CN112934814A - 钢高压水除磷系统及工艺过程 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢坯加工技术领域，提出了钢高压水除磷系统及工艺过程，包括套筒、高压水管和喷射组件，高压水管穿设在套筒内，喷射组件与高压水管连通且位于套筒外，喷射组件用于向钢管内壁喷射高压水，喷射组件包括高度调节机构，高度调节机构设置在套筒上，扇型喷头有若干个，沿套筒的圆周方向均匀分布，扇型喷头均设置在高度调节机构上，高度调节机构带动扇型喷头沿着套筒的径向移动。通过上述技术方案，解决了现有技术中将高压喷嘴对钢管内壁除磷效果不好的问题。

Description

钢高压水除磷系统及工艺过程

技术领域

本发明涉及技术领域，具体的，涉及钢高压水除磷系统及工艺过程。

背景技术

钢坯在高温状态下被氧化，在其表面会形成一层致密的氧化铁皮，也就是磷皮，如果不能将这层氧化铁皮除去，它们会影响成品的表面质量。尤其是生产钢管时，钢管内表面麻坑一直是钢管质量的重大缺陷之一。造成内表面麻坑的原因是由于坯管加热过程中，内表面产生较多的氧化铁皮，也就是磷皮，内表面的磷皮经旋扩轧机的顶头辗轧后，压进管壁，形成麻坑，严重影响钢管的内表面质量。

现有技术中一般利用高压水的机械冲击力来除去氧化铁皮，也就是高压水除磷的方法是目前最通行有效的作法，但是对钢管内壁进行除磷操作时，需要将高压喷嘴伸入到钢管内壁，由扇形喷头与钢管内壁成一定角度对钢管内壁进行射流冲击，达到除磷的目的。效率很低，不易操作。

发明内容

本发明提出钢高压水除磷系统及工艺过程，解决了现有技术中将高压喷嘴对钢管内壁除磷效果不好的问题。

本发明的技术方案如下：

钢高压水除磷系统，包括套筒、高压水管和喷射组件，所述高压水管穿设在所述套筒内，所述喷射组件与所述高压水管连通且位于所述套筒外，所述喷射组件用于向钢管内壁喷射高压水，所述喷射组件包括

高度调节机构，所述高度调节机构设置在所述套筒上，

扇型喷头，有若干个，沿所述套筒的圆周方向均匀分布，所述扇型喷头均设置在所述高度调节机构上，所述高度调节机构带动所述扇型喷头沿着所述套筒的径向移动。

作为进一步的技术方案，所述高度调节机构包括

升降防水板，所述扇型喷头设置在所述升降防水板上，且随所述升降防水板移动，

导管，所述套筒上具有通孔，所述导管穿过所述通孔，带动所述升降防水板移动，所述高压水管穿过所述导管与所述扇型喷头连通，

凸起部，设置在所述导管上，

转盘，绕所述套筒轴线转动设置在所述套筒内，其上具有滑槽，且所述凸起部滑动设置在所述滑槽内，所述转盘转动带动所述凸起部上升或下降，

波纹管，两端分别连接所述升降防水板与所述套筒，罩设在所述通孔上方，

驱动机构，设置在所述套筒内，用于驱动所述转盘转动。

作为进一步的技术方案，所述喷射组件还包括

角度调节机构，用于调节所述扇型喷头的角度，包括

转轴，所述扇型喷头通过所述转轴转动设置在所述升降防水板上。

作为进一步的技术方案，所述角度调节机构还包括

第一齿轮，设置在所述转轴上，用于带动所述转轴旋转，所述转轴和所述第一齿轮均随所述升降防水板升降，

齿条，沿着所述套筒的径向设置在所述套筒上，所述齿条与所述第一齿轮啮合。

作为进一步的技术方案，所述驱动机构包括

驱动电机，设置在所述套筒内，

驱动齿轮，所述驱动电机驱动所述驱动齿轮旋转，所述转盘外径上具有齿牙，所述驱动齿轮与所述齿牙啮合。

作为进一步的技术方案，还包括

距离传感器，设置在所述升降防水板上，用于检测所述升降防水板与所述钢管内壁的距离。

作为进一步的技术方案，还包括

行程开关，设置在所述套筒的两端。

作为进一步的技术方案，所述喷射组件有若干个，有序间隔的设置在所述套筒上。

钢高压水除磷系统的工艺过程，包括如下步骤：

A.钢管与套筒同心布置；

B.第一齿轮转动驱动升降防水板上升，同时第一齿轮与齿条啮合，第一齿轮带动转轴转动，带动扇形喷头转动；

C.高压水管启动，扇形喷头正向喷射高压水；

D.钢管套在套筒上，向前移动，除磷；

E.除磷结束后，进行清洗，钢管向后移动，同时启动第一齿轮反向转动，驱动升降防水板下降，同时第一齿轮与齿条啮合，第一齿轮带动转轴反向转动，带动扇形喷头调转方向。

反向喷射高压水；

F.钢管退回到初始位置，关闭高压水管，设备关机。

本发明的工作原理及有益效果为：

本发明中，对钢管内壁进行高压除磷时，如果仅采用一个高压喷头，不容易深入很长的钢管内部，并且，当对大直径钢管进行除磷时，喷射到钢管内壁的压力就会很小，这样就难以达到除磷效果。所以为了避免此问题，采用多个扇型喷头沿着圆周方向设置在套筒上，使得扇形喷头与钢管的内壁距离减小，相邻扇形喷头射流出的高压水在钢管内壁形成一定的重叠，并且压力稳定，除磷效果好。

但是，仅仅依靠此结构还存在一个弊端：相邻扇形喷头射流出的高压水在钢管内壁会有一定的重叠，当重叠量在一定范围内时才能达到最佳除磷效果；由于实际生产中，钢管直径不会一成不变，当钢管直径变大时，相邻扇形喷头射流至钢管表面时高压水的重叠量降低，会导致钢管表面除磷不彻底，除磷后钢管内壁出现氧化铁皮长条，且不容易检测发现，后续加工时报废率高；当钢管直径变小时，高压水重叠量增大，造成重叠区域射流冲击强度过高，会损坏钢管基体。也就要求扇型喷头喷射的重叠量不能太大，也不能没有重叠，这样才能保证对钢管内壁除磷彻底，为了解决这一问题，采用的技术手段是设置有高度调节机构，能够通过此机构调节扇型喷头的高度，高度变了自然喷射到钢管内壁的扇形弧长就会发生变化，可以根据具体的钢管内径进行调节，适用范围广泛，除磷效果增强。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明中高度调节机构的结构示意图；

图3为本发明中高度调节机构的主视图；

图4为本发明中角度调节机构的结构示意图；

图5为本发明中角度调节机构的主视图；

图6为本发明中扇形喷头喷射高压水覆盖面的示意图；

图中：1、套筒，2、高压水管，3、喷射组件，4、钢管，5、高度调节机构，6、扇型喷头，7、升降防水板，8、导管，9、凸起部，10、转盘，11、滑槽，12、波纹管，13、角度调节机构，14、转轴，15、第一齿轮，16、齿条，17、驱动机构，18、驱动电机，19、驱动齿轮，20、齿牙，21、传感器，22、行程开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

如图1～图6所示，本实施例提出了

钢高压水除磷系统，包括套筒1、高压水管2和喷射组件3，高压水管2穿设在套筒1内，喷射组件3与高压水管2连通且位于套筒1外，喷射组件3用于向钢管4内壁喷射高压水，喷射组件3包括

高度调节机构5，高度调节机构5设置在套筒1上，

扇型喷头6，有若干个，沿套筒1的圆周方向均匀分布，扇型喷头6均设置在高度调节机构5上，高度调节机构5带动扇型喷头6沿着套筒1的径向移动。

本实施例中，对钢管4内壁进行高压除磷时，如果仅采用一个高压喷头，不容易深入很长的钢管4内部，并且，当对大直径钢管4进行除磷时，喷射到钢管4内壁的压力就会很小，这样就难以达到除磷效果。所以为了避免此问题，采用多个扇型喷头6沿着圆周方向设置在套筒1上，使得扇形喷头与内壁距离减小，相邻扇形喷头射流出的高压水在钢管4内壁形成一定的重叠，并且压力稳定，除磷效果好。

但是，仅仅依靠此结构还存在一个弊端：相邻扇形喷头射流出的高压水在钢管4内壁会有一定的重叠，当重叠量在一定范围内时才能达到最佳除磷效果；由于实际生产中，钢管4直径不会一成不变，当钢管4直径变大时，相邻扇形喷头射流至钢管4表面时高压水的重叠量降低，会导致钢管4表面除磷不彻底，除磷后钢管4内壁出现氧化铁皮长条，且不容易检测发现，后续加工时报废率高；当钢管4直径变小时，高压水重叠量增大，造成重叠区域射流冲击强度过高，会损坏钢管4基体。也就要求扇型喷头6喷射的重叠量不能太大，也不能没有重叠，这样才能保证对钢管4内壁除磷彻底，为了解决这一问题，采用的技术手段是设置有高度调节机构5，能够通过此机构调节扇型喷头6的高度，高度变了自然喷射到钢管4内壁的扇形弧长就会发生变化，可以根据具体的钢管4内径进行调节，适用范围广泛，除磷效果增强。

进一步，高度调节机构5包括

升降防水板7，扇型喷头6设置在升降防水板7上，且随升降防水板7移动，

导管8，套筒1上具有通孔，导管8穿过通孔，带动升降防水板7移动，高压水管2穿过导管8与扇型喷头6连通，

凸起部9，设置在导管8上，

转盘10，绕套筒1轴线转动设置在套筒1内，其上具有滑槽11，且凸起部9滑动设置在滑槽11内，转盘10转动带动凸起部9上升或下降，

波纹管12，两端分别连接升降防水板7与套筒1，罩设在通孔上方，

驱动机构17，设置在套筒1内，用于驱动转盘10转动。

本实施例中，通过驱动机构17驱动转盘10转动，凸起部9滑动设置在转盘10上的弧形滑槽11内，凸起部9还固定在导管8上，导管8限制在通孔内，导管8的移动方向只能沿着通孔方向，也就是沿着套筒1的径向移动，所以转盘10的转动能够带动导管8实现升降运动，设置在导管8一端的升降防水板7和其上的扇形喷头也能实现升降运动。

这样设置结构的目的在于，由于高度调节机构5具有驱动机构17，用来提供动力，为了避免扇型喷头6喷出来的高压水对驱动机构17造成干扰，产生短路等危险，将驱动机构17设置在套筒1内，由于动力的传递，套筒1上依旧设置有通孔，会使得扇形喷头喷出的水流入到套筒1内，为进一步解决这一问题，通过升降防水板7的遮挡，能够防止一部分高压水的回流，再进一步通过在升降防水板7和套筒1的通孔处连接波纹管12，这样在不影响升降防水板7升降移动的前提下，有效防止高压水从通空回流。进一步的，导管8沿着套筒1的径向均布，导管8的升降都是同步的，这样能保证扇形喷头的升降是同步的，对钢管4内壁的压力和除磷效果是相同的。

进一步，喷射组件3还包括

角度调节机构13，用于调节扇型喷头6的角度，包括

转轴14，扇型喷头6通过转轴14转动设置在升降防水板7上。

本实施例中，通过设置角度调节机构13能够在通过高度调节扇形喷嘴喷射扇形弧长的同时，通过调节扇形喷头的角度来辅助调节。当钢管4套设在套筒1外，进入进行除磷时，使得扇形喷头朝前喷涂，与钢管4的运动方向相反，形成角度喷射除磷效果更强，当钢管4除磷完成后，使得扇形喷头朝后喷涂，与钢管4的运动方向依旧相反，这时能够起到除去杂质的作用，防止钢管4内壁依旧留有杂质，造成钢管4的质量问题。

进一步，角度调节机构13还包括

第一齿轮15，设置在转轴14上，用于带动转轴14旋转，转轴14和第一齿轮15均随升降防水板7升降，

齿条16，沿着套筒1的径向设置在套筒1上，齿条16与第一齿轮15啮合。

本实施例中，角度调节结构依靠固定在套筒1上的齿条16以及设置在升降防水板7上的第一齿轮15相互啮合来实现，当升降防水板7带动第一齿轮15上升时，通过齿条16的啮合作用，控制第一齿轮15的旋转角度，进而控制扇形喷嘴的喷射角度，所以角度调节机构13的驱动依旧依赖于高度调节机构5。

设置此机构的作用为，当钢管4套设在套筒1外，进入进行除磷时，升降防水板7上升进行除磷喷涂，这时由于第一齿轮15和齿条16的配合，使得扇形喷头朝前喷涂，与钢管4的运动方向相反，形成角度喷射除磷效果更强，当钢管4除磷完成后，转盘10反转，带动升降防水板7下降，这时由于第一齿轮15和齿条16的配合，第一齿轮15反转，使得扇形喷头朝后喷涂，与钢管4的运动方向依旧相反，这时能够起到除去杂质的作用，防止钢管4内壁依旧留有杂质，造成钢管4的质量问题，并且，角度调解机构与高度调节机构5联动，共同使用同一个驱动机构17来实现，不会引发新的渗水问题。

进一步，驱动机构17包括

驱动电机18，设置在套筒1内，

驱动齿轮19，驱动电机18驱动驱动齿轮19旋转，转盘10外径上具有齿牙20，驱动齿轮19与齿牙20啮合。

进一步，还包括

距离传感器21，设置在升降防水板7上，用于检测升降防水板7与钢管4内壁的距离。

本实施例中，用于动态监测，监测到升降防水板7与钢管4内壁的距离后，反馈到高度调节机构5，保证升降防水板7与钢管4内壁的距离在一定范围内，就能保证始终扇形喷头喷射的弧长在一定范围内。

进一步，还包括

行程开关22，设置在套筒1的两端。

进一步，喷射组件3有若干个，有序间隔的设置在套筒1上。

本实施例中，喷射组件3有多个，对应的转盘10有多个，多个转盘10相互连接，同步转动，且其中有一个与驱动齿轮19啮合，能够实现多组喷射组件3步调统一，不会喷射造成压力不均的现象。

一种钢高压水除磷系统的工艺过程，包括如下步骤：

A.钢管4与套筒1同心布置；

B.第一齿轮15转动驱动升降防水板7上升，同时第一齿轮15与齿条16啮合，第一齿轮15带动转轴14转动，带动扇形喷头6转动；

C.高压水管2启动，扇形喷头6正向喷射高压水；

D.钢管4套在套筒1上，向前移动，除磷；

E.除磷结束后，进行清洗，钢管4向后移动，同时启动第一齿轮15反向转动，驱动升降防水板7下降，同时第一齿轮15与齿条16啮合，第一齿轮15带动转轴14反向转动，带动扇形喷头6调转方向。反向喷射高压水；

F.钢管4退回到初始位置，关闭高压水管2，设备关机。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.钢高压水除磷系统，包括套筒(1)、高压水管(2)和喷射组件(3)，所述高压水管(2)穿设在所述套筒(1)内，所述喷射组件(3)与所述高压水管(2)连通且位于所述套筒(1)外，所述喷射组件(3)用于向钢管(4)内壁喷射高压水，其特征在于，所述喷射组件(3)包括

高度调节机构(5)，所述高度调节机构(5)设置在所述套筒(1)上，

扇型喷头(6)，有若干个，沿所述套筒(1)的圆周方向均匀分布，所述扇型喷头(6)均设置在所述高度调节机构(5)上，所述高度调节机构(5)带动所述扇型喷头(6)沿着所述套筒(1)的径向移动。

2.根据权利要求1所述的钢高压水除磷系统，其特征在于，所述高度调节机构(5)包括

升降防水板(7)，所述扇型喷头(6)设置在所述升降防水板(7)上，且随所述升降防水板(7)移动，

导管(8)，所述套筒(1)上具有通孔，所述导管(8)穿过所述通孔，带动所述升降防水板(7)移动，所述高压水管(2)穿过所述导管(8)与所述扇型喷头(6)连通，

凸起部(9)，设置在所述导管(8)上，

转盘(10)，绕所述套筒(1)轴线转动设置在所述套筒(1)内，其上具有滑槽(11)，且所述凸起部(9)滑动设置在所述滑槽(11)内，所述转盘(10)转动带动所述凸起部(9)上升或下降，

波纹管(12)，两端分别连接所述升降防水板(7)与所述套筒(1)，罩设在所述通孔上方，

驱动机构(17)，设置在所述套筒(1)内，用于驱动所述转盘(10)转动。

3.根据权利要求2所述的钢高压水除磷系统，其特征在于，所述喷射组件(3)还包括角度调节机构(13)，用于调节所述扇型喷头(6)的角度，包括

转轴(14)，所述扇型喷头(6)通过所述转轴(14)转动设置在所述升降防水板(7)上。

4.根据权利要求3所述的钢高压水除磷系统，其特征在于，所述角度调节机构(13)还包括

第一齿轮(15)，设置在所述转轴(14)上，用于带动所述转轴(14)旋转，所述转轴(14)和所述第一齿轮(15)均随所述升降防水板(7)升降，

齿条(16)，沿着所述套筒(1)的径向设置在所述套筒(1)上，所述齿条(16)与所述第一齿轮(15)啮合。

5.根据权利要求2所述的钢高压水除磷系统，其特征在于，所述驱动机构(17)包括

驱动电机(18)，设置在所述套筒(1)内，

驱动齿轮(19)，所述驱动电机(18)驱动所述驱动齿轮(19)旋转，所述转盘(10)外径上具有齿牙(20)，所述驱动齿轮(19)与所述齿牙(20)啮合。

6.根据权利要求2所述的钢高压水除磷系统，其特征在于，还包括

距离传感器(21)，设置在所述升降防水板(7)上，用于检测所述升降防水板(7)与所述钢管(4)内壁的距离。

7.根据权利要求1所述的钢高压水除磷系统，其特征在于，还包括

行程开关(22)，设置在所述套筒(1)的两端。

8.根据权利要求1～7任一项所述的钢高压水除磷系统，其特征在于，所述喷射组件(3)有若干个，有序间隔的设置在所述套筒(1)上。

9.钢高压水除磷系统的工艺过程，包括权利要求4所述的钢高压水除磷系统，其特征在于，包括如下步骤：

A.钢管(4)与套筒(1)同心布置；

B.第一齿轮(15)转动驱动升降防水板(7)上升，同时第一齿轮(15)与齿条(16)啮合，第一齿轮(15)带动转轴(14)转动，带动扇形喷头(6)转动；

C.高压水管(2)启动，扇形喷头(6)正向喷射高压水；

D.钢管(4)套在套筒(1)上，向前移动，除磷；

E.除磷结束后，进行清洗，钢管(4)向后移动，同时启动第一齿轮(15)反向转动，驱动升降防水板(7)下降，同时第一齿轮(15)与齿条(16)啮合，第一齿轮(15)带动转轴(14)反向转动，带动扇形喷头(6)调转方向，反向喷射高压水；

F.钢管(4)退回到初始位置，关闭高压水管(2)，设备关机。

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