CN103658204B - 一种射流清洗喷嘴的布置方法 - Google Patents

Abstract

一种射流清洗喷嘴的布置方法，沿金属板带长度方向平行均布若干排喷嘴，每排中各喷嘴之间等距布置，相邻的两排喷嘴沿金属板带宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵；各喷嘴均垂直于金属板带的运行方向，喷嘴距离金属板带表面的垂直距离相等。本发明能灵活控制喷嘴，通过喷嘴相互之间几何关系的变化来实现对不同宽度规格、不同除鳞速度要求的金属板带进行高效、连续的表面除鳞，杜绝规格切换中的能源、水资源的浪费，同时杜绝上下喷嘴出现对射的现象，对射流除鳞的喷嘴布置方式进行灵活、高效的控制。

Description

一种射流清洗喷嘴的布置方法

技术领域

本发明涉及射流清洗技术，特别涉及一种射流清洗喷嘴的布置方法，主要用于连续对不同宽窄规格的冷态热轧钢板表面的腐蚀层、粘着物等进行连续性清除，确保不同宽度规格带钢在进行连续除鳞时能始终保证在整个板面宽度上的鳞皮能有效清除干净，杜绝表面存在局部鳞皮残留，提高射流式除鳞的灵活性与效果。

背景技术

采用射流对金属表面进行除鳞时，因为金属板带的宽度值较大，采用单个喷嘴进行除锈或除鳞时通常难以实现宽度上的全覆盖，故此通常在金属板带的宽度方向上连续错位布置有多个同型号、同样几何固定方式的喷嘴，如此即确保金属板带在通过喷嘴覆盖区域时能实现均匀、稳定的除鳞。然而对于连续式除鳞生产线，为提高除鳞效率、确保连续式除鳞，通常是将各卷金属板带打开之后将各卷之间的头尾进行快速焊接，达到一种无头式的无限长度金属板卷，从而能始终保证后续工艺段的连续供料，这种工艺方式可称为连续除鳞(或连续式金属表面处理)。

这种连续式除鳞因为各个板卷的宽度规格、厚度规格都有一定程度的差异，如某钢铁公司的连续酸轧线，其来料的钢板宽度规格在550～1050mm之间频繁切换，如此频繁切换的宽度值对于传统的酸洗除鳞，其除鳞稳定性能很轻松的获得保证，而对于采用射流式物理除鳞工艺，则带来了巨大的影响。这种影响主要体现在以下几个方面：

1、建立的喷嘴数量必须以宽度最宽的规格为对象，所需布置的喷嘴数量众多。

2、在处理窄规格板带时，边部超过板宽的喷嘴仍然会继续喷射，造成巨大电能、水资源的浪费。

3、超过板宽的喷嘴因为在板带的正反面均对称布置，其喷射时会相互面对面的进行直射，巨大的喷射力会直接造成两者相互破坏，严重降低喷嘴的使用寿命。

基于以上问题，现有技术中针对性地设计了不同解决方法：如日本专利JP55100814A采用一种倾斜布置的方式，其目的是当板宽规格切换时，基于变宽或变窄对整个宽面布置的喷嘴进行整体倾斜，以保证清洗面的全覆盖，然而这种布置方式对喷嘴射流的强度分布有着非常严格要求，因为倾斜角度变化后，其原有的强度均匀分布规律即被打破，每个喷嘴的强度分布特性都不能严格满足倾斜不同角度时强度均匀分布，且各个喷嘴的射流不相互干涉。

也有现有技术针对喷嘴布置所提出的方案，例如高压水清除热轧鳞皮、连铸坯的冷却等，其喷嘴的布置主要还是采用传统的最大宽度规格平直布置的方式。

发明内容

本发明的目的是设计一种射流清洗喷嘴的布置方法，能灵活控制喷嘴，通过喷嘴相互之间几何关系的变化来实现对不同宽度规格、不同除鳞速度要求的金属板带进行高效、连续的表面除鳞，杜绝规格切换中的能源、水资源的浪费，同时杜绝上下喷嘴出现对射的现象，对射流除鳞的喷嘴布置方式进行灵活、高效的控制。

具体地，本发明的一种射流清洗喷嘴的布置方法，沿金属板带长度方向平行均布若干排喷嘴，每排中各喷嘴之间等距布置，相邻的两排喷嘴沿金属板带宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵；各喷嘴均垂直于金属板带的运行方向，喷嘴距离金属板带表面的垂直距离相等。

进一步，同排内相邻喷嘴的射流不发生相互干涉。

相邻的两排喷嘴在金属板带长度方向即前后喷嘴之间不发生射流相互干涉。

在金属板带宽度方向即X向，每排喷嘴中喷嘴之间间距为2a；相邻的两排喷嘴之间在板宽方向的喷嘴间距为a。

在金属板带运行方向即Y向，相邻的两排喷嘴的排间距为b，该b值必须满足相邻的两排喷嘴射流不干涉。所述的喷嘴距离金属板带表面的垂直距离相等。

当产线的金属板带的宽度发生变化，产生清洗的宽度范围内的某一目标宽度的金属板带时，为确保所有喷嘴均能对板面进行有效除鳞，喷嘴做如下调整：

在板面垂直方向即Z向，移动距离为△c，设定以靠近金属板带的方向为负向移动，此时△c值为负值；远离板面的方向为正向移动，此时△c值为正值，则计算公式为：

Δc＝{[(L₁-L₀)×ctgγ]/2n}·(1-K)

式中：

L₀—设定金属板带的基础宽度值mm；

L₁—金属板带的调整目标宽度值mm；

γ—喷嘴的射流对称剖面的单边发散角，由喷嘴属性决定，为喷嘴的射流发散角α的1/2，单位：度；

n—单排喷嘴的喷嘴总数量；

K—喷嘴射流特性补偿系数-0.5～0；

板带宽度方向即X向，各排喷嘴各自以板宽中线为对称中心，喷嘴向板宽中心收拢，每排各喷嘴的两两之间距离发生变化，变化量为2△a，其具体值的定义方式为：

$\mathrm{\Δ}a=\frac{1}{2}\·(L_1-L_0)/(n-1).$

进一步，所述相邻的两排喷嘴沿金属板带长度方向成平行排列一列以上形成一个可单独调整的纵向喷嘴单元。

所述喷嘴的射流发散角α为：0＜α＜45°。

所述的喷嘴轴线处于一个平行于金属板带走带方向且垂直于金属板带的平面中；且，该喷嘴轴线与金属板带的垂直线之间具有一夹角β，其取值范围为0＜β＜50°。

所述的喷嘴中同时通入两种介质，一种为液态水，另一种为硬物颗粒。

本发明在需要清洗的最宽规格的金属板带进入射流除鳞单元后，喷嘴单元会依据各个喷嘴的清洗面强度分布、各个喷嘴射流影响范围进行均匀分布，其目的尽可能大的覆盖板宽，并保证各个喷嘴之间的射流在宽度方向即X向不相互干涉；与此同时，依据各个喷嘴的清洗强度分布、射流影响范围进行均匀分布，同时喷嘴必须兼顾其余喷嘴的影响范围与强度，前后排喷嘴错位布置。

本发明对于喷嘴矩阵只要基于以上的这种几何位置变化规律，即可实现对不同板宽规格的灵活切换。

本发明相对现有技术的优点在于：

1、本发明采用喷嘴矩阵，可以灵活控制整个喷嘴矩阵，始终保持对各个不同板宽进行表面全覆盖，故除鳞段不会影响金属板带的上下游的生产工艺节奏，这对于生产厂家能显著提高产能。

2、本发明因为杜绝边部部分喷嘴的空射、对射，能显著提高边部喷嘴使用寿命的同时，大大降低了能源浪费，能直接降低生产企业的生产成本。

3、本发明基于喷嘴自身的强度分布规律，始终以板宽方向的强度均匀分布为前提，对横向与纵向喷嘴的间距、喷射靶距进行合理的控制，其目的是达到对产线上任何不同板宽喷嘴的清洗效率达到最高。

附图说明

图1为本发明方法在清洗宽规格金属板带时实施例的喷嘴布置示意图。

图2为本发明方法在清洗宽规格板带时实施例的喷嘴布置示意图。

图3为本发明方法在清洗宽规格板带时实施例的喷嘴喷射强度分布图。

图4为本发明方法在清洗窄规格金属板带时的喷嘴布置参数图。

图5为本发明方法在清洗窄规格板带时的喷嘴强度分布图。

图6为本发明方法在清洗窄规格板带时的喷嘴强度分布图。

图7为本发明喷嘴与金属板带间的结构示意图。

具体实施方式

参见图1～图3，本发明的一种射流清洗喷嘴的布置方法，沿金属板带1长度方向平行均布若干排喷嘴，本实施例中以第一、第二排喷嘴2、3，每排喷嘴2、3中各喷嘴21、22或31、32之间等距布置，相邻的两排喷嘴沿金属板带1宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵；各喷嘴均垂直于金属板带1的运行方向，喷嘴21、22、31、32距离金属板带1表面的垂直距离相等。

作为优选，同排内相邻喷嘴21、22或31、32的射流不发生相互干涉；相邻的两排喷嘴2、3在金属板带1长度方向即相邻的两喷嘴21、32之间不发生射流相互干涉。

在金属板带1宽度方向即X向，每排喷嘴中喷嘴21、22之间间距为2a；相邻的两排喷嘴2、3之间的喷嘴21、31间距为a。

下面以冷态热轧钢板表面的鳞皮清除为例，其具体实施方式如下：

喷嘴的喷射压力设定在30～80MPa，每个喷嘴的流量在10L/min～60L/min水平。

对于清洗宽度为1000mm的带钢，第一排喷嘴需要布置10个喷嘴，第二排喷嘴也需要布置10个喷嘴，且两个喷嘴之间错位量为50mm；喷嘴喷射距离Z保持在120mm水平进行喷射。

每个喷嘴的射流发散角度α为30°，其强度分布服从正态分布规律，参见图3。其中，S1为第一排喷嘴的强度，S2为第二排喷嘴的强度，S0为二排喷嘴叠加后的强度分布。通过这种喷嘴矩阵排列与调整方式，可实现某一个宽度钢板全表面除鳞时，快速的向另外一个宽度钢板的快速切换，同时实现切换后钢板的全表面除鳞，极大提高每一个喷嘴的使用效率，杜绝射流空射等浪费现象发生。

参见图4～图6，在清洗的带钢宽度值由原来的1000mm切换到500mm时，各个喷嘴的a、b、c值的变化规律如下所示：

Δc＝{[(500-1000)×ctg15]/20}·(1+K)

Δc＝-75mm

式中：K—为喷嘴射流影响系数，取“-0.2”即可。

此时，窄规格喷嘴的喷射靶距变为：

c＝120-75＝45mm

同理可以推算，a、b值的调整后的量为：

$\mathrm{\Δ}a=\frac{1}{2}\·\[(500-1000)/(10-1)\]=-27.78mm$

Δb＝0mm

如此即实现了喷嘴矩阵单位由1000mm清洗方式切换为500mm宽度的清洗方式。期间不需要对增压系统、管路等进行任何调整，显著提高了工艺控制能力，提高生产效率。

参见图1，所述各排喷嘴沿金属板带1长度方向成平行排列一列以上形成一个可单独调整的纵向喷嘴单元4。

参见图7，所述的射流喷嘴21(以射流喷嘴21为例，其他相同)的轴线为AB线，射流方向为：由A至B；射流方向AB处于平行于带钢(金属板带1)走带方向且垂直于金属带板面的平面ACEF中；同时该喷嘴21轴线(AB线)与金属带板1的垂直线AC之间具有一夹角β，其取值范围为0＜β＜50°。

本发明充分利用喷嘴的射流特性、强度分布特性，实现对金属板带表面进行清洗时喷嘴矩阵的灵活调整。特别是可以提高金属板带的表面清除效率、减少能源无端损耗、显著降低局部设备的异常损坏等。因此，本发明在金属板带的表面除鳞技术领域具有广阔的应用前景。本发明不仅适用于冷态金属板带的表面除鳞、除锈等，同时也可用于涂镀、喷嘴冷却、喷洒润滑等技术领域。

Claims (22)

1.一种射流清洗喷嘴的布置方法，沿金属板带长度方向平行均布若干排喷嘴，每排中各喷嘴之间等距布置，相邻的两排喷嘴沿金属板带宽度方向错位排列，形成一喷嘴矩阵；各喷嘴均垂直于金属板带的运行方向，喷嘴距离金属板带表面的垂直距离相等；其中：

当产线的金属板带的宽度发生变化，产生清洗的宽度范围内的某一目标宽度的金属板带时，为确保所有喷嘴均能对板面进行有效除鳞，喷嘴做如下调整：

在板面垂直方向即Z向，移动距离为△c，设定以靠近金属板带的方向为负向移动，此时△c值为负值；远离板面的方向为正向移动，此时△c为正值，则计算公式为：

Δc＝{[(L₁-L₀)×ctgγ]/2n]·(1+K)

式中：

L₀—设定金属板带的基础宽度值，mm；

L₁—金属板带的调整目标宽度值，mm；

γ—喷嘴的射流对称剖面的单边发散角，由喷嘴属性决定，为喷嘴的射流发散角α的1/2，单位：度；

n—单排喷嘴的总数量；K—喷嘴射流特性补偿系数-0.5～0；

板带宽度方向即X向，各排喷嘴各自以板宽中线为对称中心，喷嘴向板宽中心收拢，每排各喷嘴的两两之间距离发生变化，变化量为2△a，其具体值的定义方式为：

$\mathrm{\Δ}a=\frac{1}{2}\·(L_1-L_0)/(n-1).$

2.如权利要求1所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，同排内相邻喷嘴的射流不发生相互干涉。

3.如权利要求1或2所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，相邻的两排喷嘴在金属板带长度方向即前后喷嘴之间不发生射流相互干涉。

4.如权利要求1所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，在金属板带宽度方向即X向，每排喷嘴中喷嘴之间间距为2a；相邻的两排喷嘴之间在板宽方向的喷嘴间距为a。

5.如权利要求1所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，在金属板带运行方向即Y向，相邻的两排喷嘴的排间距为b，该b值必须满足相邻的两排喷嘴射流不干涉。

6.如权利要求1、2、4、5中任何一项所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述若干排喷嘴沿金属板带长度方向成平行排列一列以上形成一个可单独调整的纵向喷嘴单元。

7.如权利要求3所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述若干排喷嘴沿金属板带长度方向成平行排列一列以上形成一个可单独调整的纵向喷嘴单元。

8.如权利要求1所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述喷嘴的射流发散角α为：0＜α＜45°。

9.如权利要求1、2、4、5中任何一项所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述的喷嘴轴线处于一个平行于金属板带走带方向且垂直于金属板带的平面中；且，该喷嘴轴线与金属板带的垂直线之间具有一夹角β，其取值范围为0＜β＜50°。

10.如权利要求3所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述喷嘴的轴线处于一个平行于金属板带走带方向且垂直于金属板带的平面中；且，该喷嘴轴线与金属板带的垂直线之间具有一夹角β，其取值范围为0＜β＜50°。

11.如权利要求6所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述喷嘴的轴线处于一个平行于金属板带走带方向且垂直于金属板带的平面中；且，该喷嘴轴线与金属板带的垂直线之间具有一夹角β，其取值范围为0＜β＜50°。

12.如权利要求7所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述喷嘴的轴线处于一个平行于金属板带走带方向且垂直于金属板带的平面中；且，该喷嘴轴线与金属板带的垂直线之间具有一夹角β，其取值范围为0＜β＜50°。

13.如权利要求8所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述喷嘴的轴线处于一个平行于金属板带走带方向且垂直于金属板带的平面中；且，该喷嘴轴线与金属板带的垂直线之间具有一夹角β，其取值范围为0＜β＜50°。

14.如权利要求1、2、4、5中任何一项所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述的喷嘴中同时通入两种介质，一种为液态水，另一种为硬物颗粒。

15.如权利要求3所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述的喷嘴中同时通入两种介质，一种为液态水，另一种为硬物颗粒。

16.如权利要求6所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述的喷嘴中同时通入两种介质，一种为液态水，另一种为硬物颗粒。

17.如权利要求7所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述的喷嘴中同时通入两种介质，一种为液态水，另一种为硬物颗粒。

18.如权利要求8所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述的喷嘴中同时通入两种介质，一种为液态水，另一种为硬物颗粒。

19.如权利要求9所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述的喷嘴中同时通入两种介质，一种为液态水，另一种为硬物颗粒。

20.如权利要求10所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述的喷嘴中同时通入两种介质，一种为液态水，另一种为硬物颗粒。

21.如权利要求11所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述的喷嘴中同时通入两种介质，一种为液态水，另一种为硬物颗粒。

22.如权利要求12所述的射流清洗喷嘴的布置方法，其特征是，所述的喷嘴中同时通入两种介质，一种为液态水，另一种为硬物颗粒。