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CN1087665C - 热轧设备 - Google Patents

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CN1087665C
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Abstract

一种热轧设备，在轧制被轧金属材料的热轧机组前面，向着生产线的下游及上游方向倾斜地配置了第一及第二喷流嘴，使撞击被轧金属材料后的2股喷流相互撞击，其特征在于：相对于被热轧材料的表面，与水平面方向倾斜15°～60°角地将喷流嘴相互对置地倾斜设置，且来自上述两个喷流嘴的喷流的撞击时间间隔为0～3秒。该热轧设备能更有效地除去氧化皮，使残留氧化皮的厚度减少，同时可防止冷却区域不必要地变长。

Description

热轧设备
本发明涉及一种设有氧化皮分离装置的热轧设备。
图12表示应用于过去的热轧设备中的氧化皮分离装置(金属板表面的氧化皮分离装置)的一例。(a)为主要部分斜视图、(b)为侧面图。
图12中，1′表示被轧金属板材(简称被轧材，全文同)，2′表示孔型喷流嘴，3′为液体喷流。以前的热轧流水线中的氧化皮清除方式为：在相对被轧材1′表面的平坦部，由与其倾斜设置的复数根孔型喷流嘴2′将液体喷流3′从一个方向喷射，并使其与平面撞击，来分离热轧作业中在被轧材表面所产生的氧化皮。
可是，在如前所述的那种将喷流从一方向喷射撞击被轧材表面的现有的氧化皮分离装置中，由于撞击后，喷射流体将沿着被轧材表面向流水线方向流去，因喷射流体在被轧材表面停留时间较长，存在被轧材被过度冷却的问题。
当被轧材的温度降低，被轧材的变形阻力加大，对后边工序的热轧带来一定问题。
另外，当使被轧材的温度降低到轧制所希望的温度以下时，将使被轧材的质量降低或有必要重新设置加热装置。
WO 9602334A1号专利公开了一种通过向钢板输送方向的上游和下游方向喷射液体来除去钢板上氧化皮的方法。即，在轧制被轧金属材料的热轧机组前面，向着生产线下游及上游方向倾斜地配置了，第一及第二喷流嘴，使撞击被轧制金属材料后的两股喷流相互撞击，从而使氧化皮及流体沿离开轧件方向流动。
本发明的目的是在上述现有技术的基础，提供一种能更有效地除去氧化皮，使残留氧化皮的厚度减少，同时可防止冷却区域不必要地变长的热轧设备。
为了实现上述目的，本发明热轧设备是，在轧制被轧金属材料的热轧机组前面，向着生产线的下游及上游方向倾斜地配置了第一及第二喷流嘴，使撞击被轧金属材料后的2股喷流相互撞击，其特征在于：相对于被热轧材料的表面，与水平面方向倾斜15°～60°角地将喷流嘴相互对置地倾斜设置，且来自上述两个喷流嘴的喷流的撞击时间间隔为0～3秒。
由于采用上述构成，在来自喷流嘴的喷流撞击被轧金属材料后，可将沿与喷出方向相反方向的反转喷流控制在10％以下，从而可以防止不必要的冷却区域长度变长的现象。同时，由于两个喷流嘴的喷流具有0～3秒的时间差，最初的喷流使氧化皮产生裂纹，进入该裂纹的流体蒸发、膨胀，使氧化皮浮起，而由其后的喷流将该氧化皮剥离，由此可有效地除去氧化皮，使残留氧化皮的厚度减少。
本发明的第2方案的热轧设备是，在轧制被轧金属材料的热轧机组前面，向着生产线的下游及上游方向倾斜地配置了第一及第二喷流嘴，使撞击被轧金属材料后的2股喷流相互撞击，其特征在于：为使相互对置的喷流在与被轧材料撞击后所构成的2股撞击线的间隔从板幅的中心处向边缘扩大，将前述喷流嘴在与板材表面相垂直方向的轴线周围倾斜设置。
根据上述构成，可产生与钢板输送方向相垂直方向的流速成份，使剥离后的氧化皮沿被轧制金属材料的幅度方向流出。
本发明的第3方案的热轧设备是，在轧制被轧金属材料的热轧机组前面，向着生产线的下游及上游方向倾斜地配置了第一及第二喷流嘴，使撞击被轧金属材料后的2股喷流相互撞击，其特征在于：设置有提供沿被轧材料的喷流撞击面，与热轧生产线方向相垂直的方向流动的横向气流的装置。
根据上述构成，可将喷流和被轧材表面的氧化皮从横向清除出去。
本发明的第4方案的热轧设备是，在轧制被轧金属材料的热轧机组前面，向着生产线的下游及上游方向倾斜地配置了第一及第二喷流嘴，使撞击被轧金属材料后的2股喷流相互撞击，其特征在于：将相对置的喷流与被轧材表面撞击的撞击点的间隔设定为喷射撞击幅+10mm左右。
根据上述构成，两喷射之间不直接撞击，可将钢板的冷却控制在最小限度内。
本发明的第5方案的热轧设备是，在轧制被轧金属材料的热轧机组前面，向着生产线的下游及上游方向倾斜地配置了第一及第二喷流嘴，使撞击被轧金属材料后的2股喷流相互撞击，其特征在于：向着下游侧配置的第1喷流嘴设置成与被轧材正交的朝向。
根据上述构成，从最初的喷流嘴沿垂直方向向钢板的表面喷射高压流体，冷却钢板表面的氧化皮，并使其产生裂纹。然后，从其后的喷流嘴沿与钢板上游方向倾斜的方向喷射高压流体，通过喷射流体的撞击压力和流入裂纹的流体的蒸发、膨胀，可使氧化皮浮起，粉碎，然后被吹离钢板表面，从而有效除去氧化皮。
另外，为完成前述的课题，本发明提供一种如下的热轧设备，它连续配置有：由金属熔液连续铸造板坯的薄型铸型；备有向该板坯表面喷射高压流体喷流，来消除板坯表面的氧化皮的复数个喷流嘴的氧化皮分离装置；粗轧板坯的粗轧机；将粗轧后的被轧材按规定长度进行切断的剪切机；可将被轧材加热到能进行精轧所需温度的加热炉；复数个卷绕被轧材的卷绕机；备有向来自该卷绕机被轧材表面喷射高压流体，除去被轧材表面氧化皮的复数个喷嘴的氧化皮分离装置；连续配置精轧被轧材的精轧机组。其特征是，上述两个氧化皮除去装置的至少一方具有上述方案中的任一项所述的喷流嘴。
下面通过附图说明本发明的实施例。
图1为应用于涉及本发明的一个实施例的热轧设备上的氧化皮分离装置的概略图，(a)为在一对热轧机的上游一侧设置了氧化皮分离装置的状态图，(b)为在复数对轧机的各轧机的上游一侧配置了氧化皮分离装置时的状态图。
图2为应用在本发明的热轧设备中的对置喷流型的氧化皮分离装置的详细图，(a)表示作用状态的斜视图，(b)为侧面图，(c)为作用说明图。
图3为用于本发明的热轧设备中的氧化皮分离装置中的喷流嘴的设置图，(a)为俯视图，(b)为侧面图，(c)为喷射幅的说明图。
图4为本发明的热轧设备中采用的氧化皮分离装置中的喷流嘴的配置角度的说明图。
图5为本发明的热轧设备中采用的、改变了氧化皮分离装置中的喷嘴的排列方式的其它实施例的俯视图。
图6表示作为本发明的一种实施例的双皮带式连续铸造设备结构的概略图。
图7表示图6中的氧化皮分离装置结构的概略图。
图8表示图6所示的氧化皮分离装置结构的斜视图。
图9为涉及本发明的其它实施例的热轧设备的概略图。
图10表示由应用于图9中所表示的热轧设备中的氧化皮分离装置的喷流嘴进行分离氧化皮时主要部分的放大图。
图11表示氧化皮的残留厚度与高压喷流体撞击时间差之间的关系图。
图12为现有的氧化皮分离装置的概略图，(a)为斜视图，(b)为侧面图。
下面参照附图就本发明的一实施例进行说明。图1为涉及本发明的一实施例的热轧设备中所采用的对置喷流式的氧化皮分离装置的概略图，(a)为将氧化皮分离装置设置在一对热轧轧机上游时的场合，(b)表示将氧化皮分离装置分别设置在复数对轧机的各轧机上游侧时的场合。
图1中，1.为被轧材，4.为轧辊，5.为氧化皮分离装置。被轧材1沿箭头方向被送入后由热轧轧机热轧。
作为轧制的条件，例如，被轧厚度为30mm、轧速为8m/min、喷射流体为水沿被轧材内外两面的流量为800l/min(相当于1m的幅度)、喷射和为150kgf/cm2时进行氧化皮分离，轧机输入侧与输出侧间的被轧材的温度降低，若用过去板厚平均为30℃，而利用本发明的话，当把对置喷流在被轧材表面的撞击点间隔定为50mm时，可只降低5℃。
图2示在本发明的热轧设备中采用的对置喷流形的氧化皮分离装置的详细图；(a)为表示作用状态的斜视图，(b)为侧面图，(c)表示同样作用的说明图。
孔型喷流管2被倾斜设置成相对被轧材表面与水平面方向约成25°-60°倾斜角而相互对着的方向，以便使由液体或气体或等离子体作为流体的喷流3相互撞击。并且，将该孔型喷流嘴2按需要的间隔进行排列设置，便构成了氧化皮分离装置5。
另外，沿被轧材1的喷流撞击面，通过向与热轧生产线方向相垂直的方向提供产生横向流动气流的装置(例如鼓风机等)，可将喷流3或被轧材表面的氧化皮从该被轧材的横向清除出来。
图3表示在氧化皮分离装置5中的喷流嘴的设置图，(a)为俯视图，(b)为侧面图，(c)为喷射撞击幅宽的说明图。氧化皮分离装置5的喷流嘴的设置是相对于被轧材1的水平面，具有15°-60°的倾斜角，且相对着地倾斜而被设置的。同时孔型喷流3在与被轧材相撞击后形成了2股具有3°-30°度夹角的撞击线。
依靠如上结构与沿喷流3的幅宽方向的速度成分，可将喷流和氧化皮从被轧材1的表面沿斜横方向清除出来。
还有，在图3中，A表示喷流撞击幅宽，B表示喷射撞击幅宽，喷流撞击幅宽A＝喷射撞击幅宽B+10mm左右。为了使板的冷却为最小限度，这种接触间隔越小越好，本发明中，为防止喷射相互之间产生直接撞击，则间隔定为喷射幅宽+10mm的左右。
图4表示喷流嘴压与反转流极限接触角之间的关系，像图中所示一样，若将接触角θ设定在15°-60°之间，喷流与被轧材相撞击后，因可以将与喷出方向相反的方向反转的喷流控制在10％以，所以通过反转流就可以防止不必要的冷却区域长度变长的现象。
另一方面，当给定沿生产线方向与喷流方向在被轧材表面的投影角时，相对于生产线方向的垂直方向产生流动分量，该分量可将分离后的氧化皮从被轧材料表面沿板幅方向冲出来。
此时，当该角度为2°以下，对于幅宽为1m以上的轧材来说流出能力不足。当该角度为30°以上时，板中央与边界的喷流撞击点间隔的差变大，使得板幅方向的冷却量的差成为问题。
此场合，如图5所示，为使喷流撞击点间隔为一定，只改变各喷流嘴的方向，采用被调整过的喷流嘴的排列即可。
下面，参照图6就相对于双皮带式连续铸连方式铸连的薄型板坯，设置氧化皮分离装置时的实施例，进行说明。
图6中，11为双皮带式连续铸造方式的薄板坯连铸机，12为氧化皮分离装置，13为粗轧机，14为弯曲冲击剪切机，15为加热炉，16为卷绕被铸造的薄板坯的地下卷取机。17表示精轧机。
在图6所示的双皮带式连续铸造装置中，熔水通过薄板坯连铸机11而形成板坯。该薄板坯在进入粗轧机13前先由氧化皮分离装置12进行氧化皮分离。分离后的薄板坯被送进精轧机17精轧，并通过氧化皮分离装置12后被精轧，最后被卷绕成卷。有关氧化皮分离装置12的配置例，如图7所示。
将薄板坯在粗轧后，地下卷取机16进行一次卷绕的理由是由于在连续铸造与精轧过程中，板坯通过速度的差异所致。
加热炉15的设置，可将绕卷前的被轧材加热到可进行精轧的温度。
另外，在本实施例中所采用的氧化皮分离装置12，由于与前面实施例中所介绍的分离装置的构造完全相同，所以将省略有关详细的说明。
轧制由连续铸造得到的具有氧化皮的板坯，氧化皮被压入板坯里，会给产品质量带来不良影响。因此，设置氧化皮分离装置是必要的。连续设置轧机的优点在于：可缩小生产线的长度，损高生产线的效率，再加热到可轧制的温度所需加热量减少。
面向板坯表面使二种喷流相互撞击地设置喷嘴的话，喷流的撞击范围变宽，这氧化皮分离范围的变宽，而提高氧化皮分离的能力。
因热轧过程中易产生氧化皮；因此应设置氧化皮分离装置。特别地在热轧设备之前，因沾有大量的氧化皮(因再加热产生的)。所以在热轧前设置氧化皮分离装置很重要。
下面，将根据图8来说明在如上实施例中使用的氧化皮分离装置的具体结构例。
如图8所示，相对于高温的被轧材的上下两侧，分别设置有一对喷射氧化皮分离用流体的集管22和在其上面以均匀间隔设置的喷嘴23。集管22可沿其管轴线方向，在只有±30°范围的角度范围内改变。由此，自该集管22喷射给被轧材上的喷射流体流24的撞击角，可在相对于被轧材表面的30°-90°的范围内进行改变。其标准条件为前后间的喷射角以45°角撞击，且撞击点的间隔设为20mm。根据这种装置，与现有的氧化皮分离装置中的上、下面分别各安装1根集管相比，当将水量定为相同的1400l/min、将集管热轧定为相同的210kgf/cm2时，氧化皮被分离后的厚度则由原来的5.5μm，降为本分离装置中的3.8μm。
由于撞击后的水相互之间的撞击，从被轧材1上飞溅起来，在集管22的上部设有管道26，下部设有回收喷射流体和分离氧化皮用的收集槽28，由鼓风机27吹向被轧材1的一侧，避免了被分离的氧化皮卷入到后面的轧机而粘附在被轧材1上。另一方面，由于喷射流体的水不会飞散到被轧材1的上下侧处，所以可正常使用测量被轧材1的温度传感器或者板厚度测量仪表、轧辊轮廓测量仪等。另外，也可以通过旋转集管22，改变接触点间隔，使30mmt+60m/min的普通钢的板厚的平均温度在5-10°的范围内改变。
还有，被收集到管道26及回收用的收集槽28中的喷射流体和分离的氧化皮将被送到回收口25处。
下面，将就图9-图11所示的实施例进行说明。
如图9所示，在热轧线31上，被轧的金属板材1经粗轧机组33粗轧后，又经精轧机组34进行精轧。精轧机组34的轧辊35是由上下相对置，中间夹有被轧材1的至少一对轧辊所组成。在位于热轧生产线31的中部的粗轧机组33与精轧机组34之间，即精轧机组34的上游侧，设置有分离被轧材1表面的氧化皮，适当维持热轧温度的氧化皮分离装置36。
氧化皮分离装置36里，分别在相对于被轧材1的表面，沿垂直方向设置有喷射撞击高压喷流液体37(如水、N2气体)的第1喷流嘴38，该喷流嘴38之间挟有被轧材1。第1喷流嘴38的下游一侧，相对于被轧材1的表面，沿行走方向的上游侧的倾斜方向，分别设置有喷射高压喷流液体37的第2喷流嘴39，每对喷流嘴39之间，挟有被轧材1。
第1喷流嘴38与第2喷流嘴39的间隔被设定成，高压喷流液体37各自喷向被轧材1的撞击间隔T保持在规定的时间差以内(例如3秒内)。另外，第2喷流嘴39，被倾斜设置在从与被轧材1的表面相垂直的状态面向上游方向约成15°角的位置处。这主要是因为当倾斜角度小于15°而接近垂直时，高压的喷流液体37将沿着下游的轧辊35的方向流，使被分离的氧化皮有可能被卷入到轧辊35中去。
用前述的氧化皮分离装置36进行氧化皮分离的，从第1喷流嘴38向被轧材1的表面，沿垂直方向喷射撞击高压喷流液体37，冷却被轧材1表面的氧化皮，使其产生裂纹。接着，由第2喷流嘴39沿着被轧材1的上游方向以倾角约为15°的方向喷射撞击高压喷流液体37，通过喷射产生的流体压力作用的同时，利用进入到裂纹之间的流体的蒸发·膨胀作用来松动和粉碎氧化皮，并将粉碎后的氧化皮沿着被轧材1的表面吹走，从而达到了分离和除掉氧化皮的目的。
参照图10具体说明上述作用。图10表示氧化皮从被轧材1的表面被分离时的状态图，图中的20表示是由氧化铁FeO组成的氧化皮，21是Fe2O3，Fe3O4的成分。
如图10(a)所示的状态，当由第1喷流嘴38使高压喷流体37喷射撞击被轧材1的表面时，氧化皮20的表面将变为如图10(b)所示的产生微小裂纹和翘曲状态。然后，如图10(c)所示的那样，当由设置在第1喷流嘴38的后边的第2喷流嘴39中喷射出高压喷流液体37时，氧化皮将在发生浮动、粉碎、分离的状态下，被清除掉。
图11表示由第1喷流嘴38及第2喷流嘴39喷射高压喷流液体37时氧化皮的残留厚度Δδ(μm)与撞击时间差t(秒)的关系。如图所示，当撞击时间差t小于3秒时，氧化皮的残留厚度Δδ减少很多，当时间差t大于3秒时，氧化皮的残留厚度Δδ几乎无变化。因此，倘若接触时间差t的设定范围为0-3秒，与现有的氧化皮分离装置(Δ标记)相比，氧化皮的残留厚度Δδ减少了。还有，当接触时间差t取0时，与现有的氧化皮分离装置相比较(Δ标记)，氧化皮残留厚度Δδ约为一半，这说明氧化皮的分离能力提高了约2倍。
前述氧化皮分离装置因采用了由第1喷流嘴38及第2喷流嘴38分两阶段喷射、撞击高压喷流液体37，所以由喷射产生的流体的冲击压力的作用，加之进入到氧化皮缝隙里的流体的蒸发·膨胀作用，使氧化皮产生松动的同时被粉碎，并在被轧材的表面产生翘曲而被吹起除掉。因此该装置也适用于具有不易分离的被轧材(如含Si的高拉力钢)，但高压喷流液体37的压力及流量应适当。
另外，由于来自第1喷流嘴38及第2喷流嘴39的高压嘴流液体37的撞击间隔中存在有时间差，所以可将产生裂纹的作用与分离作用相互分开，提供适合不同功能的最合适的高压流体37的压力及流量。因而可以减少喷流嘴的摩损，延长其寿命，并减小被轧材料的温度降低量。
前面虽就本发明的实施例进行了种种说明，但在本发明技术思想的范围内，本发明决不仅仅限于前述实施例，均可以进行各种形式的设计变更，但无论何种变更，都属于本发明的技术范围。
如前述所说明的那样，根据配设在本发明的热轧设备上所氧化皮分离装置，同于从喷射嘴相对地喷射出的喷流液体，对被轧材表面的氧化皮分离作用时在被轧材表面所停留的时间变短，从而降低了被轧材的温度损失，所以可防止热轧时被轧材质量的降低。
同时，依靠向热轧生产线方向的垂直方向(板材的宽度方向)施加横向气流，可将喷射流液体和氧化皮等从板材上沿横向清运出来。

Claims (7)

1.一种热轧设备，在轧制被轧金属材料的热轧机组前面，向着生产线的下游及上游方向倾斜地配置了第一及第二喷流嘴，使撞击被轧金属材料后的2股喷流相互撞击，其特征在于：相对于被热轧材料的表面，与水平面方向倾斜15°～60°角地将喷流嘴相互对置地倾斜设置，且来自上述两个喷流嘴的喷流的撞击时间间隔为0～3秒。
2.一种热轧设备，在轧制被轧金属材料的热轧机组前面，向着生产线的下游及上游方向倾斜地配置了第一及第二喷流嘴，使撞击被轧金属材料后的2股喷流相互撞击，其特征在于：为使相互对置的喷流在与被轧材料撞击后所构成的2股撞击线的间隔从板幅的中心处向边缘扩大，将前述喷流嘴在与板材表面相垂直方向的轴线周围倾斜设置。
3.如权利要求2所述的热轧设备，其特征在于：前述喷流与被轧板撞击后所形成的2股撞击线所成的角度为3°～30°。
4.一种热轧设备，在轧制被轧金属材料的热轧机组前面，向着生产线的下游及上游方向倾斜地配置了第一及第二喷流嘴，使撞击被轧金属材料后的2股喷流相互撞击，其特征在于：设置有提供沿被轧材料的喷流撞击面，与热轧生产线方向相垂直的方向流动的横向气流的装置。
5.一种热轧设备，在轧制被轧金属材料的热轧机组前面，向着生产线的下游及上游方向倾斜地配置了第一及第二喷流嘴，使撞击被轧金属材料后的2股喷流相互撞击，其特征在于：将相对置的喷流与被轧材表面撞击的撞击点的间隔设定为喷射撞击幅+10mm左右。
6.一种热轧设备，在轧制被轧金属材料的热轧机组前面，向着生产线的下游及上游方向倾斜地配置了第一及第二喷流嘴，使撞击被轧金属材料后的2股喷流相互撞击，其特征在于：向着下游侧配置的第1喷流嘴设置成与被轧材正交的朝向。
7.一种热轧设备，该设备是将下列部分连续配置而成：由熔液连续铸造薄板坯的板坯连铸机；设有向该板坯表面喷射高压流体喷流、清除板坯表面氧化皮的多个喷流嘴的氧化皮除去装置；粗轧板坯的粗轧机；按规定长度剪切被粗轧的板坯的剪切机；将被轧材的温度加热到可进行精轧温度之上的加热炉；卷绕该轧材用的复数个卷绕机；具有设置在上述卷绕机一侧的、对被轧材表面喷射高压流体喷流、除去轧材表面氧化皮的复数个喷流嘴的氧化皮除去装置；精轧轧材的精轧机；其特征在于，上述两个氧化皮除去装置的至少一方具有 1至6中的任一权利要求所述的喷流嘴。
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