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中厚板軋機(jī)高壓水除鱗系統(tǒng)問(wèn)題分析及優(yōu)化
1 引言
根據(jù)金屬加熱原理， 方坯、板坯等在加熱爐中加熱都會(huì)發(fā)生氧化，并生成很厚的氧化鐵皮，附著在金屬材料表面上。另外，金屬在軋制過(guò)程中，還會(huì)發(fā)生二次氧化，形成一層薄薄的二次氧化鐵皮。在軋輥的輾壓作用下，一部分氧化鐵皮被破碎成小片狀自動(dòng)脫落，另一部分則被壓入金屬表面，形成夾雜、麻點(diǎn)、疤痕等，不僅直接影響著鋼板表面質(zhì)量和成材率，同時(shí)加快軋輥的磨損。因此，在鋼坯軋制前和軋制中及時(shí)清除氧化鐵皮已成為影響鋼板表面質(zhì)量的重要工序。隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品板管比不斷提高，板材市場(chǎng)投放量越來(lái)越大，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，對(duì)鋼材表面質(zhì)量的要求越來(lái)越高。本文針對(duì)我廠中厚板軋機(jī)高壓水除鱗系統(tǒng)所存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析及優(yōu)化，取得了較好效果。
2 高壓水除鱗系統(tǒng)簡(jiǎn)介
2.1 系統(tǒng)組成
我廠中厚板軋機(jī)高壓水除鱗系統(tǒng)設(shè)有4臺(tái)高壓除鱗泵，通過(guò)對(duì)電機(jī)實(shí)施變頻調(diào)速的方式達(dá)到高壓水除鱗泵的流量控制要求。泵入口管路安裝有帶接近開(kāi)關(guān)的蝶閥、流量計(jì)和低壓壓力傳感器，泵出口裝有高壓壓力傳感器。同時(shí)泵出口高壓止回閥和高壓電動(dòng)閘閥、小流量閥、除鱗噴射閥和管路，保證了除鱗箱除鱗和軋機(jī)機(jī)上除鱗的壓力、流量。配以計(jì)算機(jī)二級(jí)模型和一級(jí)自動(dòng)化控制，滿足了除鱗系統(tǒng)的自動(dòng)除鱗需求和操作人員的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和操作控制。系統(tǒng)內(nèi)不設(shè)蓄勢(shì)器和高壓空壓機(jī)，系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、節(jié)約能源，但在泵出口高壓水總管和主軋除鱗閥前設(shè)置有小容量的管道式緩沖罐，以降低高壓水系統(tǒng)壓力波動(dòng)產(chǎn)生的水錘力，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性。
2.1 系統(tǒng)功能特點(diǎn)
高壓水除鱗系統(tǒng)水源由動(dòng)力廠提供，供水壓力0.4～0.5MPa，供水量3000L/min，水為混濁循環(huán)水。經(jīng)自清洗過(guò)濾器過(guò)濾后，供三柱塞高壓水泵使用。高壓水泵將低壓水吸入加壓至15～23MPa后，供給除鱗箱和四輥軋機(jī)除鱗使用。除鱗箱用于一次除鱗，它能將板坯上絕大多數(shù)的氧化鐵皮除去。四輥軋機(jī)除鱗則用于去除軋制過(guò)程中產(chǎn)生的再生氧化皮。經(jīng)過(guò)除鱗后的水沿主軋線沖渣溝流入旋流井內(nèi)，經(jīng)沉淀后再用水泵分別送入過(guò)濾間內(nèi)的4臺(tái)自清洗過(guò)濾器進(jìn)行過(guò)濾和送入2臺(tái)化學(xué)除油器去除水中廢油，然后經(jīng)過(guò)降溫，進(jìn)入循環(huán)水泵站循環(huán)使用。
3 所存在的問(wèn)題分析及優(yōu)化
3.1 系統(tǒng)管道
高壓水除鱗系統(tǒng)管道存在的問(wèn)題主要為振動(dòng)大，常引發(fā)管道泄漏事故。高壓水泵房距離軋機(jī)除鱗集管較遠(yuǎn)，管路中間三通、彎頭和閥門多，局部阻力系數(shù)大；打水過(guò)程中有水擊現(xiàn)象。
對(duì)此我們采取的主要改進(jìn)措施有：
（1）在中間管道彎頭和三通處，增加重型金屬管夾；管夾基礎(chǔ)震裂位置重新制作基礎(chǔ)。
（2）制定合理的點(diǎn)檢周期，加強(qiáng)管夾、法蘭和閥門的檢查，發(fā)現(xiàn)松動(dòng)漏水等問(wèn)題及時(shí)處理；改良金屬墊片，防止擊穿漏水。
（3）除鱗噴射閥的配套管道預(yù)充水閥門保持常開(kāi)，調(diào)節(jié)合適水量；泵房蓄能器水罐根據(jù)生產(chǎn)需求調(diào)整合適水位，穩(wěn)定系統(tǒng)水壓。通過(guò)上述措施，因振動(dòng)導(dǎo)致的開(kāi)焊和漏水等問(wèn)題得到解決。
3.2 除鱗水噴嘴及其支管
除鱗水噴嘴及其支管的使用壽命短，造成備件費(fèi)用的增加。我廠軋機(jī)為四輥可逆軋機(jī)，采用周期性間斷式噴水除鱗方式，除鱗打水頻率高。每個(gè)軋制道次，高壓水除鱗系統(tǒng)在鋼坯頭部超前噴水時(shí)間短為1～2s，鋼坯尾部滯后停水時(shí)間為1～2s。在提前和滯后打水的這段時(shí)間，鋼坯不在高壓水噴嘴打擊區(qū)域，下上集管的噴嘴互相高壓沖刷，支管長(zhǎng)時(shí)間受高壓水沖擊，管壁變薄，受高壓水打擊炸裂，焊接部位開(kāi)裂導(dǎo)致噴嘴脫落，不僅增加停機(jī)檢修時(shí)間，而且存在安全隱患。
優(yōu)化措施包括：
（1）為噴嘴支管設(shè)計(jì)、安裝防護(hù)套，保護(hù)套用厚壁無(wú)縫鋼管制成，長(zhǎng)度約200mm，僅在下集管噴嘴上套裝。上集管安裝在導(dǎo)衛(wèi)上，噴嘴支管由導(dǎo)衛(wèi)下底板保護(hù)，無(wú)需安裝。
（2）為降低每年噴嘴的更換檢修費(fèi)用，對(duì)噴嘴進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化。選擇國(guó)內(nèi)優(yōu)良產(chǎn)品，性能達(dá)到進(jìn)口產(chǎn)品，縮短供貨周期，每年節(jié)約費(fèi)用數(shù)萬(wàn)元。
（3）加強(qiáng)點(diǎn)檢力度，每次換輥期間派專人對(duì)噴嘴和支管進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)處理。
3.3 除鱗不徹底
現(xiàn)場(chǎng)使用的除鱗噴射裝置為了防止噴嘴與帶鋼發(fā)生碰撞，人為地較大幅度增加了噴射距離，且噴射裝置與機(jī)座剛性連接，噴射距離無(wú)法隨板坯厚度變化而調(diào)節(jié)，大大降低了射流對(duì)氧化鐵皮的沖擊壓力，帶鋼的表面經(jīng)除鱗后還存有一定量的氧化鐵皮，由于氧化鐵皮的存在，嚴(yán)重影響熱帶鋼的表面質(zhì)量。除不盡的氧化渣加劇了軋輥磨損，增加了軋輥的消耗，降低了軋輥的使用壽命，增加了生產(chǎn)成本；同時(shí)頻繁的換輥，浪費(fèi)了大量的時(shí)間，降低了設(shè)備的有效作業(yè)率。高壓水除鱗在去除氧化鐵皮的同時(shí)，對(duì)帶鋼表面也進(jìn)行了高強(qiáng)度的冷卻，除鱗后的帶鋼出現(xiàn)了肉眼清晰可見(jiàn)的明暗條紋，即帶鋼表面冷卻不均，形成了一定的溫差，從而影響軋制效果，影響到產(chǎn)品的表面質(zhì)量。
好的除鱗效果是：以盡可能少的耗水量，獲得較大的單位面積打擊力。在保證除鱗效果前提下，遵循這一要求不但能直接降低高壓水的消耗，同時(shí)也能減少帶鋼的溫降，給鋼坯軋制帶來(lái)好處，而實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求有效的辦法就是縮短噴射距離。梅鋼現(xiàn)場(chǎng)使用的除鱗系統(tǒng)高壓水壓力為18MPa，除鱗噴嘴距輥道平面的垂直距離為230mm，高度不可隨帶鋼厚度變化而調(diào)節(jié)，其噴射距離較長(zhǎng)，除鱗打擊力較小。
改進(jìn)方法：縮短噴射距離，當(dāng)帶鋼厚度變化時(shí)，噴嘴集管采用隨動(dòng)機(jī)構(gòu)，始終保持噴嘴與帶鋼上表面垂直距離為160mm。
影響除鱗效果的另一個(gè)因素是噴嘴入射角，入射角過(guò)小，會(huì)大大降低射流對(duì)氧化鐵皮的沖擊壓力，入射角過(guò)大，會(huì)增加噴嘴到鋼坯的噴射距離，降低噴嘴的噴射壓力。除鱗噴嘴的布置：每個(gè)扁平噴嘴噴射方向逆向軋制方向與輥道垂直面成15°角，這樣的角度配置可以得到較好的除鱗效果。由于噴嘴在噴射寬度兩個(gè)邊部的打擊力比中間區(qū)域要小，為避免邊部因打擊力的降低而產(chǎn)生的除鱗效果不好的后果，需在邊部保持一定的重疊量。射流寬度重疊度的準(zhǔn)確控制，對(duì)于提高除鱗后帶鋼表面溫度的均勻性至關(guān)重要。較好的噴射重疊量為5mm，若>5mm，重疊處會(huì)造成冷卻過(guò)度，帶鋼表面出現(xiàn)黑條；反之，若<5mm，重疊處會(huì)造成冷卻不足，帶鋼表面出現(xiàn)紅條。兩種情況下都會(huì)造成帶鋼表面溫度不均。這也是除鱗后的帶鋼出現(xiàn)了肉眼清晰可見(jiàn)的明暗條紋的主要原因。
3.4 除鱗機(jī)供水系統(tǒng)
供水問(wèn)題主要是針對(duì)現(xiàn)有高壓水泵的性能問(wèn)題。高壓水泵為臥式三柱塞高壓水泵，其特點(diǎn)是壓力高、抗污染能力強(qiáng)、可連續(xù)作業(yè)。
然而主要存在以下問(wèn)題：
（1）噪音大，操作人員工作環(huán)境差。
（2）供水量低，連續(xù)供水能力較差，除鱗時(shí)間稍長(zhǎng)，就會(huì)產(chǎn)生供水不足的現(xiàn)象，直接影響到板材的表面質(zhì)量。
（3）故障率較高，需要經(jīng)常進(jìn)行維修，維修人員工作強(qiáng)度大。
優(yōu)化措施主要有：
（1）更換原有的4臺(tái)三柱塞式高壓水泵為2臺(tái)5000L/min，額定壓力23MPa的離心式水泵（開(kāi)1備1）。離心泵具有系統(tǒng)壓力高、流量大、噪音小、故障率低等特點(diǎn)。但是對(duì)水源的水質(zhì)有較高的要求（懸浮物含量需≤10mg/L），因此水處理系統(tǒng)也需相應(yīng)進(jìn)行改造。
（2）將混濁循環(huán)水改為靜環(huán)水，降低水中懸浮物含量，同時(shí)改造自清洗過(guò)濾器，選用質(zhì)量?jī)?yōu)良、性能好、過(guò)濾精度高的自清洗過(guò)濾器，從而提高除鱗系統(tǒng)整體設(shè)備的使用效能。
4 結(jié)束語(yǔ)
針對(duì)我廠中厚板生產(chǎn)線高壓水除鱗系統(tǒng)在生產(chǎn)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行摸索和試驗(yàn)，找出了經(jīng)濟(jì)有效的解決方案和改進(jìn)措施。高壓水除鱗系統(tǒng)除鱗集管的壽命和更換周期得到延長(zhǎng)；根據(jù)生產(chǎn)情況優(yōu)化了泵組運(yùn)行模式，取得了很好地節(jié)能降耗效果，在電機(jī)容量增加的同時(shí)， 電能消耗不升反降，降低了水泵的維修費(fèi)用；同時(shí)除鱗系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性得到提高。
實(shí)時(shí)匯聚核
心行業(yè)動(dòng)態(tài)
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實(shí)時(shí)匯聚核心行業(yè)動(dòng)態(tài)
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