CN106552828B - 二次冷轧机组喷淋系统的喷嘴以及该喷嘴的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二次冷轧机组喷淋系统的喷嘴，具备圆柱形壳体，壳体具备底部和顶部，并在壳体内部开设有：第一通孔，第一通孔的为圆柱孔，其一端与壳体的底部贯通，其轴线与壳体轴线重叠；第二通孔，第二通孔为圆锥台孔，具备第一端面和第二端面，第一端面与第一通孔相贯通，第一端面的直径小于第一通孔的直径，第二端面贯通壳体的顶部，第二端面的直径小于第一端面，第一通孔的轴线与第二通孔的轴线重叠；铣槽体，铣槽体开设在壳体的顶部，铣槽体为V形槽体，铣槽体与第二通孔贯通，从而形成喷射孔。另外，本发明还涉及制造上述喷嘴的方法。

Description

二次冷轧机组喷淋系统的喷嘴以及该喷嘴的制造方法

技术领域

本发明属于冷轧领域中的湿平整工艺，涉及一种二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴，还涉及该喷嘴的制造方法。

背景技术

本技术来源于现场生产实践，涉及一种二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴设计。二次冷轧机组生产时，带钢在第一机架进行轧制压下，实现带钢的厚度减薄，满足产品的厚度要求，在第二机架进行湿平整，实现带钢板形、表面粗糙度、表面清洁度的控制，保证最终的产品质量。湿平整喷淋系统主要包括平整液箱，喷淋泵，喷淋架，喷嘴，管路，控制阀和压力表等。湿平整过程中，平整液经过喷淋系统最终由安装在喷淋架上的喷嘴以一定的喷射角度和喷射速度喷淋在带钢和轧辊上，实现带钢和轧辊的冷却、平整辊缝的润滑和带钢表面的清洗。喷嘴作为湿平整喷淋系统中最终实现平整液喷射在带钢上的装置，在二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统中起到至关重要的作用。喷嘴内部结构的变化可直接影响到平整液喷射速度和喷射角度，从而影响湿平整过程中的轧辊和带钢的冷却、辊缝的润滑、以及带钢表面残留物的清洗效果。

喷嘴的特性主要体现在喷嘴的喷射速度和喷射角度上，即喷射流体离开喷嘴后所形成的形状及其运行性能，目前，在湿平整工艺喷淋系统中使用的二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴的外形结构如图1所示，内部结构如图2所示。结合图1和图2所示，该喷嘴具备依次贯通连接的第一圆柱孔11、第二圆柱孔12和喷嘴孔13，该第一圆柱孔11和第二圆柱孔12以及喷嘴孔13的轴保持一致，第二圆柱孔12的半径小于第一圆柱孔11。喷嘴孔13与第二圆柱孔12贯通，由直径与第二圆柱孔12相等的半球形孔构成，并且在喷嘴的外侧底部开设铣槽14，铣槽14与半球形孔共同构成喷嘴孔13。湿平整过程中平整液在喷嘴内由第一圆柱孔11流经第二圆柱孔12，最后从喷嘴孔13喷射在带钢和轧辊上。此喷嘴结构复杂，半球部分加工困难，并且其喷射速度和喷射角度都比较小，喷射出的平整液对带钢表面清洗效果不足，湿平整后带钢表面残油量、残铁量太高，导致下游机组涂镀效果不好，容易出现镀层厚度不均、漏镀等表面质量缺陷，给企业带来了巨大的经济损失。

针对现有技术中所存在的问题，提供一种二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴具有重要意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴，具备圆柱形壳体，所述壳体具备底部和顶部，并在所述壳体内部开设有：

第一通孔，所述第一通孔的为圆柱孔，其一端与所述壳体的底部贯通，其轴线与所述壳体轴线重叠；

第二通孔，所述第二通孔为圆锥台孔，具备第一端面和第二端面，所述第一端面与所述第一通孔相贯通，所述第一端面的直径小于所述第一通孔的直径，所述第二端面贯通所述壳体的顶部，所述第二端面的直径小于所述第一端面，所述第一通孔的轴线与所述第二通孔的轴线重叠；

铣槽体，所述铣槽体开设在所述壳体的顶部，所述铣槽体为V形槽体，所述铣槽体与所述第二通孔贯通，从而形成喷射孔。

优选的所述铣槽体沿所述壳体顶部直径开设。

优选的，所述壳体具备凸台，所述凸台从所述壳体底部沿半径方向凸出，所述凸台的高度小于所述壳体的高度。

本发明还涉及一种二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴的制造方法，用于制造所上述二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴，包括以下步骤：

步骤1，根据工艺条件条件，确定喷嘴壳体尺寸参数，包括：凸台外直径D₁，高度L₁，圆柱形壳体直径D₂，高度L₂，第一通孔直径D₃，高度L₃，第二通孔的第一端面直径D，高度L以及铣槽体开设的跨度L₄；

步骤2，确定湿平整过程中的工艺参数，包括：平整液流量Q，满足机组要求的平整液最小喷射速度V_min和最大喷射速度V_max，满足机组要求的平整液最小喷射角θ_min和最大喷射角θ_max；

步骤3，根据步骤2中的工艺参数，确定铣槽体顶角α以及所述第二通孔的第二端面直径d的可选数值；

步骤4，结合实际生产刀具的尺寸，在步骤3所确定的可选值中选择最优值，根据最优值制造所述二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴。

具体的，步骤3具体包含以下步骤：

步骤3.1、定义过程参数k并初始化k＝1，定义第k组满足所述工艺参数的第二通孔的第二端面直径为d_yk、铣槽体顶角为α_yk，定义满足所述工艺参数的第二通孔的第二端面直径和铣槽体顶角角度(d_yk，α_yk)的组数为N，初始化N＝0；

步骤3.2、确定搜索范围，定义第一搜索参数i，第二通孔的第二端面直径d_i＝d_min+(i-1)Δd，其定义第二搜索参数j，铣槽体顶角角度α_j＝α_min+(j-1)Δα；

步骤3.4、根据以下公式计算喷射角度θ_ij和喷射速度V_ij，

其中，ξ为喷射角系数，一般取20～30之间；

步骤3.5、判断V_min≤V_ij≤V_max且θ_min≤θ_ij≤θ_max是否成立，若成立则记录d_yk＝d_i、α_yk＝α_j、并执行N＝N+1且k＝k+1后执行步骤3.6，若不成立则不做任何记录直接进入步骤3.6；

步骤3.6、判断α_j+Δα≤α_max是否成立，若成立，则令j＝j+1，返回步骤3.2；若不成立，令j＝1，转入步骤3.7；

步骤3.7、判断d_i+Δd≤d_max是否成立，若成立则i＝i+1后返回步骤3.2，若不成立则进入步骤3.8；

步骤3.8、记录N组满足所述工艺参数的第二通孔的第二端面直径和铣槽体顶角角度(d_yk，α_yk)的可选值。

本发明的本发明设计的喷嘴结构简单，加工制造方便且成本较低，并且是根据现场生产对平整液喷射速度和喷射角度的要求来进行圆锥台孔顶面直径和等腰三角形水平铣槽角度的设计，更好的满足现场生产对平整液喷射性能的要求，有效地保证了平整液通过喷嘴喷射时的喷射速度和喷射角度，解决了原喷嘴喷射速度和喷射角度不合理造成的湿平整后带钢表面残油量、残铁量太高，容易出现镀层厚度不均、漏镀等表面质量缺陷的问题，带钢表面清洗效果好，能够得到表面清洁度更高的产品，满足后续涂镀机组对带钢便面残油残铁量的要求。

附图说明

图1为现有技术中二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴的立体图；

图2为现有技术中二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴的内部结构图；

图3为本发明的二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴的优选结构的立体图；

图4为本发明的二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴的优选结构的内部结构图；

图5为图4中A部分结构放大图；

图6为图4中喷射孔23的投影图；

图7为本发明的二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴的制造方法的流程图；

图8为本发明的二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴的喷射效果示意图。

具体实施方式

下面，结合附图，对本发明的结构以及工作原理等作进一步的说明。

实施方式1

如图3～6所示，本实施方式的二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴包括以下部件：圆柱形壳体2具有顶部和底部，顶部延直径方向开设有V形铣槽体22，铣槽体22与后述设置在壳体内部的第二通孔贯通，形成喷射孔23。另外，在壳体2的底部沿半径方向凸起形成有凸起部21，凸起部21主要用于方便现场安装。

如图4所示，本实施方式的二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴的内部结构如下：

从壳体2的底部设置有第一通孔24，第一通孔24为圆柱形，轴线与壳体2的轴线重合，其直径D₃小于壳体直径D₂；

圆锥台状的第二通孔25具备第一端面和第二端面，其第一端面与第一通孔24贯通，第二端面与壳体2的顶部贯通，同时，第二通孔25与开设在壳体2顶部的铣槽体22贯通形成喷射孔23，参数如图，第二通孔第一端面直径为D，第二端面直径为d，V形铣槽体的夹角为α，底边长度(跨度)为L₄。

图5为图4的A部分的局部放大图。

在XY坐标轴上，第二通孔25被铣槽体22贯通，从而形成喷射孔23，喷射孔23的投影为如图6所示的椭圆，半长轴为a，半短轴为b。

在以上参数中，确定了铣槽体22的夹角α和第二通孔25第二端面的直径d，就能够控制在湿平整工艺中，平整液的喷射速度V和喷射角度θ。

本实施方式的二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴与现有技术相比具备结构简单，工艺简单，易于实现的优点。

实施方式2

本实施方式涉及实施方式1中喷嘴的制造方法，如图7所示。

在制造实施方式1中的喷嘴时，主要是确定确定了铣槽体22的夹角α和第二通孔25第二端面的直径d。本实施方式提供一种优选的制造方法。

步骤1，根据工艺条件条件，确定喷嘴壳体尺寸参数，包括：凸台外直径D₁，高度L₁，圆柱形壳体直径D₂，高度L₂，第一通孔直径D₃，高度L₃，第二通孔的第一端面直径D，高度L以及铣槽体开设的跨度L₄；

例如，凸台直径D₁＝15mm、高度L₁＝3mm，壳体直径D₂＝12mm，高度L₂＝12mm；第一通孔直径D₃＝6mm，长度L₃＝10mm，第二通孔的第一端面直径D＝2mm，高度L＝5mm，铣槽体跨度(即底边长)L₄＝2mm。

步骤2，确定湿平整过程中的工艺参数，包括：平整液流量Q，满足机组要求的平整液最小喷射速度V_min和最大喷射速度V_max，满足机组要求的平整液最小喷射角θ_min和最大喷射角θ_max；

例如，喷嘴的平整液流量Q＝0.3L/min，满足机组要求的平整液最小喷射速度V_min＝6.5m/s和最大喷射速度V_max＝7.5m/s；满足机组要求的平整液最小喷射角θ_min＝75°和最大喷射角θ_max＝80°。

步骤3，根据步骤2中的工艺参数，确定铣槽体顶角α以及所述第二通孔的第二端面直径d的可选数值；

具体的，步骤3包括以下步骤：

步骤3.1、定义过程参数k并初始化k＝1，定义第k组满足所述工艺参数的第二通孔的第二端面直径为d_yk、铣槽体顶角为α_yk，定义满足所述工艺参数的第二通孔的第二端面直径和铣槽体顶角角度(d_yk，α_yk)的组数为N，初始化N＝0；

步骤3.2、确定搜索范围，定义第一搜索参数i，第二通孔的第二端面直径d_i＝d_min+(i-1)Δd，其定义第二搜索参数j，铣槽体顶角角度α_j＝α_min+(j-1)Δα；，其中，本实施方式中d_min＝0.6mm以及d_max＝1.0mm，Δd＝0.1mm；α_min＝70°，α_max＝110°，Δα＝10°。

表1和表2为步骤3.2的计算结果。

表1

j	1	2	3	4	5
						αj	70°	80°	90°	100°	110°

表2

步骤3.4、根据以下公式计算喷射角度θ_ij和喷射速度V_ij，

其中，ξ为喷射角系数，一般取20～30之间，取ξ＝25，表3为步骤3.4的计算结果。

表3

步骤3.5、判断V_min≤V_ij≤V_max且θ_min≤θ_ij≤θ_max是否成立，若成立则记录d_yk＝d_i、α_yk＝α_j、N＝N+1且k＝k+1后执行步骤3.6，若不成立则不做任何记录直接进入步骤3.6；

本实施方式中，判断6.5≤V_ij≤7.5和75°≤θ_ij≤80°是否同时成立，因此找到三组满足条件的组合，分别为：

因此，N＝3。

步骤3.6、判断α_j+Δα≤α_max是否成立？若成立，则令j＝j+1，返回步骤3.2；若不成立，令j＝1，转入步骤3.7；

即判断α_j+Δα≤110°是否成立？若成立则j＝j+1，后循环步骤3.2，直到其不成立，执行后述步骤。

步骤3.7、判断d_i+Δd≤d_max是否成立？若成立则i＝i+1后返回步骤3.2，若不成立则进入步骤3.8，本实施方式中判断d_i+Δd≤1.0是否成立。

步骤3.8、记录N组满足所述工艺参数的第二通孔的第二端面直径和铣槽体顶角角度(d_yk，α_yk)的可选值，因此，本实施方式中所选择出的可选值有(0.7,80°),(0.8,90°),(0.8,100°)。

步骤4，结合步骤1中喷嘴壳体尺寸参数，在步骤3所确定的可选值中选择最优值，根据最优值制造所述二次冷轧机组湿平整工艺喷淋系统的喷嘴。结合加工刀具的可选规格，最终选择第二通孔的第二端面直径d＝0.8mm和铣槽体顶角角度α＝100°，完成喷嘴尺寸的设计。

本发明的本发明设计的喷嘴结构简单，加工制造方便且成本较低，并且是根据现场生产对平整液喷射速度和喷射角度的要求来进行圆锥台孔顶面直径和等腰三角形水平铣槽角度的设计，更好的满足现场生产对平整液喷射性能的要求，有效地保证了平整液通过喷嘴喷射时的喷射速度和喷射角度，如图8所示，使用本发明的喷嘴的制造方法，能够根据喷射速度V和喷射角度θ制造喷嘴结构，从而达到最理想的湿平整工艺效果，解决了原喷嘴喷射速度和喷射角度不合理造成的湿平整后带钢表面残油量、残铁量太高，容易出现镀层厚度不均、漏镀等表面质量缺陷的问题，带钢表面清洗效果好，能够得到表面清洁度更高的产品，满足后续涂镀机组对带钢便面残油残铁量的要求。

以上，仅为本发明的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本发明的工作原理的基础上，可以对本发明作出多种改进，这均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种二次冷轧机组喷淋系统的喷嘴的制造方法，用于制造二次冷轧机组喷淋系统的喷嘴，所述喷嘴具备圆柱形壳体，所述壳体具备底部和顶部，所述壳体具备凸台，所述凸台从所述壳体底部沿半径方向凸出，所述凸台的高度小于所述壳体的高度；在所述壳体内部开设有：第一通孔、第二通孔和铣槽体，所述第一通孔为圆柱孔，其一端与所述壳体的底部贯通，其轴线与所述壳体轴线重叠；所述第二通孔为圆锥台孔，具备第一端面和第二端面，所述第一端面与所述第一通孔相贯通，所述第一端面的直径小于所述第一通孔的直径，所述第二端面贯通所述壳体的顶部，所述第二端面的直径小于所述第一端面，所述第一通孔的轴线与所述第二通孔的轴线重叠；所述铣槽体沿所述壳体顶部直径开设在所述壳体的顶部，所述铣槽体为V形槽体，所述铣槽体与所述第二通孔贯通，从而形成喷射孔；其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，根据工艺条件，确定喷嘴壳体尺寸参数，包括：凸台外直径D₁，高度L₁，圆柱形壳体直径D₂，高度L₂，第一通孔直径D₃，高度L₃，第二通孔的第一端面直径D，高度L以及铣槽体开设的跨度L₄；

步骤2，确定湿平整过程中的工艺参数，包括：平整液流量Q，满足机组要求的平整液最小喷射速度V_min和最大喷射速度V_max，满足机组要求的平整液最小喷射角θ_min和最大喷射角θ_max；

步骤3，根据步骤2中的工艺参数，确定铣槽体顶角α以及所述第二通孔的第二端面直径d的可选数值；

步骤4，结合实际生产刀具的尺寸，在步骤3所确定的可选值中选择最优值，根据最优值制造所述二次冷轧机组喷淋系统的喷嘴。

2.如权利要求1中所述的二次冷轧机组喷淋系统的喷嘴的制造方法，其特征在于，步骤3具体包含以下步骤：

步骤3.1、定义过程参数k并初始化k＝1，定义第k组满足所述工艺参数的第二通孔的第二端面直径为d_yk、铣槽体顶角为α_yk，定义满足所述工艺参数的第二通孔的第二端面直径和铣槽体顶角角度(d_yk，α_yk)的组数为N，初始化N＝0；

步骤3.2、确定搜索范围，定义第一搜索参数i，第二通孔的第二端面直径d_i＝d_min+(i-1)Δd，其定义第二搜索参数j，铣槽体顶角角度α_j＝α_min+(j-1)Δα；

步骤3.3、建立坐标系，计算喷嘴孔投影所得椭圆的半长轴a_ij和半短轴b_ij，

步骤3.4、根据以下公式计算喷射角度θ_ij和喷射速度V_ij，

其中，ξ为喷射角系数；

步骤3.5、判断V_min≤V_ij≤V_max且θ_min≤θ_ij≤θ_max是否成立，若成立则记录d_yk＝d_i、α_yk＝α_j、并执行N＝N+1且k＝k+1后，执行步骤3.6，若不成立则不做任何记录直接进入步骤3.6；

步骤3.6、判断α_j+Δα≤α_max是否成立？若成立，则令j＝j+1，返回步骤3.2；若不成立，令j＝1，转入步骤3.7；

步骤3.7、判断d_i+Δd≤d_max是否成立，若成立则i＝i+1后返回步骤3.2，若不成立则进入步骤3.8；

步骤3.8、记录N组满足所述工艺参数的第二通孔的第二端面直径和铣槽体顶角角度(d_yk，α_yk)的可选值。