新型高压水除鳞喷嘴流场仿真与试验研究.pdf

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1、第1期机械设计与制造2014年1月MachineryDesign&Manufacture9l新型高压水除鳞喷嘴流场仿真与试验研究喻峰，祝爽，李璐，李湘文(湖南有色重型机器有限责任公司技术中心，湖南长沙410205)摘要：针对扇形喷嘴的弊端，设计出一种新型热态除鳞喷嘴。喷嘴主要利用射流打击力和水蒸汽膨胀破裂力共同完成除鳞工艺。通过对该喷嘴进行数值计算与试验研究表明：该喷嘴五股射流束之间相互影响，外围射流束发散速度快，中间射流束发散速度慢；喷嘴射流打击力分布不均匀，打击力随靶距增加而减小，同一靶距时，中间射流柬打击力大，外围射流束打击力小。最后，通过将该喷嘴应用于

2、热态除鳞生产线，证实了该喷嘴在工业上的可行性，同时也表明该喷嘴还应进一步优化设计。关键词：新型喷嘴：高压水射流；数值仿真；试验研究；热态除鳞中图分类号：TH16；TH137．53+2文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)0l一0091—03TheFlow-FieldSimulationandExperimentalResearchoftheNew-TypeHjgh—PressureWaterJetNozzleinDescalingYUFeng，ZHUShuang，LILu，LIXiang—wen(TechnicalCentre，HunanNon

3、ferrousHeavyMachineryCo．，Ltd．，HunanChangsha410205，China)Abstract：Itdesigr~sanewt)pehigh-pressurewaterjetnozzleindescalingerconsideringthedisadvantagesoffannozzle．Thistypenozzledependsonthehittingpowerandthevc6oorexpandburstingforcetoaccomplishthedescalingtechnics．Thenumericalsimulat

4、ioncalculationandtheexperimentalresearchrevealsthatwaterjetsageinfluencedbytheadjacentwaterjetinthistypenozzleandtheouterwaterjetsspreads把rthantheinnerwaterjets．Thejethittingpowerbecomesweakalongwiththewater-jetdistancebecominglong．Wheninthesamewater~etdistance．thejethittingpoweroft

5、heouterwaterjetweakerthantheinnerwaterjet．AthLst，thist)penozzleisappliedinthermaldescalingproductionline．ItisCOnfirmedthatthistypenozzleisadequateforindustry，butithastomakeanoptimizationdesign．KeyWords：NewTypeNozzle；High-PressureWaterJet；NumericalSimulation；ExperimentalResearch；Ther

6、malDescaling外传感器检测到有钢坯进入除鳞箱后，除鳞阀打开，卸荷阀关闭，lI商高压水由高压泵出水端进入除鳞箱，并在喷嘴内部进行能量转在热轧钢材生产过程中，钢坯在加热炉加热均会发生氧换，将压力能转化为动能，从而对钢坯表面产生强大的冲击力和化，并生成很厚的氧化铁皮，附着在金属材料表面。在轧辊的碾压冲刷力，同时由于基体材料和氧化铁皮层收缩率不同而产生剪切作用下，一部分氧化铁皮被破碎后自动脱落，另外一部分被乐入力，以及水渗入基体材料和氧化铁皮之间产生的蒸汽膨胀破裂金属表面，形成凹坑、麻点、夹杂等缺陷，成为影响钢材表面质量力，使氧化铁皮破碎成小碎片并与基体表面

7、迅速脱离，同时按预的重要因素之I。定方向将其冲走。当钢坯离开除鳞箱后，卸荷阀打开，除鳞阀关目前，同内外常用的热态除鳞方法有高压水除鳞、机械除鳞闭，系统实现卸荷[31。和气体吹除法除鳞等。其中气体吹除法除鳞由于除净牢太低已被高压水除鳞喷嘴作为整套系统的执行机构，对除鳞结果有淘汰，机械破鳞也存在效率低、除净牢低、环境污染严重等缺点，着至关重要的影响。现阶段，国内热态除鳞一般采用扇形喷嘴，扇而高压水除鳞法具有适用钢种范嗣广、氧化铁皮除净率高、对环形喷嘴具有射流致密性好、扩散角可在较大范围内变化、射流打境无污染、综合成本低等优点，在钢铁厂得到了广泛的应用，已成击力分布

8、较均匀等优点，但该种类型喷嘴出口处机械