CN110369529A - 一种可调式管坯除鳞装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调式管坯除鳞装置，包括除鳞环体、主进水管、套管、喷嘴座和喷嘴，主进水管与除鳞环体的内部通道连通，套管设置在除鳞环体上并与除鳞环体的内部通道连通且套管内部设置密封结构，喷嘴座上设置滑动管，滑动管可在套管内作伸缩运动；喷嘴通过安装管与喷嘴座连接；设置喷嘴调节机构用于调节滑动管在套管内的运动，且滑动管的运动方向为除鳞环体的径向。本发明可灵活操控除鳞装置的喷嘴座径向调节距离，结构紧凑，运转可靠，操作简便，可替代现有的固定式除鳞机构。同时本发明能够实现调节除鳞环与管坯之间的对中及快速更换不同喷射参数的喷嘴座，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及管坯生产工艺领域，特别涉及到一种可调式管坯除鳞装置，使得喷嘴可调，提高生产效率。
背景技术
随着市场的需求，对钢材表面质量要求越来越高。在工业生产中，经常会涉及到除鳞工艺，除去钢材表面的氧化层，避免造成产品缺陷。高压水除鳞在热轧钢生产中对钢材表面质量起着决定性的作用，而除鳞装置中的除鳞环则是关键部件，其尺寸结构的设计与安装位置直接影响除鳞效果与生产效率。
除鳞装置中除鳞环体的作用是用于安装高压水除鳞喷嘴，现有除鳞装置的除鳞环体根据工艺情况设计除鳞环体直径及喷嘴圆周分布数量，喷嘴座直接焊接于环体，喷嘴安装在喷嘴座内，高压水泵提供高压水经除鳞环体分配至各个喷嘴而喷出。
工业生产的管坯也涉及到除鳞环节，目前的除鳞装置存在以下问题：目前钢厂的除鳞装置中的除鳞环皆采用固定角度和长度的喷嘴座，不能更换不同喷射参数的喷嘴座，不能灵活掌控和适应生产工艺的变化，只能更换整体除鳞环，更换起来费时费力，延误生产，且配件投入成本较大。
发明内容
本发明鉴于现有技术的实际情况，提供一种可调式管坯除鳞装置，用以解决喷嘴座不可更换的技术问题，且能够实现快速更换不同喷射参数的喷嘴座，提高生产效率。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种可调式管坯除鳞装置，包括除鳞环体、主进水管、套管、喷嘴座和喷嘴，主进水管与除鳞环体的内部通道连通，套管设置在除鳞环体上并与除鳞环体的内部通道连通且套管内部设置密封结构，喷嘴座上设置滑动管，滑动管可在套管内作伸缩运动；喷嘴通过安装管与喷嘴座连接；
设置喷嘴调节机构用于调节滑动管在套管内的运动(或者伸缩长度)，且滑动管的运动方向为除鳞环体(或除鳞环体截面圆环)的径向。
针对目前钢厂品种多样化，产量、效率方面的需求，本发明解决现有除鳞装置结构存在适用范围小，除鳞喷嘴的打击距离不能调整，更换起来费时费力，生产效率低下等问题。
本发明公开了一种在线可调式管坯除鳞装置，可在一定范围内无级调节喷嘴与管坯之间的距离，以适应不同规格的管坯进行生产，无需停机拆卸及更换除鳞环，它由伺服电机驱动，可对除鳞环的调节做精准控制，大大提高生产效率及减轻劳动强度，且良好的控制了喷嘴的打击距离，对提高除鳞效果也是非常显著的。
作为优选方式，主进水管设置在除鳞环体的外侧壁上，主进水管与除鳞环体一体成型或者采用焊接工艺焊接。
作为优选方式，密封结构包括斯特封和支撑环；支撑环设置在套管的端部，斯特封设置在支撑环旁边。
作为优选方式，喷嘴调节机构包括导向板、旋转板、导杆、调节连杆、摇臂和电机(优选伺服电机)；
导杆固定在喷嘴座、滑动管或者安装管上，导杆穿过导向板上设置的径向导向槽以及旋转板的驱动槽，通过驱动槽的运动带动导杆在导向槽内作径向运动；调节连杆分别与旋转板和摇臂活动连接，摇臂由电机驱动。驱动槽和径向导向槽为腰型槽，导杆为圆杆，圆杆与腰型槽配合，滑动更流畅，且驱动槽和径向导向槽的两端为弧形结构，可以对导杆起到保护作用，避免强冲击力，扭断导杆。
作为优选方式，驱动槽为斜向槽，驱动槽长度方向与除鳞环体的竖直中心线呈30°-60°，优选52°。
作为优选方式，除鳞环体上设置12个出水套管，对应设置12个喷嘴。喷嘴和出水套管之间的连接结构组件(包括喷嘴座、滑动管、安装管)均为12个，12个喷嘴分布在周向上，可以有效地对管坯氧化皮进行冲洗。
作为优选方式，套管均匀设置在除鳞环体的内侧周向上。
作为优选方式，它还包括箱体和升降机构，升降机构包括固定块和支撑连杆；
箱体上设置一个主进水接头，主进水管插入到主进水接头中，主进水接头中设置密封件；
支撑连杆的一端与旋转板活动连接，支撑连杆的另一端与固定块活动连接。
作为优选方式，除鳞环体的左右两侧设置滑块，在箱体内设置侧导向槽，滑块与侧导向槽配合可引导除鳞环体在侧导向槽方向运动。
作为优选方式，喷嘴依靠固定螺母压紧在喷嘴安装管上。
本发明的有益效果是：本发明可灵活操控除鳞装置的喷嘴座径向调节距离，结构紧凑，运转可靠，操作简便，可替代现有的固定式除鳞机构。同时本发明能够实现调节除鳞环与管坯之间的对中及快速更换不同喷射参数的喷嘴座，提高生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例剖面结构示意图之一；
图2为本发明实施例剖面结构示意图之二；
图3为本发明实施例剖面结构示意图之三；
图4为本发明实施例剖面结构示意图之四；
图5为本发明实施例剖面结构示意图之五；
图6为本发明旋转板与导向板的结构示意图之一；
图7为本发明旋转板与导向板的结构示意图之二(图6的B-B向剖视示意图)；
图8为本发明导向板结构示意图；
图9为本发明旋转板与导向板安装后的示意图；
图10为图9的A-A向剖视图；
图11为喷嘴角度设置示意图；
图12为喷嘴安装示意图；
图13为除鳞环体的结构示意图；
图14为图13中A部的结构示意图；
图15为套管参数示意图；
图16为喷嘴座、喷嘴、滑动管和安装管的示意图之一；
图17为喷嘴座、喷嘴、滑动管和安装管的示意图之二；
图中，1-箱体，2-伺服电机，3-除鳞环体，4-主进水接头，5-辊道面，6-喷嘴座，7-调节连杆，8-摇臂，9-支撑连杆，10-固定块，11-传动轴，12-第一销轴，13-滑块，14-侧导向槽，15-第二销轴，16-导向板，17-旋转板，18-喷嘴，19-套管，20-钢坯，21-驱动槽，22- 径向导向槽，23-导杆，24-主进水管，25-滑动管，26-安装管，27-固定螺母，28-支撑环， 29-斯特封。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
需要说明的是，在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
实施例1
如图1-图5、图12、图13、图15所示，一种可调式管坯除鳞装置，包括除鳞环体3、主进水管24、套管19、喷嘴座6和喷嘴18，主进水管24与除鳞环体3的内部通道连通，套管19设置在除鳞环体3上并与除鳞环体3的内部通道连通且套管19内部设置密封结构，喷嘴座6上设置滑动管25，滑动管25可在套管19内作伸缩运动；喷嘴18通过安装管26与喷嘴座6连接；
设置喷嘴18调节机构用于调节滑动管25在套管19内的运动(或者伸缩长度)，且滑动管25的运动方向为除鳞环体3(或除鳞环体3截面圆环)的径向。
目前钢厂生产线所使用的圆钢坯20高压水除鳞装置中的除鳞环体3均采用焊接固定式，它包括圆环体、喷嘴座6、安装板，喷嘴座6与圆环体轴心线呈一定角度焊接于环体上，喷嘴座6不可更换，通过除鳞环中心的管坯产品直径变换后，造成除鳞不良或根本不能通过比之更大直径的管坯，不适用多规格的管坯生产线。本发明提供一种套管19结构，配合滑动管 25，可以实现滑动管25在套管19内作伸缩运动，解决了现有除鳞装置的喷嘴18固定，不能灵活调节，更换费时费力，造成生产效率低下。本发明实现除鳞装置的喷头或者喷嘴座6可调，实现可调节喷嘴移动以及安装和更换不同喷射参数喷嘴座6，可适用大范围管坯尺寸，提高生产效率。
为了保证整个装置的强度和耐用性，本发明的除鳞环体3采用20G无缝钢管，除鳞环体 3由20G无缝钢管卷圆焊接而成。
主进水管24设置在除鳞环体3的外侧壁上，主进水管24与除鳞环体3一体成型或者采用焊接工艺焊接。目前的一体成型和焊接工艺水平比较高，除鳞环体3与主进水管24采用成熟工艺，能够保证连接的可靠性。
为了保证滑动管25与套管19之间的密封性，如图13和图14所示，密封结构包括斯特封29和支撑环28；支撑环28设置在套管19的端部，斯特封29设置在支撑环28旁边，该结构可以有效保证滑动管25与套管19之间能够相对运动，同时也保证了两者之间的密封性，解决了运动和密封冲突的问题，为滑动管25或喷嘴座6的无极调节提供了技术支撑。
为了说明调节机构，本申请给出调节机构的一个具体实施例。如图6-图10所示，喷嘴 18调节机构包括导向板16、旋转板17、导杆23、调节连杆7、摇臂8和电机(优选伺服电机2)；
导杆23固定在喷嘴座6、滑动管25或者安装管26上，导杆23穿过导向板16上设置的径向导向槽22以及旋转板17的驱动槽21，通过驱动槽21的运动带动导杆23在导向槽内作径向运动；调节连杆7分别通过第二销轴15与旋转板17和摇臂8活动连接，摇臂8由电机驱动。本发明提供一种用于除鳞装置的旋转板17，所述旋转板17可在旋转状态下带动喷嘴座6移动，调节高压水喷射距离，实现喷嘴18的调节。
优选地，驱动槽21和径向导向槽22为腰型槽，导杆23为圆杆，圆杆与腰型槽配合，滑动更流畅，且驱动槽21和径向导向槽22的两端为弧形结构，可以对导杆23起到保护作用，避免强冲击力，扭断导杆23。
经过实际研究应用，驱动槽21为斜向槽，驱动槽21长度方向与除鳞环体3的竖直中心线呈30°-60°，经过参数筛选，30°、52°以及60°都可以实现较好的调节效果。本发明设置调节机构，优化了目前固定式除鳞环功能，使其具有调节功能，具有结构紧凑、适用范围广、生产效率高等优点。
除鳞环体3上设置12个出水套管19，对应设置12个喷嘴18。喷嘴18和出水套管19之间的连接结构组件(包括喷嘴座6、滑动管25、安装管26)均为12个，12个喷嘴18分布在周向上，可以有效地对管坯进行冲洗。12个喷嘴18以及相关结构是通过实际使用中反复调试得到的方案，既能够保证对管坯进行有效喷射，覆盖面积广，又不至于因为设置太多喷嘴 18，造成浪费，且避免多喷嘴18相互影响，削弱除鳞效果，如果喷嘴18设置太少，经常出现管坯局部除鳞效果差的现象。本发明将套管19均匀设置在除鳞环体3的内侧周向上，由于各个结构一致，可以保证喷嘴18均匀分布在圆周上，实现环形喷淋。喷嘴座6的滑动管25 安装于套管19的孔内，属于滑动配合状态，根据通过此装置中心的不同直径的管坯，调节活动喷嘴座6沿喷嘴座6套管19的轴线方向伸缩。如图11所示，还可以更换夹角值大于或小于10°的喷嘴座6，以适应不同管坯的除鳞要求。滑动管25或者喷嘴座6与喷嘴18或者安装管26呈一定角度，比如10°。喷嘴座6采用316不锈钢制成。
优选地，对于除鳞装置的旋转板17，由一块20mm厚圆板加工，其材质为45#钢经过调质热处理，在平面沿圆周等分加工12条具有一定角度(前面已经描述了具体角度)的槽口，导向板16由一块50mm圆板加工，其材质为45#钢经过调质热处理，在平面沿径向等分12条径向导向槽22。为了实现两者的配合更加密切，可以在导向板16的边缘和/或中部设置一圈环形凸台，避免旋转板17在旋转过程中，滑出导向板16的限定范围。本发明可灵活操控除鳞装置的喷嘴座6径向调节距离，结构紧凑，运转可靠，操作简便，可替代现有的固定式除鳞机构。
实施例二
本实施例与实施例一相似，其不同之处在于，设置箱体1和升降机构，升降机构包括固定块10和支撑连杆9；
箱体1上设置一个主进水接头4，主进水管24插入到主进水接头4中(起到导向作用)，主进水接头4中设置密封件，保证主进水接头4和主进水管24的密封性；密封件可以采用高压密封环。
支撑连杆9的一端与旋转板17活动连接，支撑连杆9的另一端与固定块10活动连接。支撑连杆9分别通过第一销轴12与旋转板17和固定块10连接，支撑连杆9可绕第一销轴12转动。
现有除鳞装置的除鳞环喷嘴座6技术参数只单独适应一种规格产品，不具备调节功能，因为辊道中心高度固定，钢坯20直径增大后，钢坯20中心就会高于原除鳞环中心，造成除鳞不均，严重时钢坯20会撞上除鳞环，造成设备损坏。
由于现有除鳞装置的喷嘴18的喷射角度不可改变，喷嘴18与管坯的中心距离不可改变，由于钢坯20是通过辊道输送至除鳞装置中，钢坯20直径尺寸变换后，钢坯20中心与除鳞环中心就不能对中同轴，出现除鳞效果不良或根本不能通过比之更大直径的管坯，本发明提供一种除鳞装置的升降机构，升降机构配合导向板16和旋转板17共同构成对中调节机构，实现除鳞环随着产品尺寸变化而进行对中调节。现有的除鳞装置由于除鳞环体3不动，因此不需要升降机构，但是由于本发明设置了喷嘴座6调节单元，如果除鳞环体3不动，要实现喷嘴座6的同步调节是非常困难的。因此，基于喷嘴座6同步调节困难、不同管径管坯对中不准的技术问题，本发明设计了一种升降、径向同步调节的方案，即箱体1、升降机构、径向调节单元协同工作，在调节径向时，升降机构起到导向作用，避免对中不准。
假设辊道面5高度900mm尺寸为固定值，最小钢坯20规格ф100mm时，钢坯20和除鳞环体3中心高都为950mm；更换规格为ф250mm规格钢坯20时，钢坯20中心高为1025mm，那么此时启动伺服电机2，伺服电机2控制转动量，顺时针旋转传动轴11，摇臂8带动调节连杆7往上拉，旋转板17则逆时针旋转，此时喷嘴座6被旋转板17的驱动槽21推动，径向往外扩张，保持喷嘴18和钢坯20之间的距离，与此同时旋转板17和除鳞环体3都受到调节连杆7往上的拉力，借助支撑连杆9，使除鳞环体3随箱体1导向槽上移至除鳞环体3中心高度为1025mm，于是完成整个对中调节操作。更换小规格管坯则操作相反。本发明能够保证喷嘴18距离钢坯20表面L尺寸值不变，从而在不更换配件的情况下确保了高压水的打击力和除鳞效果。本发明提供一种除鳞环的对中调节机构，可改良目前固定式除鳞环功能，具有结构紧凑、适用范围广、生产效率高等优点，适应不同直径的管坯在除鳞装置中通过，可适用较大范围尺寸的管坯除鳞生产。
优选地，除鳞环体3的左右两侧设置滑块13，在箱体1内设置侧导向槽14，滑块13与侧导向槽14配合可引导除鳞环体3在侧导向槽14方向运动。除鳞环体3的套管19通过机床加工内圆为光滑配合孔，其内孔加工有高压密封环槽(用于安装斯特封29和支撑环28)，圆周12等分径向焊接于圆环内，可供安装和更换不同喷射参数的喷嘴座6，其内孔与圆环内孔连通，水泵的高压水经除鳞环体3上部的主进水接头4分配至套管19再至12个喷嘴座6，滑块13焊接于环体外部，水平对称分布，所述滑块13安装于除鳞箱内的滑槽内，调节时除鳞环体3做上下垂直运动。
如图16和图17所示，本发明的喷嘴18依靠固定螺母27压紧在喷嘴座6的安装管26上。本发明通过一个圆形除鳞集管分布若干喷嘴座6，高压水经过喷嘴18喷射到钢坯20表面除去氧化铁皮。所述喷嘴18安装管26的角度β值与滑动管25的长度H值可根据钢坯20规格制作更换件备用，起到改良除鳞装置工作参数的作用，所述滑动管25与喷嘴座6采用焊接方式，滑动管25可在除鳞环体3伸缩调节，喷嘴18安装管26与喷嘴座6体焊接。滑块13加工成方体状，起滑动导向作用。
本发明提供一种除鳞装置的活动喷嘴座6，具有可供伸缩功能，具有可更换不同喷射角度功能，成为一种可调式管坯除鳞装置，具有结构紧凑、适用范围广、生产效率高等优点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可调式管坯除鳞装置，其特征在于：包括除鳞环体、主进水管、套管、喷嘴座和喷嘴，主进水管与除鳞环体的内部通道连通，套管设置在除鳞环体上并与除鳞环体的内部通道连通且套管内部设置密封结构，喷嘴座上设置滑动管，滑动管可在套管内作伸缩运动；喷嘴通过安装管与喷嘴座连接；
设置喷嘴调节机构用于调节滑动管在套管内的运动，且滑动管的运动方向为除鳞环体的径向。
2.根据权利要求1所述的一种可调式管坯除鳞装置，其特征在于：主进水管设置在除鳞环体的外侧壁上，主进水管与除鳞环体一体成型或者采用焊接工艺焊接。
3.根据权利要求1所述的一种可调式管坯除鳞装置，其特征在于：密封结构包括斯特封和支撑环；支撑环设置在套管的端部，斯特封设置在支撑环旁边。
4.根据权利要求1所述的一种可调式管坯除鳞装置，其特征在于：喷嘴调节机构包括导向板、旋转板、导杆、调节连杆、摇臂和电机；
导杆固定在喷嘴座、滑动管或者安装管上，导杆穿过导向板上设置的径向导向槽以及旋转板的驱动槽，通过驱动槽的运动带动导杆在导向槽内作径向运动；调节连杆分别与旋转板和摇臂活动连接，摇臂由电机驱动。
5.根据权利要求4所述的一种可调式管坯除鳞装置，其特征在于：驱动槽为斜向槽，驱动槽长度方向与除鳞环体的竖直中心线呈30°-60°。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种可调式管坯除鳞装置，其特征在于：除鳞环体上设置12个出水套管，对应设置12个喷嘴。
7.根据权利要求6所述的一种可调式管坯除鳞装置，其特征在于：套管均匀设置在除鳞环体的内侧周向上。
8.根据权利要求4所述的一种可调式管坯除鳞装置，其特征在于：它还包括箱体和升降机构，升降机构包括固定块和支撑连杆；
箱体上设置一个主进水接头，主进水管插入到主进水接头中，主进水接头中设置密封件；
支撑连杆的一端与旋转板活动连接，支撑连杆的另一端与固定块活动连接。
9.根据权利要求8所述的一种可调式管坯除鳞装置，其特征在于：除鳞环体的左右两侧设置滑块，在箱体内设置侧导向槽，滑块与侧导向槽配合。
10.根据权利要求1所述的一种可调式管坯除鳞装置，其特征在于：喷嘴依靠固定螺母压紧在喷嘴安装管上。
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