CN104781014A - 喷嘴 - Google Patents

Abstract

在内置有阀的喷嘴中能够简易地提高耐久性。向作为目标的对象喷射水的喷嘴具备：具备水的流路的喷嘴主体(24)、以及配置于喷嘴主体(24)的流路(24a)的内侧的阀(25)，在流路(24a)的内表面中的、包括与阀(25)接触的部位在内的至少一部分形成有由类金刚石涂层构成的被膜。

Description

喷嘴

技术领域

本发明涉及对目的物喷射水的喷嘴。

背景技术

在通过轧制来制造钢板的制造装置(制造线)中，包括为了去除所形成的氧化皮、或者冷却高温钢板而对钢板喷射水的工序。关于这种喷射水的情况如公知那样从喷嘴喷出。

在专利文献1至4中公开了一种在这样的喷嘴的每一个都内置有阀的技术。由于各个喷嘴都具备阀，从而能够独立地选择喷出水的喷嘴和不喷出水的喷嘴，能够抑制过度供水、排水，因此，能够实现节能化以及高效化。

另外，若在向喷嘴供水的上游侧的大配管设置开闭阀，在此处抑制向喷嘴的供水，则所谓的水锤的撞击较大，会对配管等造成恶劣影响。通过在各个喷嘴设置阀，能够抑制该情况。

另外，对于使用于高压配管的阀而言，为了提高阀的耐磨损性，有时进行司太立加工堆焊(ステライト加工肉盛り)。

专利文献1：特开昭59-76616号公报

专利文献2：特开昭60-133913号公报

专利文献3：特开平6-91320号公报

专利文献4：特开平9-52111号公报

若如上所述在喷嘴设置阀，则通过阀在喷嘴内工作而进行流路的封闭、开放，因此，出现在阀与流路内表面之间接触、脱离、以及滑动的部位。以往，由于对安装于高压配管的阀进行司太立加工堆焊，因此同样地对上述部位进行司太立加工堆焊而提高其耐磨损性。但是，司太立加工堆焊的加工本身成本昂贵。因此，在大量使用带有实施了司太立加工堆焊的阀的喷嘴的情况下，会导致其成本增大，因此有时放弃导入。

另外，在滑动部，由于阀的反复使用，密封部件变得难以承受滑动阻力而致使密封部件变形、破损，从而出现在过早的时期发生密封不良的情况。

发明内容

因此，鉴于上述问题，本发明的课题在于在内置有阀的喷嘴中，提供一种能够简易且便宜地提高耐久性的喷嘴。

下面，对本发明进行说明。

技术方案1所述的发明涉及向作为目标的对象喷射水的喷嘴，该喷嘴具备：具备水的流路的喷嘴主体、以及配置于喷嘴主体的流路的内侧的阀，在流路的内表面中的、包括与阀接触的部位在内的至少一部分形成有由类金刚石涂层构成的被膜。

根据技术方案2所述的发明，在技术方案1所述的喷嘴中，阀是开闭阀。

根据技术方案3所述的发明，在技术方案1或2所述的喷嘴中，接触的部位是：由于阀与流路的内表面接触而禁止水的喷射，并且由于阀移动至从接触脱离的姿势而容许水的喷射的部位。

根据技术方案4的发明，在技术方案1至3中任一项所述的喷嘴中，接触的部位是：阀始终与流路内表面接触的部位，并且是随着阀的开闭接触的部位在流路内表面滑动的部位。

根据本发明，在阀与喷嘴内表面的接触、脱离部位、以及滑动部位中，能够简易且便宜地提高耐久性。

附图说明

图1是对一个方式进行说明的图，是简要示出热轧钢板的制造装置10的一部分的图。

图2放大示出图1中的设有冷却装置20的部位，是用于对冷却装置20的构成进行说明的图。

图3是从图2中III所示的方向观察制造装置10的示意图。

图4是着眼于图3中的供水单元21的部分的图。

图5是放大示出图4的一部分的图。

图6是沿着图5中的VI-VI所示的线的截面。

图7是对喷嘴23的封闭的姿势进行说明的图。

图8是对工作流体的流动进行说明的图。

图9是对其他例子的喷嘴进行说明的截面图。

具体实施方式

根据下面所说明的用于实施发明的方式，能够清楚本发明的上述作用以及利益。下面，基于附图所示的方式对本发明进行说明。但是，本发明并不限定于这些方式。

图1是对一个方式进行说明的图，是简要示出热轧钢板的制造装置10的一部分的图。在图1中，钢板1沿着从纸面左侧(上工序侧、上游侧)向右侧(下工序侧、下游侧)的方向被输送，纸面上下方向为铅垂方向。有时将从该上工序侧(上游侧)朝向下工序侧(下游侧)的方向记为通板方向，在与其正交的方向上，将通过的钢板的板宽的方向记为板宽方向。另外，在图中，为了容易观察而省略记载重复的标记。

如图1所示，热轧钢板的制造装置10具备热精轧机列11、输送辊12、脱水辊13、以及冷却装置20。

另外，虽然省略图示及说明，但是在比热精轧机列11靠上工序侧的部位配置有加热炉、粗轧制机列等，备齐用于进入热精轧机列11的钢板的条件。另外，在热精轧机11的入侧设置有用于测定急冷开始温度的入侧温度计。

另一方面，在脱水辊13的下工序侧设置有用于脱去从脱水辊13与钢板1之间的间隙少许漏出的、从冷却装置喷出的加压水的脱水喷雾器。并且，在脱水辊13的出侧设置有用于测定急冷停止温度(不进行急冷的情况下为精轧温度)的出侧温度计。另外，在钢板还配置有施加规定的张力的夹紧辊。

通过如下方式制造热轧钢板。即，从加热炉被抽出并且在粗轧制机轧制成规定厚度的粗型材(粗バー)，一边被控制温度一边连续地在热精轧机列11轧制至规定的厚度。然后，钢板在冷却装置20内被冷却。经过脱水辊13后的钢板通过其他冷却装置被冷却至规定的卷取温度，由卷取机卷绕成卷状。

下面，对热轧钢板的制造装置10(以下有时仅称为“制造装置10”。)详细地进行说明。图2放大示出图1中的设有冷却装置20的部位，是用于对冷却装置20的构成进行说明的图。图3是从图2中III所示的方向观察制造装置10的示意图。因此，在图3中，纸面上下为制造装置10的铅垂方向、纸面左右为板宽方向、及从纸面背侧朝向近前侧的方向为通板方向。

从图1可知，本方式中的热精轧机列11沿着通板方向并列设有7个机台11a、…、11f、11g。各个机台11a、…、11f、11g具备轧制机，以能够满足最终成品钢板所需的厚度、机械性质、表面品质等条件的方式设定压下率等轧制条件。

各机台11a、…、11f、11g在轧制机具有实际夹入并压下钢板的一对工作辊11aw、11aw、…、11fw、11fw、11gw、11gw、以及配置成与上述工作辊外周彼此接触的一对支承辊11ab、11ab、…、11fb、11fb、11gb、11gb。另外，上述工作辊及支承辊的旋转轴配置在壳体11ah、…、11fh、11gh的对置地立设的立设部(在最终机台11g中，参照图3的立设部11gr。)之间，上述壳体11ah、…、11fh、11gh以在内侧具有上述工作辊及支承辊的方式设置。即，从图3可知，壳体的立设部以隔着钢板1的通板的线路(轧制线(パスライン))的方式立设。

输送辊12是钢板1的工作台，并且是沿通板方向输送该钢板1的辊。因此，输送辊12沿着通板方向以规定间隔并列有多个。

脱水辊13是避免由于轧制时夹入钢板1而从冷却装置20喷出的加压水向下工序侧流出的辊。

冷却装置20是配置于热精轧机列11与脱水辊13之间而对轧制后的钢板进行冷却的装置。冷却装置20具备上面侧的供水单元21、下面侧的供水单元31、上面侧的引导板41、以及下面侧的引导板42。

上面侧的供水单元21是配置于轧制线的上方并向钢板1的上表面侧供给冷却水的单元，具备喷头22及喷嘴23。

从图2、图3可知，喷头22是沿着板宽方向的配管，这样的喷头22沿通板方向并列有多个。如图3所示出的那样，从供水管20a朝向喷头22供给冷却水，并且喷头22向各喷嘴23供给冷却水。

喷嘴23是从喷头22分支的多个喷嘴，其喷射口朝向钢板1(轧制线)的上表面侧。图4示出着眼于图3中的供水单元21的部分的图。图5是放大示出图4的一部分的图。并且，图6中示出沿着图5的VI-VI所示的线的截面。因此，图6中示出喷嘴23的截面。

从图3至图5可知，多个喷嘴23沿着喷头22的管长方向、即板宽方向设置成梳齿状。

本方式的喷嘴23是能够形成扇状的冷却水喷流(例如、5mm至30mm左右的厚度。)的扁形喷射喷嘴。但是，并不限定于此，喷嘴23可以使用椭圆喷射喷嘴、或者环形喷嘴等。根据以上方式，不易在冷却时产生温度不均。

另外，从图6可知，喷嘴23具有喷嘴主体24，在其内侧形成有流路24a，加压水在该流路24a通过。该流路24a的一端与喷头22内连通，另一端为开放端。而且，在该流路24a内配置有开闭阀25。通过开闭阀25在流路24a内移动，从而能够切换流路的封闭及开放。具体情况如下所述。

开闭阀25是在一方侧具有底25a并且另一方侧被开放的有底筒状的部件。开闭阀25的外周形成为比流路24a的内周稍小。另外，底25a的外周侧端部被倾斜地切除，形成为随着流路24a的内周面的扩管的倾斜部。

在开闭阀25的侧壁的一部分设有孔25b，将筒状的内外连通。

并且，以从开闭阀25的外周面突出的方式设有突起25c。

另外，在开闭阀25的外周面的多处与流路24a的内面接触的部位设有密封件26。在本方式中，分别配置于孔25b的下游侧缘部、突起25c的外周部、及开闭阀25的下游侧端部的外周部。密封件26为了提高密封性通常大多由橡胶等构成。

这样的开闭阀25如图6所示配置于喷嘴主体24的流路24a内。即，以底25a处于流路24a的上游侧的方式配置。如上所述，开闭阀25的外周形成为比流路24a的内周稍小，因此在开闭阀25与流路24a的内表面之间形成间隙。并且，通过切换底25a的外表面与流路24a的内表面的接触及脱离，而能够切换喷嘴23的开闭。

另外，突起25c配置于在喷嘴主体24的流路24a设置的内径扩大的扩大部24b内，并且以将扩大部24b分隔的方式设置突起25c的位置。在分隔出的一方及另一方分别连接有使工作流体流出流入的流路24c、24d。若从流路24c被工作流体加压，则开闭阀25向图6的箭头q所示的方向移动，流路开放。另一方面，若从流路24d被工作流体加压，则开闭阀25向图6中箭头p所示的方向移动，流路封闭。

在本方式中，在流路24a的内表面、及开闭阀25的底部25a中与流路24a的内表面接触的部位形成有由类金刚石涂层(diamond likecarbon)(以下有时记为“DLC”。)构成的被膜。由此，在底部25a与流路24a的接触部，能够使其耐磨损性提高。另外，在密封件26与流路24a的内表面之间的接触部，能够使滑动性提高。即，由于耐磨损性及滑动性提高，因而能够提高喷嘴的耐久性。另外，DLC制的膜与司太立加工堆焊相比较为便宜，因此，由上面说明过的内容可知，鉴于制造装置10中需要应用大量的喷嘴，在其成本的观点上看优点非常大。

并且，发明者们通过以下研究发现，限于使用于喷嘴的情况，能够将司太立加工堆焊置换为DLC。即，一般而言，当将高压配管的阀关闭时会出现以下被称为气蚀的现象，即：水由于惯性而在阀的下游侧移动，在阀的下流附近形成真空部，周围的水被减压而在水中出现气泡。然后，当水的压力恢复时气泡消失，但是，消失时产生撞击波。若附着于配管内的气泡消失，则发生腐蚀(烧蚀)，使配管损伤。另外，即使在阀打开的状态下，在阀的某处流路狭窄的部位水压高，然后水压降低时也可能发生气蚀。因此，在高压配管中，在像阀这样要求水密性的部位最适宜实施牢固的司太立加工堆焊。

另一方面，发明者考虑如下。在喷嘴中安装有阀的情况下，即使将阀关闭，由于从阀到喷嘴之外比较短，空气也会从外部进入喷嘴内部，阀的周围不保持真空而发生气蚀。在收缩阀的开度的情况下，可能引起气蚀，但是在成为气泡消失的高的水压之前，水被放出到喷嘴外。因此，不限于具有耐腐蚀性的司太立加工堆焊，即使是没有耐腐蚀性的单元也能够应用于带阀的喷嘴。根据该推定，发明者认为：即使不应用具有某种程度的厚度的堆焊而应用对阀的开闭部及滑动部提高耐磨损性的涂层(被膜)，也能够延长带阀的喷嘴的寿命。基于所述观点，作为涂层的种类而考察了TiCN、TiN、TiAlN、CrN等，结果得出以下结论：由于对喷射水的喷嘴没有耐热性要求，因此，能够利用摩擦系数低且高硬度、低摩擦的膜在比较低的温度(200℃)下进行涂覆，涂覆时不损伤喷嘴和阀的DLC涂层比较适当。并且，制备了应用DLC涂层的试制品，对其功能是否存在问题进行了确认试验。结果发现试制品毫不逊色于应用了司太立加工堆焊的制品。

在本方式中，如图6中涂成黑色的部位所示，在流路24a内表面中的如上所述特别需要耐磨损性、滑动性的、与开闭阀25的底25a的接触部以及与密封件26的接触(滑动)范围覆盖了DLC涂膜。

但是，并不限定于局部地形成DLC，可以在流路24a的整个内表面、或者比上述需要的部位更大的范围的局部覆盖DLC涂膜。

如上所述，开闭阀25的底25a与喷嘴主体24的流路24a的内表面之间的接触反复地接触与脱离，从而进行喷嘴23的开闭，因此，在该部位，优选耐磨损性高。另一方面，优选密封件26与流路24a的内表面之间滑动性好(摩擦系数小)。根据DLC，与以往相比任一性能都能提高，因此，能够同时提高这两种性能。

但是，鉴于进一步的性能提高，可以在开闭阀25的底25a与喷嘴主体24的内表面24a的接触部位应用耐磨损性提高的DLC。为此，可以举出例如使DLC中含有的氢的比例降低的方法。

关于以上的各种DLC涂膜的制造能够采用公知的方法。

回到图2、图3，对下面侧的供水单元31进行说明。从图2、图3可知下面侧的供水单元31配置于轧制线的下方，是对钢板1的下表面侧供给加压水的单元。下面侧的供水单元31与上述的上面侧的供水单元31对置设置，虽然加压水的喷射方向不同，但各自的构成与上述的上面侧的供水单元21相同。

但是，由于在钢板1的下方配置有输送辊12，因此，成为下面的供水单元31从输送辊12之间向钢板1的下表面侧喷射加压水的方式。

上面侧的引导板41是配置于输送钢板1的轧制线与上面侧的供水单元21之间的板状的部件。上面侧的引导板41避免钢板1的前端、以及除此之外的钢板1的其他部位与上面侧的供水单元21接触或者钩挂。

在上面侧的引导板41设有使从喷嘴23喷出的加压水通过的孔，从喷嘴23喷出的加压水通过该孔后到达钢板1。另外，在上面侧的引导板41可以设置排出水的排水孔。

下面侧的引导板42是配置于下面侧的供水单元31与输送钢板1的轧制线之间的板状的部件。由此，特别是在使钢板1通过制造装置10时，能够避免钢板1的最前端勾挂于供水单元31或输送辊12。

另外，在下面侧的引导板42设有使来自下面侧的供水单元31的加压水的喷流通过的流入孔。由此，来自下面侧的供水单元31的加压水喷流通过下面侧的引导板42后到达钢板1的下表面，能够进行适当的冷却。另外，在下面侧的引导板42可以设置排出水的排水孔。

这里，下面侧的引导板42在工作辊11gw与输送辊12之间、两个输送辊12之间、以及输送辊12与脱水辊13之间分别配置。

根据上述那样的制造装置10的、尤其是冷却装置20的喷嘴23的构成，能够提高伴随着喷嘴23内的用于喷水及停止喷水的开闭阀25的移动而形成的接触部位的耐久性。另外，在提高这样的耐久性时，与以往相比能够便宜且简单地实现。如上所述，由于一个制造装置以及冷却装置所使用的喷嘴的数量很多，因此其效果非常大。

接下来，对使用了供水单元21、31的热轧钢板的制造方法的例子进行说明。

根据上述的制造装置10，整体上例如以下述方式进行钢板的制造。即，利用卷取机卷取先行的钢板1，然后，开始接下来的钢板1的轧制。

该接下来的钢板1的前端通过热精轧机列11，在钢板1的前端通过配置于下工序侧的未图示的夹紧辊之后，开始钢板1的夹紧。由此，对钢板1确定规定的张力，然后开始定常区域的轧制。钢板1依次通过热精轧机列11，从而获得所期望的形状以及表面性状的钢板1。

轧制而得的钢板1最终由卷取机卷取成卷状。

在上述一系列的热轧中，在热精轧机列11的下工序侧配置冷却装置20，从供水单元21、31对钢板1喷射加压水，由此，将钢板1控制成所期望的温度。供水单元21、31的基本动作如下所述。这里，以供水单元21为例进行说明。

从喷嘴23如下述那样喷射加压水。即，如图6中单点划线所示，在开闭阀25的开放姿势下，加压水从喷头22的管内向喷嘴23的流路24a内流入，从喷嘴主体24的开放端向钢板1喷射加压水。即，加压水碰撞到开闭阀25的底25a，在流路内面24a与开闭阀25之间流动，从孔25b向开闭阀25的内侧流入。然后，到达开闭阀25的另一端即开放端，进而从喷嘴主体24的开放端喷出加压水。

另一方面，在开闭阀25封闭的姿势下，如图6至图7所示的姿势那样，开闭阀25上升，流路24a的内表面与底25a接触。由此，加压水的流路封闭，禁止从喷嘴23喷射加压水。

开闭阀25通过工作流体向流路24c、24d流动而进行开闭。图8中示出用于说明的图。图8是从下方观察图6时的示意图。从图6至图8可知，关于开闭阀25的工作流体，使开阀用的流路24c与闭阀用的流路24d独立。

因此，如果对开阀用的流路24c内进行加压而压入工作流体，则从图6可知，开闭阀25向箭头q的方向移动而成为开放的姿势。此时，闭阀用的流路24d内的工作流体以被推出的方式移动。当使开闭阀25封闭时，对闭阀用的流路24d内加压即可，由此成为图7的姿势。

图9是示出其他例子的供水单元的图。图9是与图6相同视点观察的图。

在本例的供水单元中，在代替喷嘴23而具备喷嘴23’的方面不同。喷嘴23’是具备被称作检验阀的开闭阀25’的例子。构成为：被弹簧26’施力的阀主体25’a与喷嘴主体24’的流路24’a的内表面接触而封闭流路24’a。另一方面，阀主体25’a按压待喷射的加压水，克服弹簧26’的弹力而使阀主体25’a移动，使阀主体25’a从流路24’a的内表面脱离，从而流路24’a开放而喷出加压水。在阀主体25’a具备与上述的孔25b同样的孔25’b，其加压水的流动与上述喷嘴23相同。

因此，在本例的方式中，在阀主体25’a与流路24’a的内表面的接触部分需要耐磨损性，如图9中涂成黑色的部分所示，能够在该部分应用上述DLC。

上述的喷嘴以及冷却装置作为热轧钢板制造线中的热轧钢板的冷却装置使用而有益。除此之外，例如考虑应用于热轧钢板的除鳞装置(用)。

图中标记说明：

1钢板；10制造装置；11热精轧机列；12输送辊；13脱水辊；20冷却装置；21上面侧的供水单元；22喷头；23喷嘴；24喷嘴主体；25开闭阀；31下面侧的供水单元。

Claims (4)

1.一种喷嘴，其朝向作为目标的对象喷射水，该喷嘴的特征在于，具备：

喷嘴主体，其具备所述水的流路；以及

阀，其配置于所述喷嘴主体的所述流路的内侧，

在所述流路的内表面中的、包括与所述阀接触的部位在内的至少一部分形成有由类金刚石涂层构成的被膜。

2.根据权利要求1所述的喷嘴，其特征在于，

所述阀是开闭阀。

3.根据权利要求1或2所述的喷嘴，其特征在于，

所述接触的部位是：由于所述阀与所述流路的内表面接触而禁止所述水的喷射、并且由于所述阀移动至从所述接触脱离的姿势而容许所述水的喷射的部位。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的喷嘴，其特征在于，

所述接触的部位是：所述阀始终与所述流路内表面接触的部位，并且是随着所述阀的开闭所述接触的部位在所述流路内表面滑动的部位。