[科普中國]-除鱗

高壓水除鱗技術(shù)的應(yīng)用

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(yīng)鋼種范圍廣，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(yīng)用，成為當今除鱗方法的主流。該系統(tǒng)除鱗工作可靠，除鱗效果良好1。

高壓水除鱗的機理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)噴嘴形成高速射流，在水流的沖蝕和剝離及熱爆效應(yīng)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。

高壓水除鱗裝置的工作流程及特點高壓水除鱗裝置的工作流程源水經(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，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(fù)原位，并進入下一個循環(huán)，除鱗結(jié)束。

對不同的鋼種，可通過調(diào)節(jié)高壓泵電機的轉(zhuǎn)速來調(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)。當電磁控制卸荷閥出現(xiàn)故障時，關(guān)閉高壓截止閥，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。

高壓水除鱗裝置的特點實現(xiàn)間隙除鱗控制，高壓水關(guān)、開的卸荷閥安裝在旁路上。每次除鱗結(jié)束時，不需要旁路單向閥控制，主管內(nèi)高壓水的壓力始終保持1-2MPa，這樣，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2。

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，對于形成的一次氧化鐵皮為“干結(jié)構(gòu)”。 采用較低水壓（12-15MPa）和水量（2-3g/m2）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（16-18MPa）的水才能有效地除去。

根據(jù)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15-17MPa。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20 MPa。

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。熱軋帶鋼坯料的斷面規(guī)格（mm2）為150×1540,160×200，200×200；長度為3.5-5.0m；除鱗速度為0.8-1.2m/s；鋼坯經(jīng)除鱗后的溫降小于20℃；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2-3g/cm2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0.8m/s，鋼坯斷面尺寸為200mm×200mm。

除鱗溫降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2℃，實踐證明高壓水除鱗只要滿足溫降影響就不大。

噴嘴的確定目前，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，故噴嘴出口處機械強度低，磨損很快，使用壽命較短（噴嘴面積擴散率達13%），導(dǎo)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(dǎo)致打擊力不均勻，影響了除鱗效果。

對此，研制了一種紅寶石噴嘴鑲嵌噴頭，此種噴頭與用傳統(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，已用于鋼坯除鱗3。

噴頭在除鱗環(huán)上的安裝位置考慮到待除鱗鋼坯斷面尺寸不同和鋼坯表面鱗皮厚度不一致，為滿足對不同鋼坯尺寸的除鱗要求，除鱗裝置設(shè)置了兩個除鱗環(huán)，每個除鱗環(huán)上安裝12個噴頭，每個面各3個。如用于150mm×150mm斷面的鋼坯，各面噴頭間隔距離為50mm；用于200mm×200mm斷面的鋼坯，各面噴頭間隔距離為70mm。

設(shè)計高壓水除鱗環(huán)時，相鄰兩噴嘴射流設(shè)計重疊量為10-30mm。為了防止兩噴頭水流在同一斷面相互干涉，在設(shè)計上使除鱗環(huán)上噴頭布置位置都相互錯開。

噴嘴與鋼坯運動方向的前傾斜安裝角為15°。除鱗箱置于鋼坯輸送線特定位置，箱內(nèi)安裝兩個除鱗環(huán)。該除鱗箱用于收集鱗皮和廢水。

高壓設(shè)備的關(guān)鍵部件設(shè)計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0到8MPa，工作4s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4個支撐，以保證高壓泵運轉(zhuǎn)時受力均勻，工作平穩(wěn)。

由于除鱗的高壓泵是連續(xù)，24h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2。

總結(jié)1. 高壓水除鱗系統(tǒng)經(jīng)生產(chǎn)實踐證明：該系統(tǒng)設(shè)置科學(xué)、合理，主體設(shè)備運行正常、穩(wěn)定，除鱗效果好。

2. 高壓水除鱗系統(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。

3. 高壓水除鱗系統(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1。