熱軋線除鱗系統(tǒng)的改造升級

供稿|潘家明/PAN Jia-ming

內(nèi)容導讀

唐鋼1700熱軋生產(chǎn)線除鱗系統(tǒng)存在缺陷,嚴重影響板坯表面質(zhì)量,尤其制約了公司產(chǎn)品出口國際高端市場.文章闡述了對除鱗系統(tǒng)進行的三個方面的改造升級,以及改造后的跟蹤效果調(diào)查,大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,取得了顯著的經(jīng)濟效益.

唐鋼 1700 熱軋生產(chǎn)線是自主集成的一條生產(chǎn)線,除鱗系統(tǒng)采用 SIEMENS 的 S7-300 系列 PLC 程序全自動集成控制系統(tǒng).為了進一步提高 1700 線的除鱗質(zhì)量,我們必須本著"兩條腿走路的原則",一方面要從工藝制度優(yōu)化、加強除鱗系統(tǒng)相關(guān)設備及水質(zhì)的管理;另一方面必須對現(xiàn)有除鱗系統(tǒng)進行部分改造,在對現(xiàn)有系統(tǒng)不做大的改動情況下,進行功能提升的改造是可行的,可以把除鱗能力做進一步的提升,同時進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量.

存在問題

1700 生產(chǎn)線自 2005 年 12 月熱試投產(chǎn)以來,除鱗質(zhì)量一直不是很好,因除鱗不凈造成的改判、降判時有發(fā)生,給第一鋼軋廠及唐鋼公司的生產(chǎn)經(jīng)營造成了很大的影響.

1700 線現(xiàn)有的品種結(jié)構(gòu)以冷軋料為主,冷軋料所占比例在 75% 左右,且有相當比例的的熱軋酸洗卷.在我們把這些產(chǎn)品放入高端市場進行檢驗的過程中,除鱗質(zhì)量不佳的問題暴露的尤其明顯.同時,自 2009 年 5 月份以后 RH 納入正常的生產(chǎn)組織,SPHD、SPHE 產(chǎn)量越來越高,SPHD、SPHE"三高一低"的溫度制度特點也連續(xù)暴露出現(xiàn)有除鱗系統(tǒng)能力的不足.除鱗質(zhì)量的不穩(wěn)定已經(jīng)成了我廠打造精品、提升產(chǎn)品質(zhì)量的最大障礙之一.不對現(xiàn)有除鱗系統(tǒng)進行改造,我們就少了一種搏擊市場的利器,在殘酷的市場競爭中我們就會處于不利的局面.

改造措施

通過對現(xiàn)場設備的技術(shù)研究和參數(shù)分析,我們決定從設備入手,主要進行三個方面的改造工作.

1700 線系統(tǒng)初建時只有三臺除鱗泵,一臺供精軋除鱗,一臺供粗軋除鱗,一臺備用.除鱗泵為重慶水泵廠生產(chǎn)的離心泵,除鱗泵維修必須返廠維修,因此造成維修周期過長.加之體積大安裝時要求精度高,造成更換一臺泵需要約半個月左右的時間.由于時間過長,又沒有備用泵替換,給正常生產(chǎn)安排造成很大影響.

2007 年進行過一次改造,整個除鱗系統(tǒng)新增兩臺除鱗泵.改造后將原有的三臺除鱗泵組用于精軋除鱗,新增兩臺泵組用于爐后和粗軋除鱗.但是改造后新增兩臺泵投入初期運行事故頻發(fā),常常導致兩臺泵無一臺可用的情況.所以在原有三臺泵中,其中兩臺在管道連接及 PLC 控制中一直保持可以用于爐后和粗軋除鱗備用,一臺用于精軋除鱗.

2011 年,為了達到第一鋼軋廠打造精品、提升產(chǎn)品質(zhì)量的要求,用精軋除鱗配備兩套水梁,入口、出口各一套.在原來使用中,操作人員只可以選擇其中一套進行除鱗,結(jié)合第一鋼軋廠除鱗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點,我們決定將兩套水梁同時使用.通過加熱爐提高溫度等方式實現(xiàn)此設想,實現(xiàn)"雙泵雙梁".顧名思義是由兩臺除鱗泵分別供精軋入口水梁和出口水梁.具體改造內(nèi)容為從 3 號除鱗泵出口單獨焊接一條 DN200 高壓管道與精軋水梁下噴射閥管道連接,中間安裝手動閘閥.手動閘閥的作用為保證 3 號除鱗泵可以在別的泵發(fā)生事故時用于爐后和粗軋除鱗使用,稱為手動粗軋精軋轉(zhuǎn)換閥.在精軋入口水梁和出口水梁下噴射閥管道之間加裝"單梁雙梁轉(zhuǎn)換閥",用于此系統(tǒng)在不使用"雙泵雙梁"情況下切換回原有狀態(tài).同時電氣人員對系統(tǒng)所使用的程序進行修改,采用遠程集中控制,由操作工根據(jù)選擇水梁的不同采集入口水梁和出口水梁所對應的噴射閥動作連鎖,控制對應的除鱗泵進行升速降速除鱗.修改除鱗泵控制程序使之符合"雙泵雙梁"使用需求,同時保留原有 2 號、3 號除鱗泵可供粗軋程序,使之依然可以在別的泵發(fā)生事故時用于爐后和粗軋除鱗使用.改造完成之后,在"雙泵雙梁"狀態(tài)下,1 號除鱗泵專門供精軋入口梁除鱗,3 號除鱗泵專門供精軋出口梁除鱗,2 號除鱗泵作為備用泵,既可以供入口梁又可以供出口梁,支持三種使用模式.

圖 1 三種使用模式示意圖

安裝高精度過濾器、碟閥、止回閥、彎頭、管道、自緊式法蘭等,確保用戶端的水質(zhì).

第一鋼軋廠除鱗系統(tǒng)采用濁環(huán)水供水,濁環(huán)水的水質(zhì)不能滿足除鱗系統(tǒng)用水的要求,因此設置自清洗過濾器,除去水中的懸浮物、顆粒及其它雜質(zhì),以保證泵的流量、壓力的穩(wěn)定,減少泵、噴嘴及管路系統(tǒng)的磨損,提高除鱗系統(tǒng)的使用壽命.自清洗過濾器的過濾原理是利用過濾器的進出口壓差進行過濾,當濾管被雜物堵塞,泵的進出口就會形成壓差,當壓差到達一定值時,自清洗過濾器就會反沖洗濾管,經(jīng)排污閥排除雜物,自動清洗濾管.系統(tǒng)也可以設計成利用時間來自動清洗.

第一鋼軋廠一直以來使用兩臺重慶水泵廠生產(chǎn)的自清洗過濾器,在除鱗泵返修解體及除鱗噴嘴更換過程中均發(fā)現(xiàn)大量泥漿,證明使用的自清洗過濾器效果已不理想.另外,如果水中含雜質(zhì)量大,各種高壓閥組閥芯經(jīng)常發(fā)生卡死現(xiàn)象,造成高壓水常噴或者不除鱗的情況.如果高壓水常噴,若不及時關(guān)閉換向閥中的手動閥,造成蓄能器內(nèi)高壓空氣從噴射閥泄露,當發(fā)生故障,需進行高壓空氣的補壓,系統(tǒng)恢復正常需較長時間,將造成嚴重的生產(chǎn)事故.為了避免生產(chǎn)事故,在改造中,決定加裝兩臺以色列原裝 Amiad 過濾器.

以色列 Amiad 過濾器特點如下: 通體全自動焊接;噴砂;酸洗磷化;表面涂布五層環(huán)氧樹脂厚度達 220 μm,防腐性能極佳,這樣有效的杜絕了過濾本身在使用過程中的二次污染,大大延長高壓泵的使用壽命.濾網(wǎng)采用 316L 不銹鋼;四層骨架結(jié)構(gòu),使濾網(wǎng)具有較好的強度又有較大的有效過濾面積,有效過濾面積高達 15000 cm2,大大延長了濾網(wǎng)的使用壽命.另外此過濾器實現(xiàn)了小流量下的徹底排污,過濾器排污時系統(tǒng)流量和壓力無明顯變化.系統(tǒng)可自動記錄過濾器的沖洗次數(shù),從而實現(xiàn)了系統(tǒng)水質(zhì)的監(jiān)控.此產(chǎn)品整體性能可靠,平時無需值守,使用壽命長的特點,大大降低了維護成本,無形中給增產(chǎn)增效提供有力的保障.控制中電氣人員采用 PLC 或接觸器控制,電控箱電器開關(guān)、接觸器控制.

德國萊克勒公司根據(jù)我廠 1700 熱軋生產(chǎn)線在現(xiàn)有除鱗泵組不做改動的前提下對現(xiàn)有除鱗設備、工藝條件重新精確設計噴嘴和除鱗集管,重新更換.

◆ 爐后除鱗箱除鱗集管

集管數(shù)量: 共 4 套,包括前排上除鱗集管、前排下除鱗集管、后排上除鱗集管和后排下除鱗集管各 1 套.

工作壓力: 19 MPa

試驗壓力: 27 MPa

板坯最大寬度:1550 mm 板坯厚度:150 mm

噴射有效寬度:1687 mm

◆ E1軋機除鱗集管 (板坯厚度波動范圍)

集管數(shù)量: 共 2 套,包括入口上除鱗集管和入口下除鱗集管各 1 套.

工作壓力:19 MPa

試驗壓力: 27 MPa

板坯最大寬度:1550 mm

噴射有效寬度:1822 mm

◆ E1 軋機反噴噴嘴

本次改造保留 E1 軋機反噴集管,僅更換反噴噴嘴和與噴嘴裝配使用的帶過濾器的穩(wěn)流器.

噴嘴數(shù)量:9 件

板坯最大寬度:1550 mm

噴射有效寬度:1877 mm

◆ 精軋除鱗箱除鱗集管 (須計算 45mm 中間坯料重疊量,以保證使用效果)

集管數(shù)量: 共 8 套,包括前排上除鱗集管、前排下除鱗集管、后排上除鱗集

管和后排下除鱗集管各 2 套.

備注:此處集管的連接法蘭采用高壓自緊式法蘭 HZY-LOC/150.一套高壓自緊式法蘭包括兩個套節(jié)、一對卡套、一個專用密封環(huán)和四套雙頭球面螺母,適用壓力 ≤50MPa,適用溫度-200℃~500℃.

工作壓力:20MPa

試驗壓力:27MPa

板坯最大寬度:1550 mm

噴射有效寬度:1631 mm

改造效果及經(jīng)濟效益

目前"雙泵雙梁"從 2011 年 3 月開始應用至今,在生產(chǎn)過程中已經(jīng)常態(tài)化,生產(chǎn)技術(shù)人員已經(jīng)將"雙泵雙梁"編入大部分生產(chǎn)品種的生產(chǎn)工藝中作為嚴格要求.自清洗過濾器自 2011 年 3 月投入至今效果顯著,除鱗泵返修率大大降低,各種高壓閥組也從未發(fā)生損壞的情況.最明顯的效果為除鱗噴嘴沒有再發(fā)生過堵塞造成影響除鱗質(zhì)量等情況.改造后,大幅度提高除鱗質(zhì)量,對產(chǎn)品質(zhì)量的提升有很大幫助,得到了全公司上下的一致好評.而且進口噴嘴的維護周期更長,大大節(jié)省了第一鋼軋廠的人工及備件成本.

通過上述三項大的改造,第一鋼軋廠酸洗板的表面質(zhì)量進一步提升,使酸洗板的命中率提高到90%.同時也進一步提高了冷軋料表面質(zhì)量,降低冷軋改判率,降低酸洗成本,降低軋輥消耗,熱軋廠和冷軋廠年增效約 5000 萬元.

結(jié)束語

通過對熱軋線除鱗系統(tǒng)進行三個方面的改造升級,從根本上解決了品種鋼和冷軋料的表面除鱗不凈的問題,保證了板坯表面質(zhì)量的穩(wěn)定性,提高了產(chǎn)品成材率,降低了質(zhì)量事故率,為我廠帶來了可觀的經(jīng)濟效益.

[1] 王益群, 高英杰. 液壓AGC系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的實現(xiàn). 液壓氣動與密封, 2000, (1): 29-31

[2] 高殿榮, 吳曉明. 工程流體力學. 北京:機械工業(yè)出版社, 1999:57-62