[发明专利]改进的火焰清理喷嘴

说明书

本发明涉及到有缺陷的金属工件的热化学表层清理，通常称为火焰表面清理，具体地说，是指一种适合在整个工件上去除表面缺陷或适合于各种不同截面尺寸的无飞边火焰表面清理的喷嘴。

从所周知，在钢材生产时，通常在钢材加工的中间阶段都要清理钢材的表面。这种清理的目的是为了去除诸如裂纹、接缝和夹渣等缺陷，不然就会在成品中留下缺陷。用热化学方法用适当的机器除去一块，或多块，或一部分表面的面层，能经济地从工件上去除这类缺陷，该机器最好安装在轧辊架之间的传传装置上。这样，钢材工件可以在热态和不中断连续生产的条件下进行清理。

在很多情况下，轧钢机不仅生产一种尺寸的工件，而是常常生产多种不同尺寸的工件，在某些轧机上改变工件尺寸是经常的事。过去在去除坯料、铸块、钢锭、钢板等工件表面缺陷时，使用有单个喷嘴的火焰表面清理机，这种喷嘴喷出一股氧气流，成锐角地射向整个钢材表面，与表面金属产生热化学反应，或者利用成排或成行的许多喷嘴喷出的多股氧气流。

最近，人们企图采用一种节能、高产的方法，称为热坯法或直接轧制法，半成品钢材从连续铸造或板坯生产过程以热态直接送到加工站。假如裂口、夹渣和其它缺陷在这个阶段没有去除则在成品上就可能发展成永久性的缺陷。

正如已指出的那样，这类缺陷常常利用整个表面的火焰清理法去除，但这将导致大量金属的损耗，因而常改用局部地去除缺陷的局部火焰表面清理法（通常称为局部的，点状的或带状的火焰表面清理）。为了克服上述缺点，在局部或点状的金属表面火焰清理方法，已开发了多种工艺方法和装置。例如在局部火焰表面清理方面，通常用几个单独的火焰清理喷嘴横跨金属工件移动路径相邻排列，有选择地启动，使其仅仅清理有表面缺陷的部分，而不清理整个工件表面。

传统的火焰表面清理工艺采用的喷嘴有许多种。最常用的氧气喷射孔形状有圆形的（如Buckman等的2，309，096号美国专利所示），或圆端缝隙状的（如Babcouk等的2，664，368号美国专利所示），或连续缝隙状的（Moe-singer的2，622，048号美国专利和Allmang等的2，838，431号和3，231，431号美国专利所示）。采用这样的火焰表面清理工艺时沿着清理区域的边缘或边界，渣和残料（包括熔化的金属），从清理处流出并堆积成薄层或薄膜。这些薄层或薄膜的一部分粘在金属表面上，通常粘在清理处边缘，称为“飞边”。这种渣并不全是氧化铁，还含有大量的金属铁，这些金属铁由于反应生热而熔化流出。这种飞边是特别有害的，因为它能在随后的轧制过程中进入工件而形成表面缺陷，所以希望将其减少到最低程度，最好是彻底消除，在以防止成品上产生缺陷。

通常减少飞边形成的方法是，使用上述类型的喷嘴，与空气、水或类似物质的射流结合，喷向开始形成的飞边，使其在未固化以前从不需火焰清理的工件表面上除去。

最近，点式火焰清理喷嘴已能够一地清理金属件上散乱分布的缺陷，而不会沿着清理部分边界上形成飞边。例如Engel的4，013，486号和4，040，871号美国专利就涉及到改变火焰清理喷嘴缝隙的几何形状，以减少从喷嘴边缘流出的氧气流量。如在4，040，871号美国专利中指出了一种单个的火焰清理喷嘴，然而，这样产生的清理面宽度比喷嘴的喷射孔要窄，所以，两个这样的喷嘴并排装置会形成两个相邻的清理面，而一个未被火焰表面清理的或火焰清理不足的区域将留在两个清理面之间。4，013，486号美国专利所公开的喷嘴基本上消除了这种并排装置的喷嘴在清理区域之间的未被火焰清理或火焰清理不足的区域，但是它只是用改变喷嘴缝隙的几何形状的方法达到这一目的，这就减少了在不同的火焰表面清理条件下和自动化时使用的灵活性。

一种点式火焰表面清理机已实现商业化应用，能进行整个工件的表面剥层或者以火焰清理散乱分布的缺陷。这种机器由许多或一排两个或多个相邻的火焰清理喷嘴组成，其中的每一个喷嘴与另外的喷嘴是并排紧靠着的。这样的机器一般采用一种启动方法，可使火焰表面清理反应在沿钢材工件长度上的任一点上启动。在这样的机器中，最希望的是当需清理的缺陷宽度等于或长于清理喷嘴的宽度时，完成清除相邻清理区之间的未被火焰清理或清理不足的区域，同时还能用可以自动化的，最好是遥控的火焰清理设备完成无飞边火焰表面清理。