CN104668114A - 一种螺旋喷嘴、螺旋喷气装置及螺旋喷气方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种螺旋喷嘴、螺旋喷气装置及螺旋喷气方法，该螺旋喷嘴包括：喷嘴本体；以及在所述喷嘴本体的外壁上周向设置的可调螺旋状喷口。该螺旋喷气装置包括：螺旋喷嘴；喷气口，其连接所述螺旋喷嘴的喷气出口；以及进气室，其与所述螺旋喷嘴形成的内腔导通；其中，所述螺旋喷嘴用于使所述进气室内的气体介质通过该螺旋喷嘴上的可调螺旋状喷口以固定的切向动能喷入所述喷气口。本发明通过可调螺旋状喷口使气流在较大的压力下沿可调角度的切线方向以较大的切线动能进入喷气口，气流的切向流动大幅度提高了高速切向内旋气流的切向动能，提高了高速气体的清除能力及和钢材表面的接触面积，从而有效地将钢材表面的机械水和高温析出结晶水去除。
Description
技术领域
本发明涉及金属轧制领域，特别是一种应用于棒材轧钢生产工艺过程中的螺旋喷嘴、螺旋喷气装置及螺旋喷气方法。
背景技术
金属轧制工艺，特别是钢材的轧制工艺的核心是在轧制过程中通过控制加热温度、轧制过程、冷却条件等工艺参数,改善钢材的强度、韧性、焊接性能，主要是通过控制轧制过程中的变形温度、变形程度、变形速度等参数，使钢的晶粒细化，在强度提高的同时，改善表面质量，其它性能也显著提高，实现充分挖掘钢铁材料潜力的目的。对轧制温度进行控制是通过水冷设备的合理布置和冷却水参数的调节来控制轧件轧制各阶段温度的。但是，在轧制过程中，随着冷却水的作用，钢材温度随之变化，水和温度的交互作用使钢材表层组织发生变化，钢材表面附着机械水，表层和内部形成Fe2+,Fe3+结晶水合物，如不能及时有效清除，当结晶水遇酸性介质析出时，容易在钢材表面产生Fe2O3(俗称红锈)，影响外观质量和使用。
因此，本发明提出了一种用于金属轧制工艺过程中的螺旋喷嘴、螺旋喷气装置及螺旋喷气方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种螺旋喷嘴、螺旋喷气装置及螺旋喷气方法，用于解决金属轧制工艺中轧材容易在表面产生Fe2O3的影响外观质量和使用问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种螺旋喷嘴，包括：喷嘴本体；以及在所述喷嘴本体的外壁上周向设置的可调螺旋状喷口。
优选地，所述喷嘴本体为锥形，所述可调螺旋状喷口为沿锥形均匀分布的螺旋切向孔。
优选地，所述可调螺旋状喷口的数量为6至12个。
优选地，所述可调螺旋状喷口的直径为3mm至5mm，所述可调螺旋状喷口的长度为3mm至8mm。
优选地，在所述螺旋喷嘴的表面喷涂抗腐蚀的涂层，该涂层包括粘结底层和抗氧化表面层；所述粘结底层制备方法为：采用镍8份，钼6份，铝2份，二氧化硅1份，氧化硼1份，钴2份，铬1份的合金粉末，用等离子喷涂机喷涂，涂层厚度0.15mm；所述抗氧化面层制备方法为：采用钼10份，铬3份，硅2份，铁4份，镍2份，铝1份，碳0.01份，硫0.02份，磷0.03份，钴4份，二氧化硅1份，氧化铝5份，钇1份，钨2份，钒1份的合金粉末，用等离子喷涂机喷涂，涂层厚度0.25mm
本发明的技术方案还包括一种螺旋喷气装置，包括：上述的螺旋喷嘴；喷气口，其连接所述螺旋喷嘴的喷气出口；以及进气室，其与所述螺旋喷嘴形成的内腔导通；其中，所述螺旋喷嘴用于使所述进气室内的气体介质通过该螺旋喷嘴上的可调螺旋状喷口以固定的切向动能喷入所述喷气口。
优选地，所述喷气口为喇叭口。
本发明的技术方案还包括一种螺旋喷气方法，采用上述的螺旋喷嘴，通过该螺旋喷嘴使进气室内的气体介质通过所述螺旋喷嘴上的可调螺旋状喷口以固定的切向动能喷入喷气口。
优选地，气体介质沿可调螺旋状喷口方向喷出的喷射角为25度至60度。
优选地，通过调节可调螺旋状喷口的数量、直径、长度和/喷射角度，调节气体介质喷出的切线动能。
本发明的有益效果是：本发明通过可调螺旋状喷口使气流在较大的压力下沿可调角度的切线方向以较大的切线动能进入喷气口，气流的切向流动大幅度提高了高速切向内旋气流的切向动能，提高了高速气体的清除能力及和钢材表面的接触面积，从而有效地将钢材表面的机械水和高温析出结晶水去除，最大限度地减少钢材表面和氧化层内部的水分子附着，达到防止或减缓钢材表面Fe2O3的形成的目的。同时改善了钢材的冷却效果，提高了综合性能，外观质量和使用性能也得到了保证。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明所述螺旋喷嘴的结构示意图；
图2为图1的A-A向剖面图；
图3为图1的B-B向剖面图；
图4为本发明的螺旋喷气装置的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、螺旋喷嘴，2、喷嘴本体，3、可调螺旋状喷口，4、喷气口，5、进气室，6、安装支架，7、连接固定件，8、进气管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一
如图1所示，本实施例给出了一种螺旋喷嘴1，其包括：喷嘴本体2；以及在所述喷嘴本体1的外壁上周向设置的可调螺旋状喷口3。图2及图3即示意了可调螺旋状喷口的结构，所述喷嘴本体优选为锥形，此时所述可调螺旋状喷口优选为为沿锥形均匀分布的螺旋切向孔。该螺旋切向孔有利于形成高速切向内旋气流。
实施例二
实施例一的螺旋喷嘴应用于金属轧制工艺中，特别是应用于钢材轧制中，实施例二采用该螺旋喷嘴，设计了一种螺旋喷气装置。
如图4所示，本实施例的螺旋喷气装置，包括：螺旋喷嘴1；喷气口4，其连接所述螺旋喷嘴的喷气出口；以及进气室5，其与所述螺旋喷嘴1形成的内腔导通。其中，所述螺旋喷嘴1用于使所述进气室5内的气体介质通过该螺旋喷嘴上的可调螺旋状喷口3以固定的切向动能喷入所述喷气口4。
该螺旋喷气装置需要配合安装支架6使用，所述螺旋喷嘴的喷嘴本体优选为锥形，其通过连接固定件7与安装支架6连接。所述进气室5和所述喷气口4均置于安装支架6上，所述进气室5还连接有进气管8，以通过该进气管8获得气体介质。进行螺旋喷气方法时，通过螺旋喷嘴1使进气室5内的气体介质通过所述螺旋喷嘴上的可调螺旋状喷口3以固定的切向动能喷入喷气口4，从而可调螺旋状喷口的切向流向大幅度提高了气体介质的切向动能。此外，为保证气流的喷出，所述喷气口优选为喇叭口。
本实施例中，可通过调节可调螺旋状喷口的数量、直径、长度和/喷射角度，调节气体介质喷出的切线动能。优选地，所述可调螺旋状喷口的数量为6至12个，所述可调螺旋状喷口的直径为3mm至5mm，所述可调螺旋状喷口的长度为3mm至8mm，气体介质沿可调螺旋状喷口方向喷出的喷射角为25度至60度。
上述实施例给出了相应的气体介质螺旋式喷入方法，即气体介质沿可调螺旋状喷口方向，以固定的切线动能喷入喇叭口，提高了气体介质的切向动能，提高了高速气体的清除能力及和钢材表面的接触面积，从而有效地将钢材表面的机械水和高温析出结晶水去除。
另外，在上述两个实施例中，在螺旋喷嘴的表面喷涂抗腐蚀的涂层，涂层包括粘结底层和抗氧化表面层。
粘结底层制备方法为：采用重量成分：镍8份，钼6份，铝2份，二氧化硅1份，氧化硼1份，钴2份，铬1份的合金粉末，用市面上常见的等离子喷涂机(例如普莱克斯-7700型等离子喷涂机)喷涂，涂层厚度0.15mm。
抗氧化面层制备方法为：钼10份，铬3份，硅2份，铁4份，镍2份，铝1份，碳0.01份，硫0.02份，磷0.03份，钴4份，二氧化硅1份，氧化铝5份，钇1份，钨2份，钒1份的合金粉末，用市面上常见的等离子喷涂机(例如普莱克斯-7700型等离子喷涂机)喷涂，涂层厚度0.25mm。
由于在喷嘴表面喷涂了抗腐蚀涂层，使得喷嘴具有强大的抗腐蚀、抗氧化、抗磨损和耐高温的能力，长期使用不会生锈，在恶劣的工作环境中保持稳定，实验表明，可以使用40年以上，涂层粘结强度为38兆帕，涂层的表面洛氏15N硬度为84。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种螺旋喷嘴，其特征在于，包括：
喷嘴本体；以及
在所述喷嘴本体的外壁上周向设置的可调螺旋状喷口。
2.根据权利要求1所述的螺旋喷嘴，其特征在于，所述喷嘴本体为锥形，所述可调螺旋状喷口为沿锥形均匀分布的螺旋切向孔。
3.根据权利要求1或2所述的螺旋喷嘴，其特征在于，所述可调螺旋状喷口的数量为6至12个。
4.根据权利要求1或2所述的螺旋喷嘴，其特征在于，所述可调螺旋状喷口的直径为3mm至5mm，所述可调螺旋状喷口的长度为3mm至8mm。
5.根据权利要求1或2所述的螺旋喷嘴，其特征在于，在所述螺旋喷嘴的表面喷涂抗腐蚀的涂层，该涂层包括粘结底层和抗氧化表面层；
所述粘结底层制备方法为：采用镍8份，钼6份，铝2份，二氧化硅1份，氧化硼1份，钴2份，铬1份的合金粉末，用等离子喷涂机喷涂，涂层厚度0.15mm；
所述抗氧化面层制备方法为：采用钼10份，铬3份，硅2份，铁4份，镍2份，铝1份，碳0.01份，硫0.02份，磷0.03份，钴4份，二氧化硅1份，氧化铝5份，钇1份，钨2份，钒1份的合金粉末，用等离子喷涂机喷涂，涂层厚度0.25mm。
6.一种螺旋喷气装置，其特征在于，包括：
权利要求1至5中任一所述的螺旋喷嘴；
喷气口，其连接所述螺旋喷嘴的喷气出口；以及
进气室，其与所述螺旋喷嘴形成的内腔导通；
其中，所述螺旋喷嘴用于使所述进气室内的气体介质通过该螺旋喷嘴上的可调螺旋状喷口以固定的切向动能喷入所述喷气口。
7.根据权利要求6所述的螺旋喷气装置，其特征在于，所述喷气口为喇叭口。
8.一种螺旋喷气方法，其特征在于，采用权利要求1至5中任一所述的螺旋喷嘴，通过该螺旋喷嘴使进气室内的气体介质通过所述螺旋喷嘴上的可调螺旋状喷口以固定的切向动能喷入喷气口。
9.根据权利要求8所述的螺旋喷气方法，其特征在于，气体介质沿可调螺旋状喷口方向喷出的喷射角为25度至60度。
10.根据权利要求8或9所述的螺旋喷气方法，其特征在于，通过调节可调螺旋状喷口的数量、直径、长度和/喷射角度，调节气体介质喷出的切线动能。
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