NL8900012A

NL8900012A - Spray system removing oxide layer from metal workpiece - has rotating head producing high pressure fine jets of water

Info

Publication number: NL8900012A
Application number: NL8900012A
Authority: NL
Original assignee: Hoogovens Groep Bv
Priority date: 1989-01-04
Filing date: 1989-01-04
Publication date: 1990-08-01

Abstract

The metal workpiece is moved horizontally under the spray head at a distance of about 65mm. The spray head (4), which has four 1.3mm outlet apertures (3), is mounted on the end of a motor output shaft. The apertures are set at an angle of about 20 deg. to the vertical. In a typical version of the machine, the water is pumped at a pressure of about 600 bar by a 110 kW pump. The water flow is about 100 litres per minute. The spray head rotates at a rate of 700 r.p.m., and the 200x200mm workpieces move horizontally at a rate of 0.4 metres per second. @(8pp Dwg.No.2/2)@.

Description

WERKWIJZE EN SPROEISCHIJF VOOR HET VERWIJDEREN VAN OXYDEHUID VAN EEN METALEN WERKSTUKMETHOD AND SPRAY DISC FOR REMOVING OXIDE SKIN FROM A METAL WORKPIECE

Door aanvraagster wordt als uitvinder genoemd:The applicant mentions as inventor:

Robbert Cornelis VAN DEN BERG te HEEMSKERKRobbert Cornelis VAN DEN BERG in HEEMSKERK

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het verwijderen van oxydehuid van een tot walstemperatuur opgewarmd metalen werkstuk waarbij water aan het werkstuk wordt toegevoerd. Deze werkwijze is bekend uit de praktijk van het bloomwalsen en breedbandwalsen. Het uit te walsen werkstuk, zoals een blok of een plak, wordt in een oven tot de gewenste waltemperatuur, circa 1050°, opgewarmd.The invention relates to a method for removing oxide skin from a metal workpiece heated to rolling temperature, wherein water is supplied to the workpiece. This method is known from the practice of bloom rolling and broad-band rolling. The workpiece to be rolled out, such as a block or slab, is heated in an oven to the desired rolling temperature, approximately 1050 °.

In een walserij voor blooms, dat zijn knuppels waarvan de dwarsdoorsnede circa 200 bij 200 mm meet, vergt dit opwarmen 9 a 12 uur. In een breedbandwalserij worden de uit te walsen plakken in circa twee uur op de gewenste temperatuur gebracht. In beide gevallen bouwt daarbij een oxydehuid op die in het geval van de blooms bijzonder hardnekkig is en tot 8 mm dik meet. Deze oxydehuid dient voor het uitwalsen te worden verwijderd aangezien deze anders bij het walsen in het materiaal terecht komt hetgeen verdere verwerking tot kwaliteitsprodukten blokkeert.In a rolling mill for blooms, which are billets of which the cross section measures approximately 200 by 200 mm, this heating takes 9 to 12 hours. In a broadband rolling mill, the slabs to be rolled are brought to the desired temperature in about two hours. In both cases, an oxide skin builds up, which in the case of blooms is particularly stubborn and measures up to 8 mm thick. This oxide skin must be removed before rolling out, otherwise it will end up in the material during rolling, which blocks further processing into quality products.

In de bekende werkwijze wordt deze oxydehuid verwijderd door een oxydebreker die de oxydehuid breekt waarna met watersproeiers een grote hoeveelheid water op het werkstuk wordt gespoten teneinde de losgebroken oxydehuid weg te spoelen. Het water wordt in de bekende stand van de techniek met zogeheten vlakbaansproeiers toegevoerd met een uitstroomopening van circa 5 a 5,5 mm. Deze sproeiers zijn op een afstand groot circa 150 mm van het werkstuk geplaatst. De toegepaste waterdruk is daarbij circa 250 bar.In the known method, this oxide skin is removed by an oxide breaker which breaks the oxide skin, after which a large amount of water is sprayed onto the workpiece with water nozzles in order to wash away the broken-off oxide skin. In the known prior art, the water is supplied with so-called flat-track sprinklers with an outflow opening of approximately 5 to 5.5 mm. These nozzles are placed at a distance of approximately 150 mm from the workpiece. The applied water pressure is approximately 250 bar.

Het nadeel van de bekende werkwijze is de benodigheid van een oxydebreker alsmede het benodigde grote geïnstalleerde vermogen van de pompen voor het spoelwater. Daarnaast is een nadeel het grote waterverbruik van de bekende werkwijze. Bovendien blijkt met de bekende werkwijze dat bij blooms niet de benodigde oxydeverwij-dering kan worden bewerkstelligd.The drawback of the known method is the necessity of an oxide breaker as well as the required large installed power of the pumps for the rinse water. In addition, a drawback is the large water consumption of the known method. In addition, it has been found with the known method that the necessary oxide removal cannot be effected in blooms.

Met de uitvinding wordt nu beoogd al deze problemen op te lossen. Daartoe wordt de werkwijze volgens de uitvinding erdoor gekenmerkt dat het water met een sproeier onder hoge druk tegen het werkstuk wordt gespoten, waarbij de sproeier volgens een gesloten baan langs het werkstuk wordt bewogen.The object of the invention is now to solve all these problems. For this purpose, the method according to the invention is characterized in that the water is sprayed against the workpiece with a high-pressure nozzle, the nozzle being moved along the workpiece in a closed path.

De genoemde hoge druk ligt substantieel boven de in de bekende werkwijze toegepast druk welke circa 250 bar bedraagt. In de werkwijze volgens de uitvinding bedraagt deze bij voorkeur 550-700 bar. In de praktijk beweegt het werkstuk onder de een vaste baan beschrijvende sproeier door. Hierbij wordt de oxydelaag "streep voor streep” door de waterstraal bewerkt en wordt deze als het ware afgepeld. Daarbij is het voordelig indien het water ten opzichte van de bewegingsrichting van de sproeier enigszins naar voren wordt gespoten. De losgebroken oxydeschilfers worden zodoende, al in een eerste positie van de sproeier in de baan, weggespoten. De resterende oxydeschilfers welke ten opzichte van de waterstraal in de eerste positie van de sproeier een ongunstige positie innamen, worden later in een tweede positie van de sproeier in de baan diametraal tegenover de eerste positie alsnog verwijderd. Dit effect wordt nog vergroot indien het water ten opzichte van de gesloten baan van de sproeier enigszins naar buiten worden gespoten.The said high pressure is substantially above the pressure used in the known method, which is approximately 250 bar. In the method according to the invention it is preferably 550-700 bar. In practice, the workpiece moves under the sprinkler describing a fixed path. The oxide layer is processed "strip by stripe" by the water jet and it is peeled off, as it were. It is advantageous if the water is sprayed slightly forward in relation to the direction of movement of the nozzle. The broken oxide chips are thus already a first position of the nozzle in the track, sprayed off The remaining oxide chips which had an unfavorable position relative to the water jet in the first position of the nozzle, are later diametrically opposite the first position in a second position of the nozzle in the track This effect is further increased if the water is sprayed slightly outwards relative to the closed path of the sprinkler.

In de praktijk is het daarbij gunstig gebleken dat het water in een straal naar het werkstuk wordt gespoten waarbij de hoek die de straal met het werkstuk maakt, wordt ingesteld op circa 20°. Een zeer effectieve reiniging wordt verkregen indien de diameter van de waterstraal zeer klein wordt gemaakt, bijvoorbeeld circa 1,3 mm. Bovendien is daarbij in verhouding tot de bekende stand van de techniek het waterverbruik vrij gering.In practice, it has proved advantageous here that the water is sprayed in a jet towards the workpiece, the angle which the jet makes with the workpiece being set at approximately 20 °. A very effective cleaning is obtained if the diameter of the water jet is made very small, for example approximately 1.3 mm. Moreover, the water consumption is relatively low in comparison to the known prior art.

In de werkwijze volgens de uitvinding bedraagt het waterverbruik per sproeier slechts 25 liter/minuut. Het daarbij horende energieverbruik voor aandrijving van de waterpompen is navenant lager. Dit bedraagt nog slechts circa 10% van de oorspronkelijk benodigde energie.In the method according to the invention, the water consumption per nozzle is only 25 liters / minute. The associated energy consumption for driving the water pumps is correspondingly lower. This still amounts to only about 10% of the originally required energy.

Ook is het voordelig om de afstand van de sproeier ten opzichte van het werkstuk zo klein mogelijk te maken, bijvoorbeeld circa 65 mm. Dit heeft het voordeel dat de waterstraal nog slechts weinig gedivergeerd is, waardoor de grootte van de impuls en daarmee de brekende kracht van de waterstraal nog groot is.It is also advantageous to make the distance from the nozzle to the workpiece as small as possible, for example approximately 65 mm. This has the advantage that the water jet is only slightly diverged, so that the magnitude of the impulse and thus the breaking force of the water jet is still large.

Een eenvoudige manier om de sproeier een gesloten baan te laten beschrijven is die waarbij de sproeier is opgenomen in een schijf, welke tijdens het spuiten van water wordt geroteerd.A simple way of having the nozzle describe a closed path is that where the nozzle is contained in a disc, which is rotated during the spraying of water.

De uitvinding is voorts belichaamd in een sproeischijf welke bij de beschreven werkwijze kan worden gebruikt.The invention is further embodied in a spray disc which can be used in the described method.

De sproeischijf volgens de uitvinding is roteerbaar en is voorzien van een of meer sproeiers welke ten opzichte van de rotatie-richting tijdens gebruik, naar voren zijn gericht. Een zeer gewenste uitvoeringsvorm van deze sproeischijf is die waarbij de sproeier of de sproeiers naar buiten zijn gericht.The spray disc according to the invention is rotatable and is provided with one or more nozzles which are directed forward with respect to the direction of rotation during use. A very desirable embodiment of this sprinkler disc is that in which the sprinkler or the sprinklers are directed outwards.

De werkwijze en de sproeischijf volgens de uitvinding zullen nader worden toegelicht aan de hand van de tekening.The method and the spray disc according to the invention will be further elucidated with reference to the drawing.

Fig. 1 toont een werkstuk waarvan de oxydehuid verwijderd wordt met de werkwijze volgens de uitvinding.Fig. 1 shows a workpiece from which the oxide skin is removed by the method according to the invention.

Fig. 2 toont de sproeischijf volgens de uitvinding.Fig. 2 shows the spray disc according to the invention.

In fig. 1 toont fig. A het werkstuk 1 in zijaanzicht en fig. B in bovenaanzicht. Werkstuk 1 beweegt in de richting van pijl 2. De op het werkstuk 1 gevormde oxydehuid wordt verwijderd door een of meer sproeiers 3 (zie ook fig. 2) welke zijn opgenomen in een roteerbare schijf 4, waarmee een of meer heel fijne en krachtige waterstralen naar het werkstuk 1 worden gespoten. In fig. B is schematisch een trajectorie getekend op het oppervlak van werkstuk 1 volgens welke het raakpunt van een waterstraal verloopt. Losgebroken oxydeschilfers worden door de deels zijdelings gerichte waterstraal zoveel mogelijk weggespoten. Door de doorgaand roterende waterstraal en het voortbewegen van het werkstuk 1 worden ook moeilijk verwijderbare oxydeschilfers na verloop van tijd onder een andere hoek nogmaals bespoten. Dit heeft een zeer gunstig effect op de effectiviteit van de oxydeverwijdering. In het bijzonder bij een zowel enigszins naar voren als een naar buiten gerichte waterstraal of waterstralen. De hoek welke de waterstraal of waterstralen met het werkstuk 1 maakt is bij voorkeur ingesteld op circa 20°. Hiertoe zijn de sproeiers 3 onder een hiermee overeenstemmende hoek in de schijf 4 opgenomen. De uittree-opening van iedere sproeier 3 heeft een diameter van circa 1,3 mm. Samen met de zeer hoge toegepaste druk, 550-700 bar, wordt een frezende bewerking van het werkstukoppervlak verkregen, waaruit een zeer schoon werkstuk 1 resulteert.In Fig. 1, Fig. A shows the workpiece 1 in side view and Fig. B in top view. Workpiece 1 moves in the direction of arrow 2. The oxide skin formed on workpiece 1 is removed by one or more nozzles 3 (see also fig. 2) which are incorporated in a rotatable disc 4, with which one or more very fine and powerful water jets sprayed to workpiece 1. In Fig. B, a trajectory is schematically drawn on the surface of workpiece 1 according to which the point of contact of a water jet runs. Oxide chips that have broken off are sprayed away as much as possible by the partly laterally directed water jet. Due to the continuous rotating water jet and the advancement of the workpiece 1, also difficult to remove oxide chips are sprayed again at a different angle over time. This has a very favorable effect on the effectiveness of the oxide removal. Particularly with both a slightly forward and an outward directed water jet or water jets. The angle which the water jet or jets of water makes with the workpiece 1 is preferably set at approximately 20 °. For this purpose, the nozzles 3 are received in the disc 4 at a corresponding angle. The outlet opening of each sprinkler 3 has a diameter of approximately 1.3 mm. Together with the very high applied pressure, 550-700 bar, a milling operation of the workpiece surface is obtained, resulting in a very clean workpiece 1.

De schijf 4 is roteerbaar met behulp van een hydromotor of elektromotor 5 welke met de schijf 4 is gekoppeld.The disc 4 is rotatable by means of a hydraulic motor or electric motor 5 which is coupled to the disc 4.

VoorbeeldExample

Blooms met een dwarsdoorsnede groot 200 x 200 mm zijn gereinigd met de werkwijze volgens de uitvinding. Deze blooms zijn gereinigd door voor iedere zijde een roteerbare schijf met sproeiers in te zetten. De afstand van de sproeiers tot de blooms bedroeg tijdens reinigen circa 65 mm. De sproeiers zijn gevoed met water onder een druk groot 600 bar. Per schijf bleek het waterverbruik circa 100 liter/minuut te bedragen, waarvoor een geïnstalleerd pompvermogen van 110 kW per schijf toereikend bleek. De sproeiers hadden een openingsdiameter groot 1,3 mm. De blooms bewogen onder de schijf door met een snelheid groot 0,4 m/sec. en de rotatiesnelheid van de schijf bedroeg circa 700 omw./min. De blooms bleken na afloop te voldoen aan een zeer hoge graad van oxydevrijheid waarbij geen zichtbaar oxyde meer aanwezig was.Blooms with a cross section of 200 x 200 mm have been cleaned with the method according to the invention. These blooms are cleaned by using a rotatable disc with nozzles for each side. The distance from the nozzles to the blooms during cleaning was approximately 65 mm. The nozzles are fed with water under a pressure of 600 bar. The water consumption per disc turned out to be approximately 100 liters / minute, for which an installed pump power of 110 kW per disc proved sufficient. The nozzles had an opening diameter of 1.3 mm. The blooms moved under the disc at a speed of 0.4 m / sec. and the rotational speed of the disc was about 700 rpm. The blooms were found to satisfy a very high degree of oxide freedom afterwards, with no visible oxide present.

Claims

Method for removing oxide skin from a metal workpiece heated to rolling temperature, wherein water is supplied to the workpiece, characterized in that the water is sprayed against the workpiece with a high-pressure nozzle, the nozzle passing along a closed path along the workpiece is moved.

Method according to claim 1, characterized in that the water is sprayed slightly forward with respect to the direction of movement of the sprinkler.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the water is sprayed outwards slightly relative to the closed path of the sprinkler.

Method according to claim 2 or 3, characterized in that the water is sprayed in a jet towards the workpiece, the angle which the jet makes with the workpiece being set at approximately 20®.

A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the pressure under which the water is sprayed is set to a value in the range 550-700 bar.

A method according to any one of claims 1-6, characterized in that the diameter of the jet of water is set at about 1.3 mm.

A method according to any one of claims 1-6, characterized in that the distance from the nozzle to the workpiece is set to approximately 65 mm.

A method according to any one of claims 1-7, characterized in that the sprinkler is contained in a disc, which is rotated during the spraying of water.

Spray disc for use in the method according to any one of the preceding claims, which is rotatable and comprises one or more nozzles which are directed forward with respect to the direction of rotation during use.

Sprinkler disc according to claim 9, wherein the sprinkler or the sprinklers are directed outwards.