为了获得高质量的挤压制品表面并能够有效地在变形坯料内外表面涂敷玻璃润滑剂,加热后的坯料表面不应带有氧化铁皮和任何黏着物。碳钢和低合金钢坯料在敞焰的环形炉内直接加热到穿孔或挤压温度后,对在坯料表面形成的严重的氧化铁皮采用高压水除鳞装置来清除,是最经济的方法;而对于不锈钢和高镍合金的坯料,在环形炉内仅作为坯料在无氧化温度下的预热,预热后的坯料表面基本上无氧化铁皮,然后送到工频感应加热炉内快速加热到挤压温度,加热后的坯料,无需进行高压水除鳞,直接润滑后进入穿孔工序。


一、高压水除鳞装置的结构


  高压水除鳞装置设置在加热炉和再加热炉之后,玻璃润滑工序之前。其结构基本上大同小异,都是采用直通式的金属外壳内布置高压水喷嘴的结构。喷嘴的布置必须使高压水流喷射到坯料的整个表面和端面,以及以一定的角度喷射到空心坯料的内表面。


 高压水除鳞装置的尺寸取决于处理坯料的尺寸,其金属外壳分为两部分,一部分安装有圆形总管,其上有一系列的高压喷嘴,按一定的角度布置;另一部分则是为了防止高压水喷溅到车间内。


 一般情况下,高压水除鳞装置的高压水的压力大多为12~20MPa,对于碳素钢取下限,高合金钢取上限。即碳钢用8~10MPa,合金钢为12~15MPa,不锈钢为18~20MPa。


 除鳞装置喷嘴的结构形式和几何尺寸对喷射冲击力的大小、高压水的消耗及除鳞效果等都有很大的影响。喷嘴结构应使高压水流具有最大的冲击力,水流要薄,要具有一定的散射角,而且水流在散射角宽度上分布要均匀。同时,要使喷嘴加工制造简单,维修更换方便。


 喷嘴在高压水流作用下,会发生磨损和腐蚀,因此一般采用经热处理后HRC≥51的马氏体不锈钢3Cr13来制造。


 喷嘴和管坯的距离,一般在200~300mm,相邻两个喷嘴在圆周方向上的布置,要考虑使水流有10~30mm的重叠。


 喷射角度,即高压水的流动方向和管坯前进方向之间的夹角,一般为40°左右。


 高温坯料通过高压水除鳞之后的温降,根据经验一般为10~15℃。在坯料进行加热时,也必须考虑到这一温度损失。


 为了处理空心坯料,在高压水除鳞装置的金属外壳内装有坯料的液压推料器,可以以不变的速度直通式地推过金属外壳,直接推向玻璃润滑剂的斜滚板。并在推料机上预先装有与高压系统连通的可移动管子,管子端部装有喷嘴,可以进入空心坯内壁进行表面清理。操作者仅控制推钢机,而喷嘴则由电磁阀控制开和关。


 高压水来自中心泵蓄力站,以18MPa的压力输出。用过的水流回集水槽,经沉淀、过滤后又重新进入闭路循环系统。



二、高压水除鳞装置的性能


 表8-21是20MN(2000t)挤压机和6.5MN(650t)穿孔机以及55MN(5500t)挤压机和25MN(2500t)穿孔机生产的高压水除鳞装置的技术性能。


表 21.jpg


德国施劳曼公司设计的管坯高压水除磷装置,由光电控制自动进行操作。其性能如下:


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  另有资料报道:高压水除鳞装置是借助于高压水的冲击力和急速冷却的作用清除加热坯料内外表面的氧化铁皮。高压水的压力一般为:9~16MPa,压力大,效果好。高压水由专用的水泵站和蓄势器供给。除鳞机由若干个高压喷嘴组成,喷嘴与除鳞中心线成0°和40°交角。0°交角的喷嘴处理端面和内表面,而40°交角的喷嘴清除坯料外表面的氧化铁皮,而且喷嘴的角度大,喷射的面积大,冲力小。如果喷嘴垂直布置时,则冲力大,但喷射面积较小。


  高压喷嘴的数量,根据坯料的大小和所处理坯料的部位而定。为了安全,除鳞外部设有防护罩,由运输辊道、光电管装置、电磁阀等液压和电气设备组成自动作业线。以下是除鳞机的技术性能:


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三、喷嘴环的使用


  奥地利联合特殊钢公司Kapfenberg厂认为,为了使除鳞装置的高压水能喷射到除鳞坯料的整个表面,应将高压水喷嘴排列成一个喷嘴环,如图8-19所示。


图 19.jpg


四、高压水除鳞装置各参数的选择


 为了获得令人满意的除鳞效果,除鳞装置的另一个非常重要的先决条件是要选择各个喷嘴的喷射角度α、y和啮合面D(图8-20).


  此外,坯料至喷嘴的距离A、各个喷嘴环彼此的距离E及倾斜角β,在除鳞装置的设计中,都是十分重要的参数(图8-21).


图 21.jpg


  同时,护板和收集槽需安置好,以使氧化铁皮或水不会从除鳞设备中向外溢出。这一点非常重要。


  为了能针对各种不同直径的坯料迅速改装喷嘴,护板是可移动的,储压器的容积取决于所需的喷嘴的型式和数目。


  除鳞时,需使用一般的自来水。对于废水要注意采用分离器,能把鳞片或鳞片与耐火材料的混合物大部分从废水中分离出去。


  采用安装在除鳞设备前后的光栅来控制除鳞装置的启动和切断过程。坯料冷却根据经验会冷却至10~15℃,在坯料加热时必须考虑这一种温度损失。


  坯料至喷嘴的距离A,各个喷嘴环彼此的距离E以及斜角β都是重要参数。



五、除鳞装置最佳参数的选择


 1. 穿孔机前除鳞设备的最佳参数


   对于各种不同尺寸的坯料必须使用不同的喷嘴环,在穿孔机的前面必须去除加热坯料上的氧化铁皮。采用如下参数的除鳞设备是有效的。


   使用1个喷嘴环,扁喷嘴FUH4型,装有硬金属嵌套的扁喷嘴,即刃形强力喷嘴。这种喷嘴的位置总是由燕尾固定件保证的。扁喷嘴相对管子(坯料)中心线安装成5°角,流量变化范围为+10%~0%。


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   如能遵守上述参数,则能算出充分除鳞设备的除鳞效果。


2. 挤压机前的除鳞设备的最佳参数


  对于各种尺寸的坯料必须分别使用不同的喷嘴环。在挤压机前面必须去除加热坯料上的氧化铁皮和耐火材料的混合物。除鳞机使用3个喷嘴环,间距为150~250mm,参数如下:


   扁喷嘴                       FUH4

  喷嘴辐射角α                26°

  轴线位移y                    5°

  喷嘴倾角β                   5°~10°

  坯料至喷嘴的距离A      100~150mm

  水压p                         25~28MPa

  辊道速度                    400~500mm/s


如果能遵守以上所列的数据,则能算出除鳞设备充分的除鳞效果。