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中厚板軋機(jī)高壓水除鱗系統(tǒng)問題分析及優(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，金屬在軋制過程中，還會發(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脫落，另一部分則被壓入金屬表面，形成夾雜、麻點、疤痕等，不僅直接影響著鋼板表面質(zhì)量和成材率，同時加快軋輥的磨損。因此，在鋼坯軋制前和軋制中及時清除氧化鐵皮已成為影響鋼板表面質(zhì)量的重要工序。隨著我國鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品板管比不斷提高，板材市場投放量越來越大，市場競爭日趨激烈，對鋼材表面質(zhì)量的要求越來越高。本文針對我廠中厚板軋機(jī)高壓水除鱗系統(tǒng)所存在的問題進(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臺高壓除鱗泵，通過對電機(jī)實施變頻調(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關(guān)的蝶閥、流量計和低壓壓力傳感器，泵出口裝有高壓壓力傳感器。同時泵出口高壓止回閥和高壓電動閘閥、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。配以計算機(jī)二級模型和一級自動化控制，滿足了除鱗系統(tǒng)的自動除鱗需求和操作人員的遠(yuǎn)程監(jiān)測和操作控制。系統(tǒng)內(nèi)不設(shè)蓄勢器和高壓空壓機(jī)，系統(tǒng)操作簡單、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
高壓水除鱗系統(tǒng)水源由動力廠提供，供水壓力0.4～0.5MPa，供水量3000L/min，水為混濁循環(huán)水。經(jīng)自清洗過濾器過濾后，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程中產(chǎn)生的再生氧化皮。經(jīng)過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濾間內(nèi)的4臺自清洗過濾器進(jìn)行過濾和送入2臺化學(xué)除油器去除水中廢油，然后經(jīng)過降溫，進(jìn)入循環(huán)水泵站循環(huán)使用。
3 所存在的問題分析及優(yōu)化
3.1 系統(tǒng)管道
高壓水除鱗系統(tǒng)管道存在的問題主要為振動大，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；打水過程中有水擊現(xiàn)象。
對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）制定合理的點檢周期，加強(qiáng)管夾、法蘭和閥門的檢查，發(fā)現(xiàn)松動漏水等問題及時處理；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，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。通過上述措施，因振動導(dǎo)致的開焊和漏水等問題得到解決。
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。每個軋制道次，高壓水除鱗系統(tǒng)在鋼坯頭部超前噴水時間短為1～2s，鋼坯尾部滯后停水時間為1～2s。在提前和滯后打水的這段時間，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，支管長時間受高壓水沖擊，管壁變薄，受高壓水打擊炸裂，焊接部位開裂導(dǎo)致噴嘴脫落，不僅增加停機(jī)檢修時間，而且存在安全隱患。
優(yōu)化措施包括：
（1）為噴嘴支管設(shè)計、安裝防護(hù)套，保護(hù)套用厚壁無縫鋼管制成，長度約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)，無需安裝。
（2）為降低每年噴嘴的更換檢修費用，對噴嘴進(jìn)行國產(chǎn)化。選擇國內(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)約費用數(shù)萬元。
（3）加強(qiáng)點檢力度，每次換輥期間派專人對噴嘴和支管進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)隱患及時處理。
3.3 除鱗不徹底
現(xiàn)場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，噴射距離無法隨板坯厚度變化而調(diào)節(jié)，大大降低了射流對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；同時頻繁的換輥，浪費了大量的時間，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，對帶鋼表面也進(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，同時也能減少帶鋼的溫降，給鋼坯軋制帶來好處，而實現(xiàn)這個要求有效的辦法就是縮短噴射距離。梅鋼現(xiàn)場使用的除鱗系統(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，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，噴嘴集管采用隨動機(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因素是噴嘴入射角，入射角過小，會大大降低射流對氧化鐵皮的沖擊壓力，入射角過大，會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，重疊處會造成冷卻過度，帶鋼表面出現(xiàn)黑條；反之，若<5mm，重疊處會造成冷卻不足，帶鋼表面出現(xiàn)紅條。兩種情況下都會造成帶鋼表面溫度不均。這也是除鱗后的帶鋼出現(xiàn)了肉眼清晰可見的明暗條紋的主要原因。
3.4 除鱗機(jī)供水系統(tǒng)
供水問題主要是針對現(xiàn)有高壓水泵的性能問題。高壓水泵為臥式三柱塞高壓水泵，其特點是壓力高、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，除鱗時間稍長，就會產(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臺三柱塞式高壓水泵為2臺5000L/min，額定壓力23MPa的離心式水泵（開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。但是對水源的水質(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，同時改造自清洗過濾器，選用質(zhì)量優(yōu)良、性能好、過濾精度高的自清洗過濾器，從而提高除鱗系統(tǒng)整體設(shè)備的使用效能。
4 結(jié)束語
針對我廠中厚板生產(chǎn)線高壓水除鱗系統(tǒng)在生產(chǎn)運行中出現(xiàn)的問題進(jìn)行摸索和試驗，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；根據(jù)生產(chǎn)情況優(yōu)化了泵組運行模式，取得了很好地節(jié)能降耗效果，在電機(jī)容量增加的同時， 電能消耗不升反降，降低了水泵的維修費用；同時除鱗系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性得到提高。
實時匯聚核
心行業(yè)動態(tài)
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