高壓水除鱗技術(shù)的應用

1、)&摘技術(shù)交流高壓水除鱗技術(shù)的應用劉壽華! 羅建華! 李湘文! 朱金清! 吳伊藍! 王林敏#!$長沙礦山研究院 ! 湖南 長沙 %!&! 杭州鋼鐵股份有限公司 ! 浙江 杭州 (!&)要 # 在熱軋鋼材生產(chǎn)中 ! 鋼坯表面的爐生氧化鐵皮是影響鋼材表面質(zhì)量的主要原因之一 ! 長沙礦山研究院與杭州鋼鐵股份有限公司熱軋帶鋼廠合作 ! 設(shè)計了 !套高壓水除鱗裝置 $ 介紹了該裝置的工作原理及其技術(shù)參數(shù)的確定方法 ! 關(guān)鍵零部件的研制及使用效果等 $關(guān)鍵詞 % 高壓水射流 鋼坯除鱗 裝置中圖分類號 % #$%&()文獻標識碼 % *文章編號 % !&!*(! +&() &$*&*&+!#$%&$() (

2、* +$ , -./0-. 12.- 3./425$)6 7.48)$90.,-. /01.0.2 !3 ,.1 4-250.2 !6 ,- 7-2589:5 !3 ;0. 4-5-?25 , =258 ,-5-5 # ! A0258B02 C:B:2DE0 F5BG-G.G: 1H I-5-586 A0258B02 %!&!6 A0-52J K258L01. F M / A16 ,GN6 K258L01. (!&6 A0-52O!#$%&$P Q1D 25.H2EG.D-58 1H 01G - D1?:N BG:? RD1N.EGB6 15: 1H G0: S:T :?:5GB 2HH:EG

3、-58 G0: RD1N.EG.2?-GT -B G0: H.D52E: 0:2G-58 - E2.B:N BE2?: 15 B.DH2E: 1H G0: BG1ES U 0- - RD:BB.D: 92G:D N:BE2?:D -B V1-5G?TN:W:?1R:N XT A0258B02 C:B:2DE0 F5BG-G.G: 1H I-5-58 25N .0: K1G - D1?:N /GD-R /G:? Y?25G6 K258L01. F M / A16,GN Z0: B2-N N:BE2?:D -B N:BED-X:N 0:D: 9-G0 N:G2-?B 2X1.G -GB 91DS

4、RD-5E-R?:6 N:G:D-52G-15 1H G0: G:E05-E2? N2G26C M 1H G0: E1R15:5GB 2B 9:? 2B G0: :HH:EG-W:5:BB()* +,%-#P K- - RD:BB.D: 92G:D V:G H?19J :BE2?-58 1H BG:? BG1ESJ :W-E:! 前言 高壓水除鱗的機理在熱軋鋼材生產(chǎn)過程中! 鋼坯表面的爐生氧化鐵皮是影響鋼材表面質(zhì)量的主要原因之一! 由于它的存在! 使鋼材表面產(chǎn)生凹坑& 麻點& 氧化鐵壓入等多種產(chǎn)品缺陷$ 為了解決這一問題! 國內(nèi)外已經(jīng)采用多種除鱗方法$ 相比之下! 高壓水除鱗技術(shù)具有適應鋼種范

5、圍廣 ! 除凈率高 ! 綜合成本低等優(yōu)點! 在熱態(tài)除鱗和冷態(tài)除鱗中得到了廣泛應用! 成為當今除鱗方法的主流 $ 長沙礦山研究院在 &!年月與杭州鋼鐵股份有限公司熱軋帶鋼廠簡稱杭鋼(合作) 完成了/套高壓水除鱗裝置) 并于當年的月!日投入使用 $ 到目前為止 ) 該設(shè)備運轉(zhuǎn)正常 )除鱗工作可靠) 除鱗效果良好$劉壽華 !0%/-() 男 ) 湖南長沙人 ) 高壓水射流技術(shù)研究所所長 ) 教授級高級工程師 ) 長期從事高壓水射流技術(shù)研究工作 ) 獲多項國家專利 ) 多項省 & 部級成果獎 $%& ()(& 123 &(6 1? (3 _1 4待除鱗的熱軋鋼坯在經(jīng)過除鱗點時) 高壓泵站產(chǎn)生的高壓水經(jīng)

6、噴嘴形成高速射流) 在水流的沖蝕和剝離及熱爆效應作用下) 鋼坯表面的鱗皮迅速從其表面脫落下來) 此時除鱗工作即告完成$# 高壓水除鱗裝置的系統(tǒng)組成及工作原理系統(tǒng)組成及高壓水除鱗原理如圖!) 所示$ 其工作流程如下%源水經(jīng)供水站送入高位水箱) 經(jīng)過濾器后進入管道泵 ) 加壓后輸入自動反沖過濾器再進入高壓泵 $ 當不除鱗時 ) 高壓水從卸荷閥溢流回高位水箱$ 高壓系統(tǒng)處于低壓循環(huán)工作狀態(tài))以利于節(jié)能$當加熱的紅鋼坯送到除鱗箱之前 ) 4E!紅外探測儀檢測到紅鋼坯后傳出電信號) 油泵站的電磁換向閥打開) 液壓油通過電磁換向閥進入卸荷閥控制的油缸) 此時閥芯下移) 關(guān)閉高壓水溢流口) 高壓鋼 管 &(

7、 年 & 月 第 ( 卷第 4 期水進入噴嘴進行噴水除鱗!紅鋼坯從除鱗箱內(nèi)出來時 !#紅外探測儀檢測到紅鋼坯后傳出電信號 系統(tǒng)恢復原位 并進入下一個循環(huán) 除鱗結(jié)束!技術(shù)交流$(對不同的鋼種 可通過調(diào)節(jié)高壓泵電機的轉(zhuǎn)速!*鋼坯$*探測儀%*除鱗箱&*輥道來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量和壓力 以保證系統(tǒng)工作處于最佳狀態(tài)!圖!高壓水除鱗裝置系統(tǒng)組成!*噴嘴$*除鱗箱%*鋼坯&*輥道*截止閥*調(diào)壓閥(*截止閥)*卸荷閥*單向節(jié)流閥!#*電磁換向閥!*油泵站!$*變頻器!%*高壓泵!&*反沖式過濾器!*管道泵!*過濾器!(*高位水箱圖$高壓水除鱗原理當電磁控制卸荷閥出現(xiàn)故障時 關(guān)閉高壓截止表!高壓水壓力和除鱗效果0閥

8、 系統(tǒng)仍可正常工作! 若變頻器出現(xiàn)故障時 可通過設(shè)置的手動轉(zhuǎn)換裝置使系統(tǒng)正常工作!軋件材質(zhì)!$+(!%+(%噴嘴出口水壓,-./!&+(! !+*!+(!(+該系統(tǒng)的特點是# 實現(xiàn)間隙除鱗控制! 高壓水碳素鋼*#!#關(guān) $ 開的卸荷閥安裝在旁路上 每次除鱗結(jié)束時 合金鋼*#!#不需要旁路單向閥控制! 主管內(nèi)高壓水的壓力始終不銹鋼*#!#保持$%#&( 這樣 當高壓水除鱗時 可減小水錘對管路及設(shè)備的沖擊震動! 系統(tǒng)使用的高壓水控制閥體積小! 該系統(tǒng)已申請專利! 除鱗系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)確定!# 高壓水額定工作壓力的確定系統(tǒng)工作壓力是影響除鱗質(zhì)量的主要因素 其值取決于所軋鋼種氧化鐵皮的狀況! 對于形成的一

9、次氧化鐵皮為%干結(jié)構(gòu)& 采用較低水壓$#%$)&(*和 水 量 +#%,-!. #*即 可 除 去 ! 對 于 許 多 合 金 鋼 來說 其氧化鐵皮與鋼坯表面粘著較緊 要用較高水壓+$/%$0&(*的水才能有效地除去!表$是采用不同的高壓水壓力對各種鋼坯的除鱗效果比較!劉壽華等 # 高壓水除鱗技術(shù)的應用根據(jù)杭鋼待除鱗鋼坯一般為普碳鋼和部分合金鋼的具體情況 一 般 系 統(tǒng) 工 作 壓 力 為 $)%$1&(其值可通過變頻調(diào)速實現(xiàn) ! 考慮到管路的壓力損失 確定高壓泵的額定工作壓力為#2&(!$ 高壓泵額定流量的確定確定高壓泵額定流量的依據(jù)是鋼坯斷面尺寸 $除鱗速度及鋼坯允許溫降!杭鋼熱軋帶鋼坯料

10、的斷面規(guī)格 . #(為$)23!# $/23#22 #22 3$#) 長 度 為 ,4) %)42.) 除鱗 速 度 為 240%$4#.!5) 鋼 坯 經(jīng) 除 鱗 后 的 溫 降 小 于#26) 一次性除鱗后鋼坯表面無氧化鐵皮!根據(jù)實際經(jīng)驗和國際上有關(guān)高壓水熱態(tài)除鱗的通用設(shè)計準則 對于普碳鋼和低合金鋼采用鋼 管 #22, 年 月 第 ,# 卷第 % 期#+技術(shù)交流!#$!%& !的高壓水可以有效地清除爐生氧化鐵皮 !為 此 ! 取 除 鱗 速 度 為 ()&!*! 鋼 坯 斷 面 尺 寸 為!+&,!+&! 高壓水總流量為+ ( ) - + ( ! - . - ! - /+ 0 !- # 1

11、+ 2 .1 3& #!45根據(jù)上述計算結(jié)果! 綜合考慮其他因素! 取高#! 除鱗溫降校核高壓水最大實際除鱗時間均勻! 影響了除鱗效果*對此 ! 筆者研制了一種紅寶石噴嘴鑲嵌噴頭 !其結(jié)構(gòu)見圖#* 此種結(jié)構(gòu)的噴頭與用傳統(tǒng)的相貫設(shè)計原理制作的噴頭截然不同! 其水流結(jié)構(gòu)好! 能用生產(chǎn)濁環(huán)水! 抗腐耐磨! 除鱗干凈! 已用于杭鋼鋼坯除鱗* 該種噴頭已申請專利* 組合式圓形寶石噴嘴孔) 的計算式為) 2 .%!# ( /. $ /! *!實2!#21(!6 7*8允許高壓水除鱗時間!允 2 #1 !%!& /9 # $ 2 :(!1 3*8#&$ !# $#!$#$式中$ ( 鋼坯比熱容)! ( 鋼坯

12、密度) ( 鋼坯厚度)# ( 總散熱系數(shù) ! 主要包括高壓水冷卻散熱! 空氣輻射散熱! 輥道傳熱)圖%紅寶石噴嘴結(jié)構(gòu)示意$ ( 鋼坯表面溫度和沿厚度上的平均溫度之比值)! + ( 鋼坯入除鱗箱溫度)! / ( 鋼坯除鱗后最低溫度)! ; ( 高壓水溫度! !+ 3常溫8*經(jīng)上述計算得 + !允 ! 實 * 杭鋼采用激光測溫儀對鋼坯除鱗前后的溫度進行測量! 其結(jié)果是溫差不到!?)鱗環(huán)* 該除鱗箱用于收集鱗皮和廢水*% ( 噴嘴面積! & !) ( 高壓泵總流量! !&A9)( ( 噴嘴數(shù)量*!$噴嘴結(jié)構(gòu)形狀的確定目前! 國內(nèi)外熱軋鋼材高壓水除鱗! 噴嘴結(jié)構(gòu)大體相同! 由于都是采用相貫的原理設(shè)計的

13、! 故噴嘴出口處機械強度低 ! 磨損很快 ! 使用壽命較短7噴嘴面積擴散率達/#B8! 導致除鱗不干凈 ! 噴嘴更換頻繁* 同時! 這種類型噴嘴噴射的扇形水射流中心部位水流量小! 兩側(cè)流量較大! 導致打擊力不&() *+*( ()*( !+#E FGH( #!E IG( %$ 高壓設(shè)備的關(guān)鍵部件設(shè)計研究$% 高壓泵高壓泵是整個系統(tǒng)的心臟 ! 其性能的好壞對整個系統(tǒng)有決定性的影響 ! 杭鋼的鋼坯除鱗屬周期性間隙噴水除鱗! 壓力從+到)=?! 工作.*后又降為零 ! 對高壓泵動力端沖擊較大 * 為了解決這個問題 ! 在設(shè)計高壓泵時 ! 對動力端采用 .個支撐 ! 以保證高壓泵運轉(zhuǎn)時受力均勻 ! 工

14、作平穩(wěn) *由于除鱗的高壓泵是連續(xù)!.4運轉(zhuǎn) ! 高壓密封的使用壽命也是一個關(guān)鍵問題! 對此! 所研制的高壓密!壓泵總流量為.6& !4% 2 .()% 2技術(shù)交流&+封采用!種軟硬不同的材料組成! 經(jīng)現(xiàn)場運行考驗!工作可靠!# 高壓水的控制閥高壓卸荷閥 除鱗閥# 為間隙式 ! 除鱗時使用頻繁 ! 閥芯和閥座接合面受周期性開啟和水錘作用! 容易損壞! 對此采用了專用材料鑲嵌閥芯和閥座的措施! 由此! 其使用壽命大大提高! 且工作更加可靠學& 合理! 主體設(shè)備運行正常& 穩(wěn)定! 除鱗效果好(%$該系統(tǒng)采用的組合式紅寶石噴嘴 ! 其耐磨性遠遠高于國內(nèi)外目前使用的不銹鋼座碳化鎢噴嘴! 解決了常見的噴嘴

15、磨損快問題) 另外! 由于采用了紅寶石噴嘴! 該系統(tǒng)便有條件使用濁環(huán)水! 為此可節(jié)約大量的新水費用! 避免廢水外排! 既有可觀的經(jīng)濟效益! 又有顯著的環(huán)保效益(&$該系統(tǒng)采用的組合式高壓密封! 質(zhì)量穩(wěn)定!使用壽命長! 很適合鋼廠的高壓水除鱗$ 結(jié)語#$長沙礦山研究院與杭鋼合作的這套高壓水(修定日期 % %!(#$除鱗系統(tǒng) ! 經(jīng)杭鋼生產(chǎn)實踐證明 % 該系統(tǒng)設(shè)置科!信息&!年第一季度烏克蘭鋼管產(chǎn)量同比大幅增長據(jù)烏克蘭工業(yè)政策部的資料 ! &!年第一季度烏克蘭的鋼管總產(chǎn)量比上年同期增長了&%)! 達到#($!萬) 第一季度烏克蘭大部分鋼管生產(chǎn)企業(yè)的鋼管產(chǎn)量比上年同期大幅增長 ! 其中 % 下第聶伯

16、羅夫斯克鋼管廠 (原卡爾(李卜克內(nèi)西鋼管廠 $ 的鋼管產(chǎn)量比上年同期增長了*(+,! 達到#!(#萬)* 哈爾岑鋼管廠的鋼管產(chǎn)量比上年同期增長了 #) ! 達到 +(!%萬 )* 尼科波利南方鋼管廠的鋼管產(chǎn)量比上年同期增長了&(#,-達到.(%&萬)* 新莫斯科鋼管廠的鋼管產(chǎn)量比上年同期增長了 &$(#,! 達到!(.#萬)* 魯甘斯克鋼管廠的鋼管產(chǎn)量比上年同期增長了#.)! 達到(#!萬)* 第聶伯羅彼得羅夫斯克科明捷爾納冶金廠的鋼管產(chǎn)量比上年同期增長了#)! 達到&(!萬)* 第聶伯羅彼得羅夫斯克鋼管廠的鋼管產(chǎn)量比上年同期微增了(%,! 達到!(!萬)&!年第一季度俄鋼管冶金公司鋼管發(fā)運量

17、同比大幅增長&!年第一季度俄羅斯最大的鋼管生產(chǎn)集團,鋼管冶金公司的鋼管發(fā)運量比上年同期增長了 #)! 達到 .%(%萬 )* 鋼產(chǎn)量達到#(&萬 )! 比上年同期增長了#$) 盡管鋼管發(fā)運量比上年同期大幅增長 ! 但該公司的盈利卻比上年同期有所下降 )因為今年年初以來 ! 俄羅斯鋼鐵市場上無縫鋼管及焊管用坯料的價格平均上漲了#*,/#$)第一季度俄羅斯鋼管冶金公司屬下的四大鋼管生產(chǎn)企業(yè)的鋼管產(chǎn)銷量均比上年同期有所增長 %北方鋼管廠的鋼管產(chǎn)量比上年同期增長了 #+(*, ! 達到 #&($萬 )* 鋼管發(fā)運量比上年同期增長了 #$(#, ! 達到 #&(+.萬 )!其中無縫鋼管的發(fā)運量為$(萬)

18、* 鋼產(chǎn)量比上年同期增長了&$(%,! 達到#.(*萬)辛那爾鋼管廠的鋼管產(chǎn)量比上年同期增長了#(*!,! 達到#(+$萬)* 鋼管發(fā)運量比上年同期增長了#(%)! 達到#(%+$萬)*鋼管出口量達到&($!萬)! 比上年同期增長了&+(%,)塔干羅格鋼廠的鋼管產(chǎn)量比上年同期增長了 #(.,! 達到 #&(*萬 )* 鋼管發(fā)運量比上年同期增長了 !() ! 達到 #&(&.萬 )其中 % 鉆桿發(fā)運量為 &)! 同比增長了 &#(!, * 石油輸送管發(fā)運量為 .(!$萬 )! 同比下降了 +) * 石油套管發(fā)運量為 !(#萬 )!同比增長了#(&,* 薄壁焊管發(fā)運量為#(&*萬)! 同比增長了&$(*,* 水煤氣管發(fā)運量為&(#萬)! 同比增長了#%(*,)伏爾加鋼管廠的鋼管發(fā)運量達到#.(!萬)! 同比增長了.(*,* 鋼產(chǎn)量達到#(#萬)! 同比增長了&%(,)!攀鋼集團成都鋼鐵有限責任公司杜厚益 華油鋼管有限公司計劃在