CN108367326A - 用于清洁具有待去除的表面层的物体的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种借助处于压力下的流体对相对于设备在运动方向(x)上平移移动的热轧件(2)，特别是板坯或带进行清洁，特别是去氧化皮的设备，该设备具有至少一个喷嘴支持件和至少一个喷嘴(4)，该喷嘴支持件可旋转地保持在垂直于或倾斜于待处理的表面层的中心支承件(5)上，该喷嘴保持在喷嘴支持件的臂(31、32)中，处于压力下的流体在运行中从该喷嘴排出，其中喷嘴(4)被取向，使得直线地且倾斜于轧件表面向轧件表面施加在操作期间从喷嘴(4)排出的流体射流，其中至少一个喷嘴(4)围绕平行于喷嘴支持件(3)的中心支承件(5)取向的旋转轴线可旋转地安装在喷嘴支持件(3)上，其中喷嘴(4)在操作中被旋转地驱动，使得轧件的运动方向与从喷嘴(4)排出来的流体射流在轧件表面的平面中的取向之间的角度是恒定的，其中旋转轴容纳在中心支承件(5)中，该旋转轴具有嵌入其中的用于处于压力下的流体的输入管道(13)，该输入管道与喷嘴支持件(3)的相应的臂(31、32)中的输入管道(14)相连，喷嘴支持件(3)的相应的臂(31、32)中的输入管道(14)通向喷嘴(4)的喷嘴壳体(41)的注入开口(43)，以及定义来自喷嘴(4)的处于80bar至1000bar压力下的流体射流的射出方向的向量在轧件(2)的运动方向(x)上不具有分量。此外，还描述了用于清洁的方法。

Description

用于清洁具有待去除的表面层的物体的设备和方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于对具有待去除的表面层的相对于设备在运动方向上运动的物体进行清洁，特别是去氧化皮(Entzundern)的设备以及根据权利要求13的前述部分所述的用于清洁物体的方法。

用于对具有待去除的表面层的物体，特别是具有待去除的氧化层(Zunderschicht)的热轧件进行清洁，特别是去氧化皮的这种类型的设备例如从DE 43 28303 C2或EP 1 798 424 B1中已知。这种去氧化皮设备被用于借助在高压下作用在轧件表面上的流体射流，例如高压水射流来清除存在于钢上的氧化层。为此使用的扁平喷嘴固定在圆柱形的喷嘴支持件(Düsenhalter)上，其中该喷嘴支持件可绕着垂直于轧件的轴线旋转，并因此移动经过设备的轧件的表面被多次扫过，以便清除轧件的氧化皮。

在提到的两份文件中多个喷嘴头被布置，这些喷嘴头各自具有多个彼此相邻地排成一排的、垂直于轧件的移动方向的扁平喷嘴。

现有技术中已知的这些清洁设备的缺点是，首先，通过具有布置在其上的扁平喷嘴的喷嘴头的旋转，轧件的边缘区域被施加比中心区域更强的流体，如此一来，由于由喷射引起的轧件的不均匀冷却导致在轧件上形成所谓的热条纹。

此外，在除去轧件表面的氧化皮时，氧化皮的部分可以沿着轧件的运动方向去除，这蕴藏的危险是，在下一个轧制过程时，先前通过施加受压流体清除的氧化皮块在后续轧制过程中又轧入轧件表面中。

现有技术的另一个缺点源自于这一事实，即在轧件上表面不仅是氧化皮，而且射流流体本身也不能有针对性地从轧件去除。由此引起的流体在轧件表面上较长且不确定的停留时间致使对接下来作用的流体射流产生质量降低的减震效果、由于能量原因轧件被不期望地冷却以及就操作安全性而言在轧件的底面与较冷的顶面之间的不利的温度差。

本发明的任务在于，提供一种用于清洁具有待去除的表面层的相对于设备在运动方向上运动的物体的设备和方法，通过该设备消除上述缺点，并且该设备或该方法可以既节省流体又节约能源地操作。

该任务通过具有权利要求1的特征的用于清洁的设备得以实现。此外，所提出的任务还通过具有权利要求12的特征的清洁方法得以实现。

根据本发明的用于清洁的设备具有至少一个喷嘴支持件，该至少一个喷嘴支持件可旋转地保持在垂直于或倾斜于待处理的表面层的中心支承件上。

至少一个喷嘴支持件具有至少一个保持在喷嘴支持件的臂中的喷嘴，处于压力下的流体在运行中从该喷嘴排出。

在此，喷嘴以如下方式取向，使得在操作期间从喷嘴排出的流体射流倾斜于表面层被施加到表面层。

在此，至少一个喷嘴围绕平行于喷嘴支持件的中心支承件取向的旋转轴线可旋转地安装在喷嘴支持件上，其中喷嘴在操作中被旋转地驱动，使得物体的运动方向与从喷嘴排出来的流体射流在表面层的平面中的取向之间的角度是恒定的。

旋转轴被容纳在中心支承件中，该旋转轴具有嵌入其中的用于处于压力下的流体的输入管道，该输入管道与在喷嘴支持件的相应的臂中的输入管道相连，喷嘴支持件的相应的臂中的输入管道通向喷嘴的喷嘴壳体的注入开口。

在此，对来自喷嘴的处于80bar至1000bar压力下的流体射流的射出方向进行定义的向量在物体的运动方向上没有分量。

由此能够实现的是，将去除待去除的层，特别是氧化层的流体射流在喷嘴支持件旋转的同时总是在相同的方向上取向，这首先能够实现对表面层(特别是轧件表面)均匀地施加，并且由于多次施加的轧件表面的比能量输入(spezifischen Energieeintrag)上的差异的减少，因此提供使用明显较少流体的可能性。

其次，通过喷嘴的保持恒定的发射方向能够实现使喷嘴如此取向，使得这些喷嘴总是以可预调节的速度分量与物体的运动方向相反地发射，并从而能够避免特别是被分离的、在接下来的轧制过程中又可能被轧进轧件的表面中的氧化皮部分远离用于去氧化皮的设备而残留在轧件上，以及从而能够避免射流流体过长时间地停留在轧件的顶面上，这可能会导致不良的冷却和热不对称。

基于来自喷嘴的流体射流的射出方向，通过流体射流的作用而清除的表面块总是与物体的运动方向相反地从物体的表面被去除。

本发明的有利的实施形式变型是从属权利要求的主题。

根据本发明的有利的实施形式变型，至少一个喷嘴可借助传动装置动力地驱动。特别优选地，该传动装置被构造成使得第一齿轮被可旋转地安装在喷嘴支持件的各个臂中，该第一齿轮与中心的抗扭转地固定在中心支承件上的第二齿轮和抗扭转地固定在喷嘴上的第三齿轮啮合，其中第一齿轮和第三齿轮大小相等，由此一来喷嘴和喷嘴支持件的转速的数值相同。

通过选择第一齿轮的半径也能实现的是，在与喷嘴支持件的旋转轴线的不同距离处定位喷嘴，从而使得因此能够构造具有多个不同长度的臂的喷嘴支持件，这在液压的射束能量的均匀的表面分布方面是有利的。

根据优选的实施形式变型，为了旋转驱动喷嘴支持件，喷嘴支持件抗扭转地与可旋转驱动的容纳在中心支承件中的旋转轴连接，其中处于压力下的流体的输入管道容纳在旋转轴中。

可选地，根据本发明的另一个实施方式变型，由驱动齿轮驱动的第四齿轮抗扭转地布置在喷嘴支持件本身上。

根据优选的实施形式变型，喷嘴支持件具有至少两个臂，在这些臂上分别可旋转地固定喷嘴。

根据另一个优选的实施形式变型，多个喷嘴支持件彼此相邻地布置，其中被喷嘴支持件的臂覆盖的表面的旋转半径彼此部分地重叠。这根据轧件的宽度使设备配备有多个这种喷嘴支持件来得以实现。

根据本发明的另一个有利的实施形式，确定轧件的运动方向和从喷嘴排出来的流体射流的冲击线(Auftrefflinie)之间的角度的喷嘴的取向可预先设置。

根据本发明的方法的特征在于，向表面层，特别是轧件表面施加流体射流时，使至少一个喷嘴围绕平行于喷嘴支持件的中心支承件取向的旋转轴线相对于旋转的喷嘴支持件旋转，使得物体(特别是轧件)的运动方向与从喷嘴排出来的流体射流的冲击线之间的角度保持不变。

在此，喷嘴相对于旋转的喷嘴支持件旋转，使得来自喷嘴的流体射流的射出方向总是与物体的运动方向相反。

下面将借助附图对本发明的优选实施形式变型进行更详细的阐述。在图中显示：

图1示出了具有喷嘴支持件的设备的第一实施形式变型的透视图，该喷嘴支持件具有两个臂，

图2示出了图1所示的设备的截面图，

图3示出了具有喷嘴支持件的根据本发明的设备的可选的实施形式变型的透视图，该喷嘴支持件具有三个臂，

图4示出了图3所示的设备的正视图，

图5示出了多个排成一排布置的根据图3的设备的透视图，

图6a至图6d示出了在时间上不同的各个旋转位置中的图1所示设备从下面看的视图，

图7a至图7d示出了在时间上不同的旋转位置的根据图3形成的设备从上面看的顶视图，并且

图8示出了具有不同取向的喷嘴的根据图3构成的设备从上面看的顶视图。

在以下附图描述中，术语如上面、下面、左边、右边、前面、后面等仅涉及对轧件、中心支承件、喷嘴支持件、臂、喷嘴等在相应的附图中选择的示例性图示和位置。这些术语并非限制性地进行理解，即这些关系可以通过不同的工作位置或镜像对称设计等而改变。

在图1、图2和图6a至图6d中示出了根据本发明的设备1的第一实施形式变型，该设备借助处于压力下的流体对具有待去除的表面层的相对于设备在运动方向x运动的物体2(特别是热轧件，特别是板坯或带(Brammen oder ))进行清洁，特别是去氧化皮。

下面借助用于对相对于设备在运动方向X平移移动的热轧件去氧化皮的设备和方法对本发明进行进一步阐述，但不局限于该应用。

待去氧化皮的轧件特别涉及板坯或带。还可以设想的是将该设备用于原钢的其他成形设计。

在图1、图2和图6a至图6d所示的实施形式变型中，该设备具有双臂喷嘴支持件3，该双臂喷嘴支持件3具有两个臂31和32，该双臂喷嘴支持件相对于中心支承件5可旋转地安装。

为了旋转驱动该喷嘴支持件3，在喷嘴支持件3上抗扭转地布置齿轮6，该齿轮与(未示出的)驱动齿轮形状配合地有效连接并从而使喷嘴支持件3在运行中旋转。

从喷嘴支持件3的面对轧件2的下侧，喷嘴4从臂31、32中的每个突出来，处于压力下的流体(例如水)在运行中通过该喷嘴排出，以便清除并去除轧件表面上存在的氧化层。

喷嘴4在图中所示的实施形式变型中被构造成扁平喷嘴，该喷嘴以优选为0°至90°，特别优选为10°至50°的喷射角β将流体射流12射出至轧件的表面。在此，喷射角β应理解为流体射流从喷嘴的通道端部朝向待处理的表面的扇形射出。

喷嘴4在此被定向成使得排出来的流体射流12以相对于待加工的表面的表面法线0°到40°，优选以5°至20°的冲角γ取向。

在此使用的压力在80和1000bar之间变动，优选在200至400bar的范围内变动。

在此，喷嘴4中的每个被壳体41包围，第二齿轮9、10在外部抗扭转地固定在该壳体上。为此，壳体41可旋转地安装在喷嘴支持件3中。

处于压力下的在运行中从喷嘴4中排出的流体的引入通过输入管道14来实现，该输入管道14通过旋转密封件42密封并通入喷嘴壳体41中的注入开口43。

为了将喷嘴支持件3的旋转与喷嘴4的相应的反向旋转耦合起来，根据图2在喷嘴支持件3的每个臂31、32中可旋转地安装第一齿轮7、8，该第一齿轮与中心的抗扭转地固定在中心支承件5上的第二齿轮11和抗扭转地固定在喷嘴4上的第三齿轮9、10啮合。

第一齿轮7、8和第三齿轮9、10在此具有相同的半径，使得喷嘴支持件3围绕中心轴线5的旋转速度对应于喷嘴4相对于喷嘴支持件3的旋转速度。

通过喷嘴4相对于这里被构造成喷嘴梁的喷嘴支持件3的可旋转性以及喷嘴支持件3相对于中心轴线5的旋转运动的可旋转性能够实现的是，如在时间上偏移所示的图6a至图6d所示，轧件的运动方向X与从喷嘴4排出的流体射流12的冲击线之间的角度α保持恒定。术语冲击线在此应理解为在正常的施加方向下椭圆形的冲击面的大轴。

相对于轧件表面直线形地且倾斜地冲击在轧件表面上的流体射流12由此实现从轧件表面连续去除氧化皮，其中被去除的氧化皮和喷射流体总是在相对于轧件的运动方向X相同的方向上射出。此外，通过这种方式较之于现有技术已知的去氧化皮设备可以明显地降低水和能源的使用，因为对轧件表面进行多次施加更均匀且更有效地实现，这在一方面有助于更少的流体消耗，特别是水消耗，且在另一方面也有助于降低能量消耗，因为优化过的多次施加加压水会较小地冷却轧件并且在下一个轧制过程之前由此不需要那么强地再次加热轧件。

在经由由多个齿轮7、8、9、10、11构成的齿轮箱形成喷嘴和喷嘴支持件3的驱动装置时，可以优选通过初始设定喷嘴4的射出方向b来调节射出方向b，使得定义来自喷嘴4的流体射流12的射出方向b的向量在轧件2的运动方向X上没有分量，由此确保的是，不能在轧件的运动方向X上去除已清除的氧化皮部分，在轧件的运动方向X上去除已清除的氧化皮部分很可能会导致使先前通过设备去除的氧化皮块在随后的轧制过程中再次被轧入。

在图3至图5和图7中示出了根据本发明的设备的另一个实施形式变型。在此实施形式变型中以三臂形式构造有具有三个臂31、32和33的喷嘴支持件3。

在这种情况下，臂31、32、33在其相对于中心支承件5径向的径向长度上不同，其中喷嘴4布置在喷嘴支持件3的相应的臂上，使得这些喷嘴与喷嘴支持件3的旋转轴线的间距是不同的。

喷嘴支持件3的驱动在图3-图5和图7所示的实施形式变型中通过容纳在中心支承件5中的旋转轴16来实现。旋转轴16的端部从马达凸缘突出来，马达可以紧固在该马达凸缘上，通过该马达可动力地驱动旋转轴16。

在旋转轴16的该端部下方是用于布置在中心支承件5的壳体51上的高压接口17的入口开口，处于压力下的流体通过该高压接口引入输入管道13，该输入管道13被嵌入旋转轴16中。

旋转轴16在此优选通过滚子轴承安置在中心支承件5的壳体51中。

此外，在中心支承件5的壳体51上还设置紧固凸缘52，通过该紧固凸缘可将壳体51固定在支架上，该支架布置在轧件2沿其运行的输送轨道上方或下方。

第二齿轮11在周向上且抗扭转地固定在壳体51的圆柱形的、啮合进喷嘴支持件3的部分上，而旋转轴16的伸展到喷嘴支持件3中的区域抗扭转地与喷嘴支持件3连接。

若旋转轴16进行旋转运动，则喷嘴支持件3随其旋转。由此使喷嘴支持件3中的第一齿轮7、8和18相对于静置的第二齿轮11旋转运动，从而使得通过第一齿轮7、8、18的旋转运动，第三齿轮9、10、19也在相反的方向上旋转，并因此使喷嘴4相对于中心支承件5的壳体51的取向保持恒定。

图5示出了多个并排放置的用于去氧化皮的设备的布置，该设备具有三臂式的喷嘴支持件。设备1彼此以这样的方式布置，使得这些设备在相反的方向上旋转。也可设想的是，如此定位和驱动各个设备，使得各个相邻的喷嘴支持件3在相同的方向上旋转。

在图7a至图7d中再次示出了喷嘴4的取向的维持。可以清楚地看出，处于压力下的流体的线形冲击面在喷嘴支持件3的旋转位置中的每个位置都相同地取向。

图8示出了喷嘴4的可选的取向，其中喷嘴支持件3的旋转位置在轧件表面的左侧部分上方与轧件的运动方向x相反以大约45°的喷射角β向外取向，并且喷嘴支持件3的旋转位置在轧件表面的右侧部分上方与轧件的运动方向x相反以大约45°的喷射角β向外取向。

例如，喷嘴4中的每个喷嘴单独的取向也是可以设想的，在这种情况下重要的是，喷嘴4的喷射角β与轧件的运动方向相反地取向，并从而避免被清除的氧化皮部分远离用于去氧化皮的设备而残留在轧件上，否则这些氧化皮部分在接下来的轧制过程中可能再次被轧进轧件的表面中，以及从而避免射流流体过长时间地停留在轧件的顶面上，这可能会导致不良的冷却和热不对称。

在通过上述设备借助处于压力下的流体来对相对于设备在运动方向x上平移移动的热轧件进行去氧化皮的根据本发明的方法中，在操作过程中，使至少一个喷嘴4在向轧件表面施加流体射流12时围绕平行于喷嘴支持件3的中心支承件5取向的旋转轴线相对于旋转的喷嘴支持件3旋转，使得轧件2的运动方向x与从喷嘴4排出的流体射流12的冲击线之间的角度α保持恒定。在此，喷嘴4相对于旋转的喷嘴支持件3优选地如此旋转，使得来自喷嘴4的流体射流12的射出方向总是通过预先设置的与轧件2的运动方向x相反的速度分量来实现。

参考标记列表

1 设备

2 物体

3 喷嘴支持件

31 臂

32 臂

33 臂

4 喷嘴

41 壳体

42 旋转密封件

43 注入开口

5 中心支承件

51 壳体

52 紧固凸缘

6 齿轮

7 齿轮

8 齿轮

9 齿轮

10 齿轮

11 齿轮

12 流体射流

13 输入管道

14 输入管道

15 滚子轴承

16 旋转轴

17 高压接口

18 齿轮

19 齿轮

a 旋转方向

X 运动方向

b 射出方向

α X与冲击线之间的角度

β 喷射角

γ 冲角

Claims (12)

1.一种用于借助处于压力下的流体对物体(2)进行清洁，特别是去氧化皮的设备，该物体(2)相对于所述设备在运动方向(x)上运动，具有待去除的表面层，该物体(2)特别是热轧件，特别是板坯或带，所述设备具有：

-至少一个喷嘴支持件(3)，所述喷嘴支持件可旋转地保持在垂直于或倾斜于待处理的表面层的中心支承件(5)上，

-至少一个喷嘴(4)，所述喷嘴保持在所述喷嘴支持件(3)的臂(31、32、33)中，所述处于压力下的流体在运行中从所述喷嘴排出，

-其中所述喷嘴(4)被取向，使得以一冲角(γ)倾斜于所述表面层向所述表面层施加在操作期间从所述喷嘴(4)排出的流体射流(12)，

-其中所述至少一个喷嘴(4)围绕平行于所述中心支承件(5)取向的旋转轴线可旋转地安装在所述喷嘴支持件(3)上，

-其中所述喷嘴(4)在操作中被旋转地驱动，使得所述物体(2)的所述运动方向(x)与从所述喷嘴(4)排出来的所述流体射流(12)在所述表面层的平面中的取向之间的角度(α)是恒定的，

其特征在于，

-旋转轴(16)被容纳在所述中心支承件(5)中，所述旋转轴具有嵌入其中的用于所述处于压力下的流体的输入管道(13)，所述输入管道与所述喷嘴支持件(3)的相应的臂(31、32、33)中的输入管道(14)相连，所述喷嘴支持件(3)的相应的臂(31、32、33)中的输入管道(14)通向所述喷嘴(4)的喷嘴壳体(41)的注入开口(43)，以及

-对来自所述喷嘴(4)的处于80bar至1000bar压力下的所述流体射流(12)的射出方向进行定义的向量在所述物体(2)的运动方向(x)上不具有分量。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个喷嘴(4)被构造为具有0°至90°喷射角(β)的扁平喷嘴。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个喷嘴(4)能够借助传动装置动力地驱动。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，第一齿轮(7、8、18)可旋转地安置在所述喷嘴支持件(3)的每个臂(31、32、33)中，所述第一齿轮与中心的抗扭转地固定在所述中心支承件(5)上的第二齿轮(11)和抗扭转地固定在所述喷嘴(4)上的第三齿轮(9、10、19)啮合，其中所述第二齿轮(11)和所述第三齿轮(9、10、19)大小相等。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述喷嘴支持件(3)抗扭转地与可旋转驱动的容纳在所述中心支承件(5)中的旋转轴(16)相连，其中所述处于压力下的流体的输入管道(13)容纳在所述旋转轴(16)中。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，由驱动齿轮驱动的第四齿轮(6)抗扭转地布置在所述喷嘴支持件(3)上。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述喷嘴支持件(3)具有至少两个臂(31、32)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，多个喷嘴支持件(3)彼此相邻地布置，其中被所述喷嘴支持件(3)的臂(31、32、33)覆盖的表面的旋转半径彼此部分地重叠。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，相邻布置的喷嘴支持件(3)以相同的旋转方向(a)被驱动。

10.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，相邻布置的喷嘴支持件(3)分别以不同的旋转方向(a)被驱动。

11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，确定所述物体(2)的运动方向(x)和从所述喷嘴(4)排出来的流体射流(12)的冲击线之间的角度(α)的所述喷嘴(4)的取向能够预先设置。

12.一种利用设备借助处于压力下的流体对物体(2)进行清洁，特别是去氧化皮的方法，该物体(2)相对于所述设备在运动方向(x)上运动，具有待去除的表面层，该物体(2)特别是热轧件，特别是板坯或带，所述设备具有至少一个喷嘴支持件(3)和至少一个喷嘴(4)，所述喷嘴支持件(3)可旋转地保持在垂直于或倾斜于待处理的表面层的中心支承件(5)上，所述至少一个喷嘴(4)保持在所述喷嘴支持件(3)的臂(31、32、33)中，所述处于压力下的流体在运行中从所述喷嘴(4)排出，其中所述喷嘴(4)被取向，使得倾斜于所述表面层向所述表面层施加在操作中从所述喷嘴(4)排出的流体射流(12)，其中在向所述表面层施加所述流体射流(12)时，所述至少一个喷嘴(4)围绕平行于所述喷嘴支持件(3)的所述中心支承件(5)取向的旋转轴线相对于旋转的喷嘴支持件(3)旋转，使得所述物体的运动方向(x)与从所述喷嘴(4)排出来的所述流体射流(12)在所述表面层的平面中的取向之间的角度(α)保持恒定，其特征在于，所述喷嘴(4)相对于旋转的喷嘴支持件(3)旋转，使得来自所述喷嘴(4)的处于80bar至1000bar压力下的流体射流(12)的射出方向总是通过与所述物体(2)的运动方向(x)相反的向量分量来实现，并且所述处于压力下的流体经由输入管道(13)被引入，所述输入管道(13)容纳在嵌入所述中心支承件(5)的旋转轴(16)中，所述输入管道(13)与所述喷嘴支持件(3)的相应的臂(31、32、33)中的输入管道(14)相连，所述喷嘴支持件(3)的相应的臂(31、32、33)中的输入管道(14)通向所述喷嘴(4)的喷嘴壳体(41)的注入开口(43)。