了说明性的目的，而不应将其解释为限制本发明的范围。这些附图使得本公开将是彻底的和完整的，并将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
下面将参照附图描述本发明的示例性实施例。图1是根据本发明的铸坯表面除鳞装置的示意图。
参照图1，根据本发明示例性实施例的铸坯表面除鳞装置包括：钢丸箱1，用于容纳钢丸(未示出)；喷嘴3，喷嘴3与钢丸箱1通过钢丸管道2彼此连接；扫水器4，与喷嘴3相邻地设置，扫水器4能够向铸坯8喷射压缩空气，其中，喷嘴3还连接到高压水管6，由高压水管6供应的高压水和由钢丸管道2供应的钢丸在喷嘴3中混合并一起喷射至铸坯8的表面。其中，铸坯的温度可以不大于1300℃，然而本发明不限于此。
钢丸箱1用于储存并供应钢丸，优选地，钢丸具有较高的硬度且均匀细小，钢丸可以是球形丸料，其粒径可以是0.05mm～0.15mm。优选地，钢丸的粒径可为0.1mm。然而本领域技术人员应当理解，在技术条件允许的情况下，可以使用其他尺寸的钢丸。
钢丸和高压水分别通过钢丸管道2和高压水管6供应到喷嘴3中，并在喷嘴3中彼此混合。混合后的高压水和钢丸通过喷嘴3高速喷射至铸坯8的表面。其中，钢丸猛烈冲击高温铸坯的表面，从而能够改善铸坯表面的裂纹，从而能够提高铸坯表面质量。另一方面，高压水除了能够提供喷射钢丸所需的动能之外，还能够使氧化铁皮由于急冷而收缩，从而产生内应力，因此能够使氧化铁皮更容易地去除。
根据本发明的一个实施例，高压水的压力可为20MPa～30MPa，喷嘴3与铸坯8之间的距离可为100mm～300mm，喷嘴3与铸坯8之间的夹角可为77～83°。优选地，高压水的压力可为25MPa，喷嘴3与铸坯8之间的距离可为150mm，喷嘴3与铸坯8之间的夹角可为80°。高压水管6可连接到任意高压水源，根据本发明的一个实施例，可通过高压泵5向高压水管6供应高压水。
扫水器4用于向铸坯8喷射压缩空气，从而去除铸坯8表面残留的水和钢丸，防止残留的水和钢丸影响铸坯的质量，压缩空气的压力可以是10MPa～20MPa。优选地，压缩空气的压力可以是15MPa。为了缩短残留的水与钢丸在铸坯表面停留的时间，扫水器4可与喷嘴3相邻地设置。扫水器4可连接到任意压缩空气源，根据本发明的一个实施例，可通过高压泵5’向扫水器4供应压缩空气。
根据本发明的一个实施例，铸坯表面除鳞装置还可包括钢丸收集箱7，设置在铸坯8的下方，以回收钢丸，从而能够降低钢丸消耗。可通过人工或自动方式将回收的钢丸清理后输送至钢丸箱1。
根据本发明的另一实施例，还可在铸坯下方设置水回收装置，将收集到的污水进行处理后循环使用。可使用钢丸收集箱7同时收集钢丸和污水，并在钢丸收集箱7中使钢丸与污水沉淀分离。
下面将描述根据本发明示例性实施例的铸坯表面除鳞方法。为了去除铸坯表面的氧化铁皮，根据本实施例的铸坯表面除鳞方法包括下述步骤：分别供应钢丸和高压水；将混合的高压水和钢丸喷射至铸坯的表面；利用压缩空气去除铸坯表面残留的水和钢丸。其中，铸坯的温度可以不大于1300℃，然而本发明不限于此。
钢丸和高压水可分别通过钢丸管道和高压水管道供应。钢丸管道可连接至用于储存钢丸的钢丸箱，高压水管可连接至高压水源，根据本发明的一个实施例，可通过高压泵来提供高压水源。本发明的方法所使用的钢丸具有较高的硬度且均匀细小，钢丸的粒径可以是0.05mm～0.15mm。优选地，钢丸的大小可为0.1mm。然而本领域技术人员应当理解，在技术条件允许的情况下，可以使用其他尺寸的钢丸。
根据本发明的一个实施例，高压水的压力可为20MPa～30MPa，喷嘴与铸坯之间的距离可为100mm～300mm，喷嘴与铸坯之间的夹角可为77～83°。优选地，高压水的压力可为25MPa，喷嘴与铸坯之间的距离可为150mm，喷嘴与铸坯之间的夹角可为80°。
根据本发明的另一实施例，压缩空气的压力可以是10MPa～20MPa。优选地，压缩空气的压力可以是15MPa。可利用压缩空气源来提供压缩空气，根据本发明的一个实施例，可通过高压泵来提供压缩空气。
本发明的方法还可包括回收钢丸的步骤，可利用设置在铸坯下方的钢丸收集箱来收集使用后的钢丸。可通过人工或自动方式将收集到的钢丸清理后输送至钢丸箱，从而实现钢丸的循环使用，以降低生产成本。此外，本发明的方法能够用于对高温态(例如，不大于1300℃)的铸坯进行除鳞，因此能够解决现有技术中难以对高温态铸坯进行除鳞的问题。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，然而本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些实施例进行各种修改和改变，本发明的范围由权利要求书及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种高镍、高硅铸坯表面除鳞装置，其特征在于所述除鳞装置包括：
钢丸箱，用于容纳钢丸；
喷嘴，喷嘴与钢丸箱通过钢丸管道彼此连接；
扫水器，与喷嘴相邻地设置，扫水器向铸坯喷射压缩空气，
其中，喷嘴还连接到高压水管，由高压水管供应的高压水和由钢丸管道供应的钢丸在喷嘴中混合，混合后的高压水和钢丸一起喷射至铸坯的表面，
其中，铸坯温度不大于1300℃，
其中，喷嘴与铸坯之间的距离为100mm～300mm，喷嘴与铸坯之间的夹角为77°～83°，高压水的压力为20MPa～30MPa。
2.如权利要求1所述的铸坯表面除鳞装置，其特征在于钢丸采用球形丸料，其粒径为0.05mm～0.15mm。
3.如权利要求1所述的铸坯表面除鳞装置，其特征在于压缩空气的压力为10MPa～20MPa。
4.如权利要求1所述的铸坯表面除鳞装置，其特征在于所述铸坯表面除鳞装置还包括设置在铸坯下方的钢丸收集箱，将钢丸收集箱收集的钢丸及水经过沉淀及污水处理后，将钢丸和水循环利用。
5.一种高镍、高硅铸坯表面除鳞方法，该方法包括下述步骤：
通过高压水管供应高压水并且通过钢丸管道供应钢丸；
使高压水和钢丸在喷嘴中混合；
将混合的高压水和钢丸喷射至铸坯的表面；
利用压缩空气去除铸坯表面残留的水和钢丸，
其中，铸坯温度不大于1300℃，
其中，使用喷嘴来喷射混合的高压水和钢丸，喷嘴与铸坯之间的距离为100mm～300mm，喷嘴与铸坯之间的夹角为77°～83°，高压水的压力为20MPa～30MPa。
6.如权利要求5所述的方法，其中，钢丸采用球形丸料，其粒径为0.05mm～0.15mm。
7.如权利要求5所述的方法，其中，压缩空气的压力为10MPa～20MPa。
8.如权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括将钢丸与水收集后进行沉淀及污水处理，以回收钢丸和水。
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