CN103418625A

CN103418625A - 一种金属棒、线材表面射流除鳞系统及方法

Info

Publication number: CN103418625A
Application number: CN2012101674356A
Authority: CN
Inventors: 段明南
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-12-04

Abstract

一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞系统，包括用于实现棒、线材（111、211）外表面的鳞皮清除的喷射混合射流的喷嘴单元，其特征在于，所述用于实现棒、线材（111、211）外表面的鳞皮清除的喷射混合射流的喷嘴单元包括第一－第五的喷嘴单元（A、B、C、D、E），所述第一－第五喷嘴单元周向布置于金属棒、线材（111、211）的四周外侧。本发明依托混合射流喷嘴的多个单元串联与特殊布置方式，实现棒、线材表面鳞皮的连续化高效清除，并依托串联的水冲洗喷射单元与压缩空气烘干单元，实现对除鳞后的棒、线材表面进行快速冲洗与烘干，确保棒、线材表面完全满足后工序对表面的处理要求。

Description

一种金属棒、线材表面射流除鳞系统及方法

技术领域

本发明涉及金属表面清洗技术领域，具体地，本发明涉及一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞系统及方法，所述金属棒、线材表面射流除鳞系统及方法主要用于实现对冷态金属棒、线材进行连续性射流除鳞，在金属棒、线材保持足够张力的条件下，利用多组不同布置方式的混合射流喷嘴对棒、线材表面进行混合射流喷射，利用高速射流进行表面磨削、清理，并紧跟着进行高压水冲洗及对除鳞后的棒、线材表面进行快速冲洗与烘干，确保棒、线材表面完全满足后工序对表面的处理要求。

背景技术

金属材料在热态轧制或热处理过程中会在表面形成一层由金属氧化物组成的致密覆盖物，俗称“鳞皮”。该鳞皮的存在对进一步加工处理会造成如下所述的影响:

一方面使材料的表面裂缝不易被提前发现,从而使加工出的成品存在质量问题;另一方面，易将鳞皮压入金属表面,造成表面质量问题。此外,坚硬的氧化物的存在还会加速轧辊或拉拔机的磨损。因此进入冷轧机前的钢板表面鳞皮去除工序为冷轧产线上必备的工序之一。

针对于表面鳞皮的影响，国内外生产企业均采用化学湿法进行清洗的加工方式来清除板带表面的附着鳞皮，对于棒、线材来说，其通常采用硫酸、盐酸及氢氟酸等强酸性溶液或利用压缩空气产生的高速喷丸、离心机产生的抛丸等方式，来实现对其表面鳞皮的清除。

这些方法中的化学湿法酸洗工艺，其生产环境恶劣，且因为生产而产生的大量残酸必须进行循环再生处理，目前算再生工艺也必然产生对应的废气排放，其排放的废气中含有大量的酸性、腐蚀性成分，如HCL、SO2等，直接污染大气。

而如果采用喷丸或抛丸方式进行除鳞，不仅存在表面无法完全清理干净的同时，还带来了大量的粉尘污染，造成工艺生产车间的工作环境同样十分恶劣，且效果不佳，无法达到后续工艺所要求的表面质量。

基于此，为解决上述化学方法清洗所带来的严重环境污染问题,科研工作者进行了大量的研究,开发了多种技术,以替代这种化学方法去除金属表面的鳞皮。如电解除鳞、所述方法包括，例如，电解研削除鳞、放电除鳞、电子束除鳞、激光除鳞、研磨除鳞、抛丸除鳞、反复弯曲除鳞以及上述不同方法组合的除鳞方法。其中尤以高压射流除鳞技术发展最快，其工业化进程也越发明显。

然而这种射流方法因为特有的除鳞方式，造成此法除鳞后的鳞皮表面还存在如下主要问题：

1）因为射流直接与金属板面进行除鳞处理，而板面抖动、鳞皮组织的不均匀等均会直接造成射流对板面除鳞效果的不一致；

2）除鳞速度较慢，无法实现革命性的提高；

但在处理射流除鳞后的金属板面的处理有效性方面尚存在有待提高之处。

基于此，为解决棒、线材的表面除鳞问题,科研工作者进行了大量的研究,研制了多种技术和设备,以替代这种化学方法去除金属表面的鳞皮，如电解除鳞、电解研削除鳞、放电除鳞、电子束除鳞、激光除鳞、研磨除鳞、反复弯曲除鳞以及上述不同方法组合的除鳞方法。这些方法在这些年的发展过程中，其中高压水射流除鳞技术发展最快，其工业化进程也越发明显。

通过查阅相关专利，也发现国外尤其是日本、德国等冶金技术发达国家，其虽然提出了众多的连续射流、磨刷除鳞技术如日本JP06108277A公开了在连续冷轧线上采用喷酸与刷辊组合使用的除鳞工艺、日本JP55034688A公开了一种联合PV轧制破鳞—混合磨料高压射流除鳞方式、日本JP57142710A、JP57068217A、日本JP59097711A、以及加拿大的TMW公司自2001年以后公开了一系列的针对钢板表面鳞皮的清除技术US20080108281(A1)、US20080182486(A1)以及US20090227184(A1)等，通过查阅相关专利，也发现国外尤其是日本、德国等冶金技术发达国家，其虽然提出了众多的有关连续射流、磨刷除鳞技术的专利或专利申请技术，如日本JP06108277A公开了在连续冷轧线上采用喷酸与刷辊组合使用的除鳞工艺、日本JP55034688A公开了一种联合PV轧制破鳞—混合磨料高压射流除鳞方式、日本JP57142710A、JP57068217A、日本JP59097711A、以及加拿大的TMW公司自2001年以后公开了一系列的针对钢板表面鳞皮的清除技术US20080108281(A1)、US20080182486(A1)以及US20090227184(A1)等，另外，如美国US5388602、日本专利JP05092231A、JP09085329A以及JP2002102915等专利或专利申请技术方案，等均没有提出一种有效处理棒、线材的表面鳞皮清除的技术。

发明内容

为克服上述问题，本发明的目的在于：提供一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞系统及方法，所述金属棒、线材表面射流除鳞系统及方法能实现对冷态金属棒、线材的外表面进行连续、高效、稳定的绿色除鳞技术。

本发明依托混合射流喷嘴的多个单元串联与特殊布置方式，实现棒、线材表面鳞皮的连续化高效清除，并依托串联的水冲洗喷射单元与压缩空气烘干单元，实现对除鳞后的棒、线材表面进行快速冲洗与烘干，确保棒、线材表面完全满足后工序对表面的处理要求。

为达到上述目的，本发明提供一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞系统及方法，所述金属棒、线材表面射流除鳞系统的技术方案如下：

一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞系统，包括用于实现棒、线材111、211外表面的鳞皮清除的喷射混合射流的喷嘴单元，其特征在于，所述用于实现棒、线材111、211外表面的鳞皮清除的喷射混合射流的喷嘴单元包括第一－第五的喷嘴单元A、B、C、D以及E，所述喷嘴单元A、B、C、D以及E周向布置于金属棒、线材111、211的四周外表面。

根据本发明所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞系统，其特征在于，还包括至少一组用于对棒、线材111、211进行支撑、夹持的支撑辊组2。

根据本发明所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞系统，其特征在于，包括至少一个用于对棒、线材111、211表面进行冲洗的冲洗喷嘴单元41，利用冲洗射流42实现对棒、线材111、211除鳞后的表面进行冲洗。

根据本发明所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞系统，其特征在于，还包括至少一个压缩空气烘干单元5，用于实现对棒、线材111、211表面的残留水渍进行烘干处理。

本发明的所述金属棒、线材表面射流除鳞方法的技术方案如下：

一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，包括用于实现棒、线材111、211外表面的鳞皮清除的喷射混合射流的喷嘴单元，其特征在于，所述用于实现棒、线材111、211外表面的鳞皮清除的喷射混合射流的喷嘴单元包括第一－第五的喷嘴单元A、B、C、D以及E，所述喷嘴单元A、B、C、D以及E周向布置于金属棒、线材111、211的四周外表面。

根据本发明所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，还包括至少一组用于对棒、线材111、211进行支撑、夹持的支撑辊组2。

根据本发明所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，包括至少一个用于对棒、线材111、211表面进行冲洗的冲洗喷嘴单元41，利用冲洗射流42实现对棒、线材111、211除鳞后的表面进行冲洗。

根据本发明所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，还包括至少一个压缩空气烘干单元5，用于实现对棒、线材111、211表面的残留水渍进行烘干处理。

根据本发明所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，所述喷射除鳞单元（如A）通常由多个子单元（如A1、A2）组成，各子单元沿着金属棒、线材工艺走向方向进行串联布置；每个子单元分别负责对金属棒、线材111截面上的部分区域进行鳞皮清除，然而所有子单元通过串联布置实现对截面所有区域的鳞皮清除；

根据本发明所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，所述子单元可特别说明为：各子单元中的各个射流喷嘴布置方式是以金属棒、线材的轴心为中心向四周发散（参照图2～图6所示），每个子单元A1、A2中的数量值由1个至5个不等，各子单元的喷嘴数量通常一致,但设置位置交错；

根据本发明所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，所述除鳞单元的混合射流喷嘴32喷出的射流31中通常包括有至少一种喷射介质，介质中至少包括水（H2O），同时还可以包括有另一种固体介质，该介质为细小的砂状硬质磨粒料，该砂状硬质磨粒料具体详细说明可包括天然的刚玉类磨料（如棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉等）、碳化物磨料（如黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硼等）、钢丸、钢丝切丸等金属加工丸类。

根据本发明所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，所述除鳞对象金属棒、线材111、211通常为直径不低于5mm的圆形及其它截面的长条状金属制品。

根据本发明所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，所述除鳞单元中喷嘴32喷射的压力及砂状硬质磨粒料粒度范围通常因为喷射对象的不同而略有不同，其水介质的喷射压力在5Mpa～80Mpa之间，另一种砂状硬质磨粒料的粒度范围在10目～120目之间。

根据本发明所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，粗糙度要求在5um以下时，所述砂状硬质磨粒料的粒度范围为100目或更细，如果粗糙度在10um以下时，则所述砂状硬质磨粒料的粒度范围粒度范围在60目或更细。

根据本发明，所述喷嘴的喷射压力范围在5Mpa～30Mpa之间。优选的是，所述喷嘴的喷射压力在5－10Mpa。

根据本发明，其特征在于，所述砂状硬物颗粒粒度范围在50目～80目之间。

本发明的优点如下：

1）通过混合射流的方式实现连续除鳞，相对传统的除鳞工艺，具备更加环保、绿色的除鳞工艺，且生产成本具备更强的竞争优势；

2）采用多个混合射流喷嘴的特殊布置以及多个射流单元的串联布置，实现棒、线材的高速、连续的全外表面的鳞皮清除，具备更高的除鳞产能；

3）利用后续的高压水冲洗与烘干处理，确保除鳞后的棒、线材具备干燥、清洁的表面质量，满足下工序对表面的质量要求。

附图说明

图1为本发明的金属棒、线材进行连续射流除鳞的工艺布置图。

图2A,B,C分别为本发明的金属棒、线材进行连续射流除鳞实施例之一的喷嘴分布及各喷嘴单元的设置位置示意图。

图3A,B,C,D分别为本发明的金属棒、线材进行连续射流除鳞实施例之一的喷嘴分布及各喷嘴单元的设置位置示意图。

图4A,B,C,D,E分别为本发明的金属棒、线材进行连续射流除鳞实施例之一的喷嘴分布及各喷嘴单元的设置位置示意图。

图5A,B,C分别为本发明的金属棒、线材进行连续射流除鳞实施例之一的喷嘴分布及各喷嘴单元的设置位置示意图。

图6A,B,C,D分别为本发明的金属棒、线材进行连续射流除鳞实施例之一的喷嘴分布及各喷嘴单元的设置位置示意图。

图中，111除鳞前棒、线材、112除鳞后棒、线材、113冲洗后的棒、线材、114除鳞且吹扫烘干后的棒、线材、211大口径棒线材、2支承辊、31混合射流、32混合喷嘴、41冲洗喷嘴、42冲洗射流、5压缩空气吹扫单元。

具体实施方式

如上所述，本案公开的棒、线材连续射流除鳞工艺其具体如图1～图6所示，为保证本案公开的除鳞工艺具有良好的效果，其主要采用以下几个措施：

1）射流除鳞单元A中的金属棒、线材111/211必须具有一定张力水平；

2）射流除鳞单元A中必须有多个子单元A1、A2在工艺线长度上进行串联布置，以实现棒、线材111、211截面上完全除鳞；

3）每个子单元A1、A2中的喷嘴都以棒、线材111、211中心轴为中心向四周发散式分布，即每个子单元A1、A2负责棒、线材111、211截面的一部分区域的鳞皮清除，通过多个单元A1、A2的串联实现截面完全除鳞。

具体地，冷态金属棒、线材111（温度不高于200℃的金属棒、线等）通过辊道2输送至喷射除鳞子单元A1的入口，在前后机组的张力作用下实现金属棒、线材111保持张紧，同时在支撑辊组2的作用下实现金属棒、线材111的稳定，此时当金属棒、线材111处于喷射除鳞子单元A1位置时，喷射除鳞子单元A1的喷嘴32喷射出高速的混合射流31，高速混合射流31直接撞击金属棒、线材111外表面，实现其外表面鳞皮破裂、剥离，从而达到清除的目的。如此，喷射除鳞子单元A1仅能实现金属棒、线材111外表面圆周上的局部鳞皮，在金属棒、线材111外圆的整体周长上还存在一部分鳞皮没有清除。因此当金属棒、线材111完成A1子单元除鳞之后，立刻通过支撑辊2进入下一个除鳞子单元A2，此时子单元A2通过喷嘴的错位布置，实现对金属棒、线材111截面圆周上的没有清除部分进行鳞皮清除，如此，金属棒、线材111除鳞之后变为表面没有鳞皮的112。

当金属棒、线材112通过支撑辊2进入射流冲洗单元41，射流冲洗单元41通过喷射而出的冲洗射流42实现对金属棒、线材112的表面冲洗，然后通过压缩空气吹扫单元5实现对棒、线材113表面的吹扫烘干，即完成了对棒、线材112除鳞后表面的清理，制造出满足后工艺需求的棒、线材114。

所述喷射除鳞单元A通常由多个子单元A1、A2组成，各子单元沿着金属棒、线材工艺走向方向进行串联布置；每个子单元A1、A2分别负责对金属棒、线材111截面上的部分区域进行鳞皮清除，然而所有子单元A1、A2通过串联布置实现对截面所有区域的鳞皮清除；

所述子单元A1、A2可特别说明为：各子单元A1、A2中的各个射流喷嘴布置方式是以金属棒、线材的轴心为中心向四周发散（参照图2～图6所示），每个子单元A1、A2中的喷嘴数量值由1个至多个不等，各子单元A1、A2的喷嘴数量通常相对一致；

所述除鳞单元A的混合射流喷嘴32喷出的射流31中通常包括有至少一种喷射介质，介质中至少包括水（H2O），同时还可以包括有另一种固体介质，该介质为细小的砂状硬质磨粒料，该砂状硬质磨粒料具体详细说明可包括天然的刚玉类磨料（如棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉等）、碳化物磨料（如黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硼等）、钢丸、钢丝切丸等金属加工丸类；

所述除鳞对象金属棒、线材111、211通常为直径不低于5mm的圆形及其它截面的长条状金属制品；

所述除鳞单元A中喷嘴32喷射的压力及介质粒度范围通常因为喷射对象的不同而略有不同，其水介质的喷射压力通常在5Mpa～80Mpa之间，另一种砂状硬质磨粒料的粒度范围通常在10目～120目之间。

优选的是，所述砂状砂状硬质磨粒料粒度范围在50目～80目之间。

优选的是，所述水介质的喷射压力在45Mpa～65Mpa之间。

本案以冷态钢质棒、线材的表面除鳞为实施例，具体实施方式如下:

实施例1：冷态钢质线材111通过辊道2输送至布置由三个混合喷嘴32的子单元A1的入口，子单元A1中的三个喷嘴32以线材111的中心轴为中心点向四周发散，呈中心对称布置。三个喷嘴32的各自夹角为120°（参见图2），如此通过A1子单元之后，线材111的截面上三个圆弧部分完成了鳞皮清除，剩下三个圆弧面还没有除鳞，如此当线材111由支撑辊道2进入第二个子单元A2，子单元A2的喷嘴32同样各自呈120°角周向布置，但其整体布置形式与A1的整体布置形式正好错位60°，即实现了圆周上的补偿，确保线材111未除鳞的三段圆弧面正好在A2子单元完成鳞皮清除。如此，当线材111由A2子单元输出之后，顺次通过射流冲洗单元41与压缩空气吹扫但会员5，如此即完成了线材111的鳞皮清除。

实施例2：参见图3所示，本实施例相对于以上实施例不同点在于本实施例中的除鳞单元B由三个子单元B1、B2、B3组成，且各子单元B1、B2、B3内的喷嘴布置形式同样为120°周向散开式布置，然而三个子单元B1、B2、B3布置形式差异在于各自之间错位角度为40°。

实施例3：参见图4所示，本实施例相对于以上实施例不同点在于本实施例中的除鳞单元C由四个子单元C1、C2、C3以及C4组成，且各子单元C1、C2、C3以及C4内的喷嘴布置形式同样为120°周向散开式布置，然而四个子单元C1、C2、C3以及C4的布置形式差异在于各自之间错位角度为30°。

实施例4：参见图5所示，本实施例相对于以上实施例不同点在于本实施例的除鳞对象为截面直径相对较大的棒材211，同时除鳞单元D由两个子单元D1、D2组成，且各子单元D1、D2内的喷嘴布置形式为四个喷嘴以90°向四周散开布置，两个子单元D1、D2的布置形式差异在于各自之间错位角度为45。

实施例5：参见图6所示，本实施例相对于以上实施例不同点在于本实施例的除鳞对象同样为截面直径相对较大的棒材211，同时除鳞单元D由三个子单元D1、D2以及D3组成，且各子单元D1、D2、D3内的喷嘴布置形式均为四个喷嘴以90°向四周散开布置，三个子单元D1、D2、D3的布置形式差异在于各自之间错位角度为30°。

以上借助于具体实施例描述了本发明专利的具体实施方式，但是应该理解的是，这里具体的描述不应理解为对本发明的实质和范围的限定，该发明不仅适用于金属棒、线材的连续式表面除鳞，同样也可运用于金属管状物、非金属棒、线状物的连续表面处理上，所有这些本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例作出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

本发明充分利用混合射流除鳞效果与棒、线材的截面特性，通过这种高压射流的方式来实现对棒、线材的连续式高速除鳞。由于本专利所采用技术已经成熟，可以实施，推广应用完全可行。另一方面，本专利能很好的适应公司对冶金生产的环保要求以及进一步提升产品竞争力的要求，提高冶金企业的节能减排的能力。因此，本发明在冷轧生产领域具有广阔的应用前景。

Claims

1.一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞系统，包括用于实现棒、线材（111、211）外表面的鳞皮清除的喷射混合射流的喷嘴单元，其特征在于，

所述用于实现棒、线材（111、211）外表面的鳞皮清除的喷射混合射流的喷嘴单元包括第一－第五的喷嘴单元（A、B、C、D、E），所述第一－第五喷嘴单元（A、B、C、D、E）周向布置于金属棒、线材（111、211）的四周外侧，

所述混合射流选自水或水和细小的砂状硬质磨粒料的混合物。

2.如权利要求1所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞系统，其特征在于，所述系统还包括至少一组用于对棒、线材（111、211）进行支撑、夹持的支撑辊组（2）。

3.如权利要求1所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞系统，其特征在于，所述系统还包括至少一个用于对棒、线材（111、211）表面进行冲洗的冲洗喷嘴单元（41），利用冲洗射流（42）实现对棒、线材（111、211）除鳞后的表面冲洗。

4.如权利要求1所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞系统，其特征在于，所述系统还包括至少一个压缩空气烘干单元（5），用于实现对棒、线材（111、211）表面的残留水渍进行烘干处理。

5.一种金属棒、线材表面射流除鳞方法的技术方案如下：

一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，包括用于实现棒、线材（111,211）外表面的鳞皮清除的喷射混合射流的喷嘴单元，其特征在于，

所述用于实现棒、线材（111,211）外表面的鳞皮清除的喷射混合射流的喷嘴单元包括第一－第五的喷嘴单元（A、B、C、D、E），所述喷嘴单元（A、B、C、D、E）周向布置于金属棒、线材（111,211）的四周外侧，

6.如权利要求5所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，还包括至少一组用于对棒、线材（111,211）进行支撑、夹持的支撑辊组（2）。

7.如权利要求5所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，包括至少一个用于对棒、线材（111,211）表面进行冲洗的冲洗喷嘴单元（41），利用冲洗射流（42）实现对棒、线材（111,211）除鳞后的表面进行冲洗。

8.如权利要求5所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，还包括至少一个压缩空气烘干单元（5），用于实现对棒、线材（111,211）表面的残留水渍进行烘干处理。

9.如权利要求5所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，所述第一－第五的喷嘴单元分别由多个子单元组成，各子单元沿着金属棒、线材工艺走向方向进行串联布置；每个子单元分别负责对金属棒、线材（111,211）截面上的部分区域进行鳞皮清除。

10.如权利要求5所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，所述子单元中的各个射流喷嘴布置方式是以金属棒、线材的轴心为中心向四周发散，各子单元中的射流喷嘴数量由1个至多5个不等，各子单元的中的射流喷嘴数一致，但设置位置交错。

11.如权利要求5所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，所述除鳞单元的混合射流喷嘴（32）喷出的射流的喷射介质，选自括水（H2O）或水（H2O）和细小的砂状硬质磨粒料，即硬质磨粒料的混合物，所述细小的砂状硬质磨粒料选自天然的刚玉类磨料，如棕刚玉、白刚玉、单晶刚玉、碳化物磨料，如黑碳化硅、绿碳化硅、碳化硼、钢丸、钢丝切丸的金属加工丸类。

12.如权利要求5所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，所述除鳞对象金属棒、线材（111,211）为直径不低于5mm的圆形或其它截面的长条状金属制品。

13.如权利要求5所述一种冷态金属棒、线材表面射流除鳞方法，其特征在于，所述除鳞单元中喷嘴喷射的水介质的喷射压力在5Mpa～80Mpa之间，另一种砂状硬质磨粒料的粒度范围通常在10目～120目之间。