專利名稱：一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬表面清洗技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種冷態(tài)大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)及方法，所述大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)及方法主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)大直徑的冷態(tài)大直徑金屬棒材的外表面鱗皮進(jìn)行連續(xù)性射流式清除，在大直徑的冷態(tài)大直徑金屬棒材保持某一種運(yùn)動(dòng)的前提下，利用多組不同布置方式的混合射流噴嘴對(duì)大直徑的冷態(tài)大直徑金屬棒材表面進(jìn)行混合射流噴射，利用高速射流進(jìn)行表面磨削、清理，實(shí)現(xiàn)棒材外表面的鱗皮全部清除。
背景技術(shù)：
金屬材料在熱態(tài)軋制或熱處理過(guò)程中會(huì)在表面形成一層由金屬氧化物組成的致密覆蓋物，俗稱“鱗皮”，該鱗皮的存在對(duì)進(jìn)一步加工處理會(huì)造成影響一方面使材料的表面裂縫不易被提前發(fā)現(xiàn)，從而使加工出的成品存在質(zhì)量問(wèn)題；另一方面易將鱗皮壓入金屬 表面，造成表面質(zhì)量問(wèn)題；此外，堅(jiān)硬的氧化物的存在，會(huì)加速軋輥或拉拔機(jī)的磨損，同時(shí)為該棒材在實(shí)際使用之前的防腐處理帶來(lái)了困難；另外，針對(duì)特種金屬板材，為暴露金屬棒的表面質(zhì)量缺陷，如裂紋、條紋等，均需要將表面鱗皮清除并暴露肌體，如此才能便于生產(chǎn)工人發(fā)現(xiàn)其缺陷所在，并制定相應(yīng)的補(bǔ)救措施?；诖?，大直徑的大直徑金屬棒材在完成熱軋成型之后且在進(jìn)入后工藝處理之前，均需要對(duì)其表面鱗皮進(jìn)行徹底清除。大直徑大直徑金屬棒材的表面除鱗方式，鑒于成本與生產(chǎn)工藝的成熟性，目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)企業(yè)均采用化學(xué)濕法進(jìn)行清洗的加工方式來(lái)清除表面鱗皮，對(duì)于棒材來(lái)說(shuō)，其通常采用硫酸、鹽酸及氫氟酸等強(qiáng)酸性溶液或利用壓縮空氣產(chǎn)生的高速噴丸、離心機(jī)產(chǎn)生的拋丸等方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其表面鱗皮的清除。這些方法中的化學(xué)濕法酸洗工藝，其生產(chǎn)環(huán)境惡劣，且因?yàn)樯a(chǎn)而產(chǎn)生的大量殘酸必須進(jìn)行循環(huán)再生處理，目前算再生工藝也必然產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的廢氣排放，其排放的廢氣中含有大量的酸性、腐蝕性成分，如HCL、S02等，直接污染大氣。而如果采用噴丸或拋丸方式進(jìn)行除鱗，不僅存在表面無(wú)法完全清理干凈的同時(shí)，還帶來(lái)了大量的粉塵污染，造成工藝生產(chǎn)車間的工作環(huán)境同樣十分惡劣，且效果不佳，無(wú)法達(dá)到后續(xù)工藝所要求的表面質(zhì)量?；诖?，為解決棒材的表面除鱗問(wèn)題，科研工作者進(jìn)行了大量的研究，研制了多種技術(shù)和設(shè)備，以替代這種化學(xué)方法去除金屬表面的鱗皮，如電解除鱗、電解研削除鱗、放電除鱗、電子束除鱗、激光除鱗、研磨除鱗、反復(fù)彎曲除鱗以及上述不同方法組合的除鱗方法。這些方法在這些年的發(fā)展過(guò)程中，其中高壓水射流除鱗技術(shù)發(fā)展最快，其工業(yè)化進(jìn)程也越發(fā)明顯。通過(guò)查閱相關(guān)專利，也發(fā)現(xiàn)國(guó)外尤其是日本、德國(guó)等冶金技術(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，其雖然提出了眾多的連續(xù)射流、磨刷除鱗技術(shù)如日本JP06108277A公開(kāi)了在連續(xù)冷軋線上采用噴酸與刷輥組合使用的除鱗工藝、日本JP55034688A公開(kāi)了一種聯(lián)合PV軋制破鱗一混合磨料高壓射流除鱗方式、日本JP57142710A、JP57068217A、日本JP59097711A、以及加拿大的TMW公司自2001年以后公開(kāi)了一系列的針對(duì)鋼板表面鱗皮的清除技術(shù)US20080108281(A1)、US20080182486(A1)以及 US20090227184(Al)等，另外西歐 US5388602、日本專利JP05092231A、JP09085329A以及JP2002102915等均沒(méi)有提出一種有效處理棒材的表面鱗
皮清除的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
基于以上，本專利公開(kāi)一種針對(duì)大直徑大直徑金屬棒材表面進(jìn)行連續(xù)除鱗的工藝方案，通過(guò)特殊布置的混合射流噴嘴與大直徑金屬棒材的特殊運(yùn)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)大直徑金屬棒材的外表面鱗皮快速清除的金屬。通過(guò)專利檢索，目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)同類似公開(kāi)的專利或文獻(xiàn)。本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種能實(shí)現(xiàn)對(duì)大直徑的冷態(tài)大直徑金屬棒材的外表面進(jìn)行連續(xù)、高效、穩(wěn)定的綠色除鱗技術(shù)。本發(fā)明依托混合射流噴嘴的特殊布置方式與大直徑冷態(tài) 大直徑金屬棒材的特殊運(yùn)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)大直徑的冷態(tài)大直徑金屬棒材表面鱗皮的連續(xù)化高效清除，滿足后工藝的處理需求。本發(fā)明的大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)(裝置)的技術(shù)方案如下一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)(裝置)，其特征在于所述大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)包括至少一用于噴射混合射流的噴嘴單元5 ；—套用于實(shí)現(xiàn)大直徑金屬棒材I的螺旋運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述大直徑金屬棒材I的螺旋運(yùn)動(dòng)為，大直徑金屬棒材I在軸向移動(dòng)3的同時(shí)實(shí)現(xiàn)圍繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)2。由此，結(jié)合噴嘴單元5的特殊布置方式與棒材I的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)棒材I表面除鱗的目的。其主體裝置參見(jiàn)圖I 圖5所示。即，根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)，冷態(tài)大直徑金屬棒材I(溫度不高于200°C的大直徑金屬棒材)通過(guò)輥道實(shí)現(xiàn)其特殊的運(yùn)動(dòng)前進(jìn)方式由水平移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式3與圍繞軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方式2，通過(guò)這兩種運(yùn)動(dòng)方式的組合，形成一個(gè)大直徑金屬棒材I的螺旋式的前進(jìn)方式4,實(shí)現(xiàn)棒材I 一邊旋轉(zhuǎn)一邊平移。如此，當(dāng)在棒材I的按照兩種運(yùn)動(dòng)方式3、2的組合方式4進(jìn)行穩(wěn)定螺旋前進(jìn)，并進(jìn)入噴嘴單元5的噴射影響區(qū)之后，噴嘴單元5通過(guò)噴射而出的混合射流6，實(shí)現(xiàn)對(duì)棒材I表面形成一個(gè)螺旋形的清洗表面7，根據(jù)該螺旋清洗面7的螺距與噴嘴5的一次性噴射清洗寬度X進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)螺旋前進(jìn)方式4的移動(dòng)速度值V與噴嘴單元5的除鱗速度Vtl、除鱗寬度X達(dá)到協(xié)調(diào)一致，達(dá)到最終對(duì)棒材I外表面鱗皮的完全清除。根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋清洗面7的旋轉(zhuǎn)角速度w與噴嘴5的一次性噴射清洗寬度X的調(diào)整關(guān)系如下
In-Vn
■yn X +TT U根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋前進(jìn)方式4的移動(dòng)速度值V與噴嘴單元5的除鱗速度Vtl、除鱗寬度X的關(guān)系如下
/ * X V0V-TTTT=^^
2^11 X +7T~
根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)，所述除鱗工藝在進(jìn)行噴射除鱗時(shí)，大直徑金屬棒材I的截面為圓形截面的平直棒狀，噴嘴單元5、8、9、10、11、12等為靜止?fàn)顟B(tài)，大直徑金屬棒材I為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在于，所述噴嘴單元通常由2-8個(gè)子單元組成，每個(gè)子單元各自包含的噴嘴數(shù)量不少于一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在于，各子單元的布置方式選自下述布置方式之一所有子單元均布置于棒材I圓形斷面上的不同圓周角度方向上(參照?qǐng)D4);或所有子單元的部分子單元布置于棒材I圓形斷面上的同一圓周角度上，但在棒材的軸向上呈錯(cuò)位布置。S卩，根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在于，所述子單 元在棒材I圓周斷面的不同角度上布置方式可特別說(shuō)明如下所有子單元以棒材I的軸線為圓形，圍繞棒材I圓形斷面的軸向上均勻布置，每個(gè)子單元距離棒材I表面的噴射距離與角度值保持一致。根據(jù)上述，每個(gè)子單元所包含的噴嘴數(shù)量可以完全相同，也可以不同。根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在于，所述子單元的噴嘴均排布在一條直線上，且該直線為棒材I圓周斷面的某一個(gè)角度上的直線。該方式可特別說(shuō)明為所有子單元，例如，5、8、9、10、11、12的噴嘴均呈一條直線排布，所有噴嘴距離棒材I的外圓表面距離及噴射傾斜角度均完全一致(參照?qǐng)D3與圖4)。S卩，所述噴嘴中的各子單元，例如，5、8、9、10、11、12的排布形式可以是上述兩種排布形式相結(jié)合的復(fù)合形式，即一部分子單元5、8、9、10、11、12為圓周上不同角度的排布，另一部分為同一條直線上的錯(cuò)位排布。根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)，從所述噴嘴單元5中噴出的射流6中通常包括有至少一種水(H20)介質(zhì)，或同時(shí)還可以含有另一種固體顆粒介質(zhì)，該固體顆粒介質(zhì)為細(xì)小的砂狀硬質(zhì)顆粒物，選自下述天然的剛玉類磨料(如棕剛玉、白剛玉、單晶剛玉等)、碳化物磨料(如黑碳化硅、綠碳化硅、碳化硼等)、鋼丸、鋼絲切丸等的金屬加工丸類的一種或一種以上。根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng),所述大直徑金屬棒材I為直徑不小于10_的圓形及其它截面的長(zhǎng)條狀金屬制品。根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)，所述噴嘴單元5噴射的水介質(zhì)的噴射壓力在5Mpa 80Mpa之間，另一種硬物顆粒的粒度范圍在5目 120目之間。本發(fā)明又提供一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗方法，其技術(shù)方案如下；—種大直徑金屬棒材表面射流除鱗方法，其特征在于所述大直徑金屬棒材表面射流除鱗方法包括至少一個(gè)用于噴射混合射流的噴嘴單元5 ；—套用于實(shí)現(xiàn)大直徑金屬棒材I的螺旋運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述大直徑金屬棒材I的螺旋運(yùn)動(dòng)為，大直徑金屬棒材I在軸向移動(dòng)3的同時(shí)實(shí)現(xiàn)圍繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)2。由此，結(jié)合噴嘴單元5的特殊布置方式與棒材I的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)棒材I表面除鱗的目的。其主體裝置參見(jiàn)圖I 圖5所示。即，根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗方法，冷態(tài)大直徑金屬棒材I(溫度不高于200°C的大直徑金屬棒材)通過(guò)輥道實(shí)現(xiàn)其特殊的運(yùn)動(dòng)前進(jìn)方式由水平移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式3與圍繞軸線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方式2，通過(guò)這兩種運(yùn)動(dòng)方式的組合，形成一個(gè)大直徑金屬棒材I的螺旋式的前進(jìn)方式4,實(shí)現(xiàn)棒材I 一邊旋轉(zhuǎn)一邊平移。如此，當(dāng)在棒材I的按照兩種運(yùn)動(dòng)方式3、2的組合方式4進(jìn)行穩(wěn)定螺旋前進(jìn)，并進(jìn)入噴嘴單元5的噴射影響區(qū)之后，噴嘴單元5通過(guò)噴射而出的混合射流6，實(shí)現(xiàn)對(duì)棒材I表面形成一個(gè)螺旋形的清洗表面7，根據(jù)該螺旋清洗面7的螺距與噴嘴5的一次性噴射清洗寬度進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)螺旋前進(jìn)方式4的移動(dòng)參數(shù)與噴嘴單元5的除鱗速度、除鱗寬度達(dá)到協(xié)調(diào)一致，達(dá)到最終對(duì)棒材I外表面鱗皮的完全清除。根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗方法，其特征在于，所述螺旋清洗面7的旋轉(zhuǎn)角速度w與噴嘴5的一次性噴射清洗寬度X的調(diào)整關(guān)系如下
權(quán)利要求
1.一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)裝置，其特征在于 所述大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)包括至少一用于噴射混合射流的噴嘴單元(5)； 一套用于實(shí)現(xiàn)大直徑金屬棒材(I)的螺旋運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述大直徑金屬棒材(I)的螺旋運(yùn)動(dòng)為，大直徑金屬棒材在軸向移動(dòng)(3)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)圍繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(2)。
如權(quán)利要求I所述的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在于，所述螺旋清洗面(7)的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度(w)與噴嘴(5)的一次性噴射清洗寬度(X)的調(diào)整關(guān)系如下) 設(shè)除鱗噴嘴(5)在額定噴射參數(shù)下對(duì)所述大直徑金屬棒材(I)表面的最大相對(duì)除鱗線速度值為％，這個(gè)速度下單個(gè)噴嘴(5)的除鱗有效寬度值為X，且同時(shí)布置的除鱗噴嘴數(shù)量為n ;大直徑金屬棒材I的外徑值為D,則可明確界定該大直徑金屬大直徑金屬棒材的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度值w必須為
2.如權(quán)利要求I所述的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在于，所述噴嘴單元通常由2-8個(gè)子單元組成，每個(gè)子單元各自包含的噴嘴數(shù)量不少于一個(gè)。
3.如權(quán)利要求I所述的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在于，各子單兀的布置方式選自下述布置方式之一 所有子單元均布置于金屬大直徑金屬棒材圓形斷面上的不同圓周角度方向上；或 所有子單元的部分子單元布置于大直徑金屬棒材圓形斷面上的同一圓周角度上，但在金屬大直徑金屬棒材的軸向上呈錯(cuò)位布置。
4.如權(quán)利要求1所述的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)，其特征在于，所述子單元的噴嘴均排布在一條直線上，且該直線為大直徑金屬棒材1圓周斷面的某一個(gè)角度上的直線，所述大直徑金屬棒材1為直徑不小于10_的圓形及其它截面的長(zhǎng)條狀金屬制品。
5.一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗方法，其特征在于所述大直徑金屬棒材表面射流除鱗方法包括至少一個(gè)用于噴射混合射流的噴嘴單元(5)； 一套用于實(shí)現(xiàn)大直徑金屬棒材(1)的螺旋運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述大直徑金屬棒材(1)的螺旋運(yùn)動(dòng)為，大直徑金屬棒材在軸向移動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)圍繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
如權(quán)利要求7所述的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗方法，其特征在于，所述螺旋清洗面(7)的旋轉(zhuǎn)角速度w與噴嘴(5)的一次性噴射清洗寬度X的調(diào)整關(guān)系如下
6.如權(quán)利要求5所述的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗方法，其特征在于，所述螺旋前進(jìn)方式的移動(dòng)速度值V與噴嘴單元(5)的除鱗速度Vtl、除鱗寬度X的關(guān)系如下
7.如權(quán)利要求5所述根據(jù)本發(fā)明的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗方法，所述除鱗工藝在進(jìn)行噴射除鱗時(shí)，大直徑金屬棒材(I)的截面為圓形截面的平直棒狀，噴嘴單元為靜止?fàn)顟B(tài)，大直徑金屬棒材為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
8.如權(quán)利要求5所述的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗方法，其特征在于， 所述噴嘴單元通常由2-8個(gè)子單元組成，每個(gè)子單元各自包含的噴嘴數(shù)量不少于一個(gè)。
9.如權(quán)利要求5所述的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗方法，其特征在于，各子單兀的布置方式選自下述布置方式之一 所有子單元均布置于大直徑金屬圓形斷面上的不同圓周角度方向上；或所有子單元的部分子單元布置于大直徑金屬圓形斷面上的同一圓周角度上，但在大直徑金屬的軸向上呈錯(cuò)位布置。
10.如權(quán)利要求5所述的一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗方法，其特征在于，所述大直徑金屬棒材I為直徑不小于10_的圓形及其它截面的長(zhǎng)條狀金屬制品。
全文摘要
一種大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)及方法，所述大直徑金屬棒材表面射流除鱗系統(tǒng)包括至少一用于噴射混合射流的噴嘴單元；一套用于實(shí)現(xiàn)大直徑金屬棒材的螺旋運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述大直徑金屬棒材在軸向移動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)圍繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下通過(guò)混合射流的方式實(shí)現(xiàn)大直徑金屬棒材的冷態(tài)表面除鱗，相對(duì)傳統(tǒng)的除鱗工藝，具備更加環(huán)保、綠色的除鱗工藝，且生產(chǎn)成本具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；采用特殊的噴嘴布置方式與棒材特殊的復(fù)合運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能實(shí)現(xiàn)在少噴嘴的狀態(tài)下能實(shí)現(xiàn)高效的棒材除鱗。
文檔編號(hào)B21B45/08GK102716922SQ201210219619
公開(kāi)日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者段明南, 沈建國(guó) 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司