CN107520263B - 除鳞集管道出水宽度控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种除磷集管道出水宽度控制装置，其特征在于，所述控制装置包括一个多位多通除磷喷射阀和一个或者多个除磷集管，所述多位多通除磷喷射阀包括主阀组件、驱动组件以及反馈组件，其中驱动组件设置在主阀组件和反馈组件之间。该技术方案结构紧凑、设计合理，通过对关键设备除鳞阀和集管的合理的设计，能根据轧制钢坯的宽度自动调整出水宽度，从而降低水的消耗，减少带钢表面的温降。

Description

除鳞集管道出水宽度控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制装置，具体涉及一种除鳞集管道出水宽度控制装置，属于热轧生产设备技术领域。

背景技术

热轧生产是在高温状态下（850-1250℃）对金属进行压力加工的一种生产方法，被作为轧件的钢坯在加热炉中加热到规定的轧制温度后，由转运设备送至轧线进行轧制，最终轧制到所要求厚度的带钢，经卷取机卷成钢卷入库。轧件在加热过程中和轧制过程中一直处于高温状态下，此时在轧件表面生成多成分共存且不断转化的氧化物俗称氧化铁皮，此氧化铁皮如果不被清除，会被轧辊压入带钢表面，严重影响带钢的表面质量，特别是一些对表面质量要求较高的汽车板酸洗板等产品，对氧化铁皮十分敏感。因此，在热轧生产线上，均配置除鳞系统，在大多数轧制道次之前，对轧件表面的氧化铁皮进行清除，以减少轧件表面的氧化物从而保证带钢的表面质量。除鳞系统一般由除鳞泵站、过滤器、除鳞喷射阀以及现场的除鳞集管等组成；泵站将高压水送至除鳞阀，通过除鳞阀的开闭控制，将高压水送至除鳞集管后经喷嘴喷出。现场的除鳞箱一般配有一组或两组集管，每组由上下两根带喷嘴的集管组成。

除鳞集管有两种适用场合，一种是独立安装的除鳞机，安装在轧机外面，这种集管基本不受空间限制，偏于点检和维护，缺点是结构相对庞大，离轧辊稍远，除鳞效果一般；另一类是安装在机架上的除鳞集管，这种集管比较靠近轧辊，除鳞效果很好，但受到机架间空间限制，往往设计的比较小巧、复杂，但不便于维护。现有集管的主要缺陷是:除鳞集管的设计喷水宽度一般是按照最大的轧件宽度来考虑的，在大多数情况下喷水宽度大于实际板坯（带钢）的宽度，这样的结构带来了除鳞水的浪费。可以看出由于集管两端的数个喷嘴往往使用不到造成了浪费，而且过大的出水量还容易引起板坯（带钢）表面的较大的温降,集管边部水嘴喷射范围内的设备的使用寿命也大大缩短。由于市场对热轧产品的表面质量要求越来越高，除鳞的道次数也不断增加，除鳞水的用量和除鳞泵的功率也越来越大。虽然变频控制和变速控制技术的应用较为普遍，除鳞系统的电耗和水耗仍是轧线的焦点问题之一。随着钢铁工业的迅速发展,水资源短缺逐渐成为制约我国钢铁企业生存和发展的重要因素之一。特别是我国南北地理条件不同,南方水资源相对丰富,北方水资源相对缺乏，这样水资源的经济性显得尤其重要。全球经济危机使钢铁企业进入微利时代,成本控制问题愈加突出。研究如何提高钢铁企业水资源利用效率,降低吨废水处理成本等一系列问题已成为钢铁企业的迫切需求。因此不断优化除鳞系统，提高除鳞效率，降低除鳞成本是当务之急。现有的技术里，目前层流冷却集管使用边部遮挡和内部活塞式堵水嘴两种方法。由于除鳞系统压力远高于层流冷却系统，边部遮挡不适用于高压除鳞集管上，且遮挡的水也不好回收，起不到节水作用。

中国专利（申请中）公开了《一种高效节能的除鳞集管》，其采用了内平衡结构，根据钢坯的宽度，通过气缸控制内置的活塞的位置，使边部的集管水嘴可以成对的打开或关闭，从而达到节水的目的，但这种除鳞集管结构相对较大较长，不能适用于机架间除鳞，且除鳞集管都是上下两个成对使用，如使用这种集管，至少需要两个气压控制回路。

中国专利CN200910047958.5公开了《一种层流宽度可偏调式冷却装置及控制方法》，能够根据带钢不同宽度的冷却工艺要求，调节冷却水在通道宽度方向上的区域。该装置利用内置活塞直接将水嘴堵住，节水效果明显。但除鳞压力一般高达25MPa,而层流一般只有0.1-0.3MPa左右，工作压力相差悬殊，同样的结构如果照搬到除鳞集管上会有以下几个缺点：1.活塞中间进入高压除鳞水后，高压水会直接作用在活塞内侧，产生很大的推力，导致活塞外移。2.其结构实际是单作用形式，即使换成高功率电机或其它的调整动力源，高压水进入后再调整活塞都非常困难。中国专利CN201310689050.0公开了《一种内平衡滑阀式高压手动截断阀》，其内部采用阶梯式柱塞使上下作用面积相等从而达到内平衡目的，但如果将这种结构改为多位多通形式，阶梯式的柱塞和与之配套阀体制造成本相对较高。因此，迫切的需要一种装置来解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种除鳞集管道出水宽度控制装置，该技术方案结构紧凑、设计合理，通过对关键设备除鳞阀和集管的合理的设计，能根据轧制钢坯的宽度自动调整出水宽度，从而降低水的消耗，减少带钢表面的温降。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种除鳞集管道出水宽度控制装置，其特征在于，所述控制装置包括一个多位多通除鳞喷射阀和一个或者多个除鳞集管，所述多位多通除鳞喷射阀包括主阀组件、驱动组件以及反馈组件，其中驱动组件设置在主阀组件和反馈组件之间。

作为本发明的一种改进，所述主阀组件包括阀体、柱塞、衬套、端盖以及导杆，所述端盖包括上端盖和下端盖，所述阀体内设置有衬套和柱塞，阀体的上下两端分别设置有上端盖和下端盖。

作为本发明的一种改进，所述阀体为一筒状结构，其中一侧设计有一个进水孔，另一侧有若干个出水通孔，出水通孔的数量为n+1个，其中n为4；为了保证集管水嘴喷出的流量，最下端的出水通孔直径略大。两个端盖分别安装在阀体的两端，两者之间密封安装，防止介质泄漏。

作为本发明的一种改进，所述衬套安装在阀体内部，衬套为圆柱形筒状结构，两侧的端盖可以使内衬套在轴向完全定位；衬套的外圈与阀体内壁安装有密封，作用是防止高压水进入两者之间而造成阀体损伤；衬套垂直于轴线方向设计有与阀体上的出水通孔一样多的若干个圆孔，并分别一一与出水通孔相通，衬套的一端设计有四个螺栓孔，便于衬套拆除。

作为本发明的一种改进，衬套内孔对应设计有n+1个环形凹槽，环形凹槽截面宽度略大于出水通孔直径并与同位置的圆孔相通，每个环形凹槽的两侧有密封槽，共n+2个。

作为本发明的一种改进，所述柱塞为一圆柱形筒状结构，安装在衬套内部，其内孔的一边设计一隔板，隔板的中心为一通孔用来安装气缸活塞杆，通孔周围设计有若干个小圆孔；与衬套上的环形凹槽相对应，柱塞本体按需设计有相应长度和间距的腰形孔，共n+1列。

作为本发明的一种改进，所述驱动组件包括活塞杆、杆腔端盖、缸筒、活塞以及盲腔端盖，所述缸筒的上下两端分别设置有盲腔端盖和杆腔端盖，所述活塞杆设置在缸筒的内部，所述活塞设置在盲腔端盖的下方。主要作用是为柱塞提供位驱动力。

作为本发明的一种改进，所述导杆的直径与气缸活塞杆的直径一样大。这样就可以使柱塞两端面收到的压力相等，使柱塞上下端面作用面积相等，柱塞处于平衡状态。

作为本发明的一种改进，所述反馈组件包括磁尺导杆、磁尺磁环以及护罩，所述磁尺磁环设置在磁尺导杆上，所述护罩设置在最上方。主要作用是根据轧制板坯的宽度，获取气缸动作的行程和实时位置。

作为本发明的一种改进，所述除鳞除鳞上设置有若干个喷嘴，

两侧边部设置有n个喷嘴，n个喷嘴之间在集管内部均布有n个隔板，中间的喷嘴全部互通。根据需要确定边部不需出水水嘴的个数为n个，水嘴之间有n个隔板，使其之间不能串联，每个独立水嘴有一个独立的进水法兰；剩余中间的水嘴全部互通，中间并设计有两个进水法兰。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1）该技术方案整体设计巧妙、结构紧凑；2）该技术方案中所述的除鳞阀采用了内平衡结构：柱塞隔板上的小圆孔，高压水作用在柱塞的两个端面，由于柱塞两侧作用面积相等，所以产生的力也相等，只要给予柱塞轻微的力克服密封摩擦力就可以使其位移；3）该技术方案可以根据带钢的实际宽度来实时来调整除鳞阀的工作位置：通过驱动装置除鳞阀进行开关控制，可以使集管喷嘴全部打开，也可以使两侧边部的若干个水嘴对称关闭，即两侧边部的一个水嘴、两个水嘴等多个水嘴均可同时对称关闭，达到节水的目；4）该技术方案巧妙利用除鳞系统的关键部件“喷射阀”来控制集管边部水嘴的开关，一个除鳞阀可以同时控制一个或多个除鳞集管出水宽度并可调。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图，集管出水为最大位置

图2为本发明衬套结构示意图

图3为本发明柱塞结构示意图

图4为本发明在最小位置时的结构示意图

图中： 1-下端盖；2-阀体；3-衬套；4-柱塞；5-导杆；6-上端盖；7-活塞杆；8-杆腔端盖；9-缸筒；10-活塞；11-盲腔端盖；12-磁尺导杆；13-磁尺磁环；14-护罩；15-集管。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种除鳞集管道出水宽度控制装置，所述控制装置包括一个多位多通除鳞喷射阀和一个或者多个除鳞集管，所述多位多通除鳞喷射阀包括主阀组件、驱动组件以及反馈组件，其中驱动组件设置在主阀组件和反馈组件之间，该技术方案中设置的为六位六通除鳞喷射阀，所述主阀组件包括阀体2、柱塞4、衬套3、端盖以及导杆5，所述端盖包括上端盖6和下端盖1，所述阀体内设置有衬套3和柱塞4，阀体的上下两端分别设置有上端盖6和下端盖1。该技术方案能根据轧制钢坯的宽度自动调整出水宽度，从而降低水的消耗，减少带钢表面的温降。

实施例2：参见图1，作为本发明的一种改进，所述阀体2为一筒状结构，其中一侧设计有一个进水孔，另一侧有5个出水通孔，出水通孔的数量为4+1个，为了保证集管水嘴喷出的流量，最下端的出水通孔直径略大。两个端盖分别安装在阀体的两端，两者之间密封安装，防止介质泄漏。参见图2，所述衬套3安装在阀体2内部，衬套3为圆柱形筒状结构，两侧的端盖可以使内衬套在轴向完全定位；衬套的外圈与阀体内壁安装有密封，作用是防止高压水进入两者之间而造成阀体损伤；衬套垂直于轴线方向设计有与阀体上的出水通孔一样多的若干个圆孔，并分别一一与出水通孔相通，衬套的一端设计有四个螺栓孔，便于衬套拆除；衬套内孔对应设计有4+1个环形凹槽，环形凹槽截面宽度略大于出水通孔直径并与同位置的圆孔相通，每个环形凹槽的两侧有密封槽，共4+2个；所述柱塞4为一圆柱形筒状结构，安装在衬套内部，其内孔的一边设计一隔板，隔板的中心为一通孔用来安装气缸活塞杆，通孔周围设计有若干个小圆孔；与衬套上的环形凹槽相对应，柱塞本体按需设计有相应长度和间距的腰形孔，共4+1列；所述驱动组件包括活塞杆7、杆腔端盖8、缸筒9、活塞10以及盲腔端盖11，所述缸筒的上下两端分别设置有盲腔端盖11和杆腔端盖8，所述活塞杆设置在缸筒的内部，所述活塞设置在盲腔端盖的下方，主要作用是为柱塞提供位驱动力。所述导杆的直径与气缸活塞杆的直径一样大。这样就可以使柱塞两端面收到的压力相等，使柱塞上下端面作用面积相等，柱塞处于平衡状态，所述反馈组件包括磁尺导杆12、磁尺磁环13以及护罩14，所述磁尺磁环设置在磁尺导杆上，所述护罩设置在最上方，主要作用是根据轧制板坯的宽度，获取气缸动作的行程和实时位置。所述除鳞除鳞上设置有若干个喷嘴，两侧边部有4个喷嘴之间在集管内部均布有4个隔板，中间的喷嘴全部互通。根据需要确定边部不需出水水嘴的个数为4个，水嘴之间有4个隔板，使其之间不能串联，每个独立水嘴有一个独立的进水法兰；剩余中间的水嘴全部互通，中间并设计有两个进水法兰。将法兰对称两两相连，即第1和第17喷嘴法兰相连、第2和第16喷嘴法兰相连、第3和第15喷嘴法兰相连、第4和第14喷嘴法兰相连、中间9个喷嘴的两个法兰相连，共形成五组法兰。

除鳞阀共有6个工作位置：如图1所示，将除鳞阀的五个出水通孔与集管的五组法兰通过管路相连，图示位置除鳞阀进水口输入高压水，高压水通过柱塞4腰形孔和衬套3的圆孔并从五个出水通孔分别输出，集管15所有的喷嘴全部有水喷出。将气缸往下动作一个间距（柱塞两相邻腰形孔间距），此时最上面第一个出水孔被柱塞堵住，相对应集管最边上的第1和17喷嘴无水喷出。再将气缸往下动作一个间距，此时最上面两个出水通孔被柱塞堵住，相对应集管第1、2、16、17四个喷嘴无水喷出。再将气缸往下动作一个间距，此时最上面三个出水通孔被柱塞堵住，相对应集管第1、2、3、15、16、17六个喷嘴无水喷出。再将气缸往下动作一个间距，此时最上面四个出水通孔被柱塞堵住，相对应集管第1、2、3、4、14、15、16、17八个喷嘴无水喷出，再将气缸往下动作一个间距，此时最上面五个出水通孔被柱塞全部堵住，除鳞阀处于关闭状态，如图4所示，相对应集管所有喷嘴无水喷出。

通过采取以上的措施，实现了根据带钢宽度控制集管出水宽度的目的，避免了背景描述中的各项缺陷并顺利实现了发明内容中所述各项有益效果。根据同样的原理可以将除鳞阀设计成三位三通、四位四通、五位五通等多位多通结构，配合除鳞集管使用可以使边部一个、两个、三个等多个喷嘴开闭，从而达到轧制窄坯时节水的目的。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (6)

1.一种除鳞集管道出水宽度控制装置，其特征在于，所述控制装置包括一个多位多通除鳞喷射阀和一个或者多个除鳞集管，所述多位多通除鳞喷射阀包括主阀组件、驱动组件以及反馈组件，其中驱动组件设置在主阀组件和反馈组件之间；

所述主阀组件包括阀体、柱塞、衬套、端盖以及导杆，所述端盖包括上端盖和下端盖，所述阀体内设置有衬套和柱塞，阀体的上下两端分别设置有上端盖和下端盖；

所述阀体为一筒状结构，其中一侧设计有一个进水孔，另一侧有若干个出水通孔，出水通孔的数量为n+1个；其中n为4；

所述衬套安装在阀体内部，衬套为圆柱形筒状结构，衬套的外圈与阀体内壁密封安装，衬套垂直于轴线方向设计有与阀体上的出水通孔一样多的若干个圆孔，并分别一一与出水通孔相通，衬套的一端设计有四个螺栓孔，便于衬套拆除；

衬套内孔对应设计有n+1个环形凹槽，环形凹槽截面宽度略大于出水通孔直径并与同位置的圆孔相通，每个环形凹槽的两侧有密封槽，共n+2个。

2.根据权利要求1所述的除鳞集管道出水宽度控制装置，其特征在于，所述柱塞为一圆柱形筒状结构，安装在衬套内部，其内孔的一边设计一隔板，隔板的中心为一通孔用来安装气缸活塞杆，通孔周围设计有若干个小圆孔；与衬套上的环形凹槽相对应，柱塞本体按需设计有腰形孔，共n+1列。

3.根据权利要求2所述的除鳞集管道出水宽度控制装置，其特征在于，所述驱动组件包括活塞杆、杆腔端盖、缸筒、活塞以及盲腔端盖，所述缸筒的上下两端分别设置有盲腔端盖和杆腔端盖，所述活塞杆设置在缸筒的内部，所述活塞设置在盲腔端盖的下方。

4.根据权利要求3所述的除鳞集管道出水宽度控制装置，其特征在于，所述导杆的直径与气缸活塞杆的直径一样大。

5.根据权利要求4所述的除鳞集管道出水宽度控制装置，其特征在于，所述反馈组件包括磁尺导杆、磁尺磁环以及护罩，所述磁尺磁环设置在磁尺导杆上，所述护罩设置在最上方。

6.根据权利要求5所述的除鳞集管道出水宽度控制装置，其特征在于，所述除鳞集管上设置有喷嘴，两侧边部设置有n个喷嘴，n个喷嘴之间在集管内部均布有n个隔板，中间的喷嘴全部互通。