阅读说明：本技术 一种高压除鳞喷嘴模拟测试装置及其测试方法 (High-pressure descaling nozzle simulation test device and test method thereof ) 是由 王光磊 吴俊平 赵显鹏 牛继龙 王凡 黄灿 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高压除鳞喷嘴模拟测试装置,包括水箱(1),水箱(1)与加压供水系统(2)相连,加压供水系统(2)与一个开关阀组(3)相连,开关阀组(3)包括一组并联的开关阀(3a),每个开关阀(3a)均与一个流量计(3b)和一个压力计(3c)串联,开关阀组(3)再与一根集管(4)相连,所述集管(4)与一个集管运动装置(5)相连；集管(4)上设有一组用于安装除鳞喷嘴(8)的螺口(6),每个螺口(6)连接一个与其相配合的密封螺母(7),集管(4)的下方设有一面测试板(9),所述测试板(9)固定于测试夹具(10)中。本发明的优点是结构简单,耗材便宜,成本低、易操作,提高了测试效率,使测试结果更全面。(The invention discloses a high-pressure descaling nozzle simulation test device which comprises a water tank (1), wherein the water tank (1) is connected with a pressurized water supply system (2), the pressurized water supply system (2) is connected with a switch valve group (3), the switch valve group (3) comprises a group of switch valves (3 a) which are connected in parallel, each switch valve (3 a) is connected with a flow meter (3 b) and a pressure meter (3 c) in series, the switch valve group (3) is connected with a collecting pipe (4), and the collecting pipe (4) is connected with a collecting pipe moving device (5); the collector (4) is provided with a group of screw ports (6) for mounting the descaling nozzles (8), each screw port (6) is connected with a sealing nut (7) matched with the screw port, a test board (9) is arranged below the collector (4), and the test board (9) is fixed in a test fixture (10). The invention has the advantages of simple structure, cheap material consumption, low cost and easy operation, improves the test efficiency and leads the test result to be more comprehensive.)

一种高压除鳞喷嘴模拟测试装置及其测试方法

技术领域

本发明涉及轧制中高压水除鳞喷嘴性能检测技术领域，尤其涉及一种高压除鳞喷嘴模拟测试装置及其测试方法。

背景技术

随着钢铁工业的快速发展，钢铁下游制造业对高表面钢板的需求越来越大。对于钢板制造过程而言，除鳞效果的好坏直接关系到钢板最终成品表面质量的优劣。因此，采用优良性能的除鳞喷嘴对钢板表面质量至关重要。

目前，对除鳞喷嘴性能优劣的测试多采用在线打板测试的方法，专利CN201220209931.9 提供了测试高压水除鳞效果的装置，可用于现场测试除鳞效果，但此测试结果无法全面反映喷嘴的实际性能。专利CN201120117746.2公布了一种除鳞喷嘴性能测试装置，但该装置只能对单一喷嘴进行测试，且只能反映打击力情况。专利CN201520688001.X公布了一种高压水喷嘴打击力分布检测装置，该装置虽然可以对多个喷嘴进行检测，但其也仅局限于打击力测量，无法全面反映喷嘴性能。另外，目前多采用打击力传感器的喷嘴测试方法，但是由于其需要连续进行“弓”或“之”形运动，测试过程复杂且耗时长，工作效率低，无法满足现场批量喷嘴测试的需求，而且传感器价格昂贵且易耗损，测试成本较高。

发明内容

本发明目的就是为了解决现有除鳞喷嘴测试装置功能单一、效率低、成本高的问题，提供了一种高压除鳞喷嘴模拟测试装置，不仅可以同时测试多个喷嘴，提高工作效率，还可以反映喷嘴各方面性能，无须使用打击力传感器，降低了测试成本。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高压除鳞喷嘴模拟测试装置，包括水箱，水箱与加压供水系统相连，加压供水系统再通过管道与一个开关阀组相连，开关阀组包括一组并联的开关阀，每个开关阀均与一个流量计和一个压力计串联，开关阀组通过管道与一根集管相连，所述集管与一个集管运动装置相连，以用于控制集管的运动；

集管上设有一组用于安装除鳞喷嘴的螺口，每个螺口连接一个与其相配合的密封螺母，集管的下方设有一面测试板，所述测试板固定于测试夹具中。

进一步地，集管运动装置为带有伺服电机的运动导轨，可以准确控制集管上下运动，从而实现喷嘴到测试钢板的工作距离调节。

进一步地，集管上的螺口倾斜设置，倾角为15°。

进一步地，测试板为未热处理过的纯铝板或聚四氟乙烯板。

进一步地，上述装置设于封闭的箱体内，箱体带有观察窗及可开关的挡板，以实现测试过程的实时观测，并保障测试过程中人员的安全。

加压供水系统为现有技术，主要包括变频电机、低压泵、高压泵、压力传感器、流量传感器、溢流阀等，变频电机驱动低压泵和高压泵，水箱中的水依次通过低压泵、高压泵，从而输出高压水源，溢流阀的一端与高压泵输出管道相连、另一端与水箱相连，起到溢流和安全的作用。通过该部分进行加压后，可以得到设定压力的稳定水流。

上述测试装置内的传感器及开关阀组均与计算机连接，通过数据采集及软件控制，实现整个测试过程的自动控制。

为了进一步完成本发明的目的，还提供了一种高压除鳞喷嘴模拟测试方法，包括先将足够的工业用水注入水箱中，其特征在于，具体操作步骤如下：

（1）将集管的各项参数调整至与轧机实际应用参数一致；

（2）将需要测试的除鳞喷嘴安装在集管的螺口上，调整除鳞喷嘴的倾角，未使用的集管螺口用螺母密封；

（3）将测试板安装在测试夹具上，将组装好的测试夹具放置到除鳞喷嘴下方；

（4）集管运动装置带动集管上下运动，设置好除鳞喷嘴到测试板的工作距离；

（5）设置好除鳞压力、流量等参数，并通过加压供水系统开始加压；

（6）根据测试需要，设置合适的打击测试时间；

（7）待水压稳定后，打开开关阀组，高压水经过集管由除鳞喷嘴喷至测试板上，开始进行除鳞喷嘴打击测试；

（8）打击结束后，关闭开关阀组，取出测试板，得到一组需要的侵蚀刻痕；

（9）采用共聚焦显微镜或3D轮廓扫描仪，对侵蚀刻痕进行3D建模重构，得到整个侵蚀刻痕内部尺寸的详细数据；

（10）对扫描得到的刻痕尺寸数据进行分析，得到该除鳞喷嘴的侵蚀面积、有效侵蚀区间、平均侵蚀深度、侵蚀均匀度等数据；

（11）通过对上述数据的分析，并与标准打击刻痕数据进行对比，得到该除鳞喷嘴的实际使用性能，从而完成整个除鳞喷嘴的性能测试工作。

其中，侵蚀面积为整个刻痕的平面侵蚀面积；有效侵蚀区间为处于有效打击压力下的侵蚀刻痕的区间；平均侵蚀深度为有效侵蚀区间内刻痕深度的平均值；侵蚀均匀度为有效侵蚀区间内深度处在平均深度±10mm范围内的长度占比。

进一步地，对多个喷嘴进行测试时，通过对相邻两条刻痕的重叠位置的刻痕数据单独进行分析，可以确定合适的喷嘴安装的偏转角度。

本发明的技术方案中，省去了打击力传感器的使用，结构简单，耗材便宜，制造及试验成本低；测试方法容易操作，整个测试过程耗时不足10min，较传统打击力测试效率大幅提升，可以满足现场大批量喷嘴的测试需求；通过对侵蚀刻痕的三维数据分析，可以全面的反映出除鳞喷嘴整个打击范围内的详细性能参数，解决了传统打击力测试结果片面的问题；通过多组喷嘴的测试，可以反映出紊流干扰区域喷嘴打击的实际效果；利用该套系统及方法对除鳞喷嘴进行性能测试，可以对除鳞喷嘴寿命周期确定、喷嘴型号、厂家选择，喷嘴安装参数的测定、除鳞工艺制定等提供指导。

附图说明

图1为本发明的一种高压除鳞喷嘴模拟测试装置示意图。

具体实施方式

实施例1

为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种高压除鳞喷嘴模拟测试装置及其测试方法进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种高压除鳞喷嘴模拟测试装置，包括水箱1，水箱1与加压供水系统2相连，加压供水系统2再通过管道与一个开关阀组3相连，开关阀组3包括一组并联的开关阀3a，每个开关阀3a均与一个流量计3b和一个压力计3c串联，开关阀组3通过管道与一根集管4相连，所述集管4与一个集管运动装置5相连，以用于控制集管的运动；

集管4上设有一组用于安装除鳞喷嘴的螺口6，每个螺口6连接一个除鳞喷嘴8，集管6的下方设有一面测试板9，所述测试板9固定于测试夹具10中。

测试时，首先将测试装置各部件安装到位，并试运行确保设备运行正常。将水箱1中注满工业用水。测试装置安装有与轧机实际应用集管参数相同的集管4，集管4带有五组喷嘴安装螺口6，倾角为15°。将两个未使用过的除鳞喷嘴8安装在集管4相邻的两个螺口6上，其余三个未使用的螺口6用专用的密封螺母7密封。该除鳞喷嘴8的喷射角为26°，调节两个除鳞喷嘴8偏转角至15°。

采用未热处理过的纯铝板作为测试板9。将测试用铝板安装在测试夹具10上，将组装好的测试夹具10放置到除鳞喷嘴8下方。调节集管运动装置5，使除鳞喷嘴8据测试板9距离调至102.5mm。设置除鳞压力为22.8MPa、流量为115.3L/min等参数，并通过加压供水系统2开始加压。设置打击时间为1min。待设备显示水压稳定后，打开开关阀组3，开始进行除鳞喷嘴打击测试。打击1min后，关闭开关阀3a，取出测试板9，得到两条侵蚀刻痕。

采用共聚焦显微镜对侵蚀刻痕进行3D建模重构，得到整个侵蚀刻痕内部的尺寸的详细数据。对扫描得到的刻痕尺寸数据进行分析，得到该除鳞喷嘴的侵蚀面积为10.18mm²、侵蚀长度为64.8mm、有效侵蚀区间为60.2mm、平均侵蚀深度为1.19mm、侵蚀均匀度为82.99%等数据。两个喷嘴侵蚀重叠量为3.3mm，重叠位置位于有效冲刷区间内。

通过上述数据分析并与标准喷嘴数据进行对比，确定该喷嘴性能优良，相邻喷嘴重叠量合适，集管设计合理。可以满足轧机除鳞需求。

实施例2

本实施例对为某热轧厂轧机已使用6个月的精除鳞喷嘴进行性能测试。主要测试除鳞喷嘴是否已达到其寿命周期。

首先，将测试装置各部件安装到位，并试运行确保设备运行正常。将水箱1中注满工业用水。测试装置安装有与轧机实际应用集管参数相同的测试的集管4，集管4带有五组喷嘴安装的螺口6，倾角为15°。将一个已使用过6个月的除鳞喷嘴8安装在集管4相邻的一个螺口上，其余四个未使用螺口用专用密封螺母7密封。该除鳞喷嘴8喷射角为26°。调节除鳞喷嘴8偏转角至15°。

采用聚四氟乙烯树脂板作为测试板9，将测试板9安装在测试夹具10上，将组装好的测试夹具10放置到除鳞喷嘴8下方。调节集管运动装置5，使除鳞喷嘴8据测试板9距离调至102.5mm。设置除鳞压力为22.8MPa、流量为115.3L/min等参数，并通过加压供水系统2开始加压。设置打击时间为1min。待设备显示水压稳定后，打开开关阀组3，开始进行除鳞喷嘴打击测试。打击1min后，关闭开关阀3a阀门，取出测试板9，得到一条侵蚀刻痕。

采用3D轮廓扫描仪，对侵蚀刻痕进行3D建模重构，得到整个侵蚀刻痕内部的尺寸的详细数据。对扫描得到的刻痕尺寸数据进行分析，得到该除鳞喷嘴的侵蚀面积为4.16mm²、侵蚀长度为43.8mm、有效侵蚀区间为38.2mm、平均侵蚀深度为0.69mm、侵蚀均匀度为30.41%。

通过上述数据分析并与新喷嘴数据进行对比，确定该喷嘴在使用6个月后，磨损严重，已达寿命极限，不能满足除鳞需要，需立即更换处理。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。