分段式高壓水精除鱗箱

李晉，雷剛

(中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司軋鋼事業(yè)部，重慶 401122)

分段式高壓水精除鱗箱

李晉，雷剛

(中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司軋鋼事業(yè)部，重慶 401122)

介紹了分段式高壓水精除鱗箱的設(shè)備結(jié)構(gòu)，闡述了分段式集管的設(shè)計原理與控制方法，并根據(jù)新選噴嘴的布置方式計算噴嘴的打擊力、重疊量、用水量等。該設(shè)備經(jīng)改造后減少了精除鱗工序的溫降，改善了除鱗工況，提高了除鱗效果。

分段式高壓水精除鱗箱;分段式集管;噴嘴;除鱗工序;溫降

descaling process;heat drop

現(xiàn)代化熱連軋線上，為徹底清除生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氧化鐵皮，配置有粗除鱗、粗軋機上除鱗、精除鱗、精軋機機架間除鱗等多次高壓水除鱗措施。粗除鱗用于去除鋼坯表面在加熱爐內(nèi)生成的一次氧化鐵皮(又稱爐生氧化鐵皮)。粗軋機上除鱗、精除鱗、精軋機機架間除鱗均為去除軋制過程中產(chǎn)生的再生氧化鐵皮。精除鱗箱安裝在飛剪后和精軋機組前，用來清除進入精軋機的板坯表面的再生氧化鐵皮，以提高熱軋板帶的質(zhì)量。如果氧化鐵皮被軋入成品帶鋼，帶鋼表面將產(chǎn)生黑印、斑點或黑帶，大幅降低帶鋼的表面質(zhì)量，甚至影響帶鋼的力學(xué)性能。除鱗機是確保板材表面質(zhì)量的關(guān)鍵工藝設(shè)備，已成為評定熱連軋設(shè)備裝備水平的一個要素。

本文結(jié)合某熱軋生產(chǎn)線精除鱗箱改造的實例，介紹了改造后精除鱗箱的結(jié)構(gòu)特點。

1 改造前狀況、改造目的及措施

該熱軋生產(chǎn)線于1996年12月投產(chǎn)，產(chǎn)品主要是冷軋原料卷和部分熱軋商品卷。該熱軋線上的精除鱗箱采用高壓水除鱗技術(shù)，有上、下共4根集管，集管噴嘴到帶鋼表面的距離不可調(diào)。上集管噴嘴到輥面高度為283 mm，下集管噴嘴到輥面高度為253 mm，集管處的壓力為14.73 MPa，總流量為7 956 L/min。

改造前精除鱗箱存在以下問題:

1)除鱗溫降大，約為40℃左右，難以滿足生產(chǎn)要求;

2)除鱗水流量大，約為7 956 L/min，能耗大;

3)產(chǎn)品規(guī)格窄料比重較大，集管全寬噴水導(dǎo)致除鱗電能浪費嚴重。

改造目的如下:

1)通過降低水量以滿足高品質(zhì)帶鋼生產(chǎn)及節(jié)能降耗的要求;

2)減少精除鱗工序的溫降，有效改善除鱗效果。

改造措施有:

1)降低集管噴嘴與帶鋼表面的距離;

2)選用低流量高打擊力噴嘴，既降低水量又可保證打擊力;

3)除鱗集管采用分段式設(shè)計，可根據(jù)帶坯寬度規(guī)格，通過控制各段集管的開閉來進一步實現(xiàn)節(jié)能降耗;

4)對除鱗箱體結(jié)構(gòu)和除鱗管路進行重新設(shè)計，滿足集管高度降低、集管結(jié)構(gòu)改變以及打擊力提高后有效收集除鱗水等要求，彌補除鱗箱存在的結(jié)構(gòu)缺陷。

2 改造后的設(shè)備結(jié)構(gòu)及效果

2.1 精除鱗箱整體結(jié)構(gòu)

精除鱗箱是一個基本封閉的箱體，由入口反噴水、入口和出口夾送輥、入口和出口上集管、入口和出口下集管、帶收集水槽的箱蓋、箱內(nèi)箱外輥道等組成，如圖1所示。

圖1 精除鱗箱整體結(jié)構(gòu)

入口和出口夾送輥布置在精除鱗箱的頭部和尾部，用于導(dǎo)入、運送鋼坯。上夾送輥直徑比下夾送輥直徑大，且為空心輥，可由裝置于上方的氣缸(或帶位移傳感器的油缸)垂直升降。生產(chǎn)時，預(yù)設(shè)輥縫，待鋼坯經(jīng)過后，上夾送輥壓下，除鱗箱封閉，盡量將高壓水封閉于箱體內(nèi)。入口夾送輥還可以在發(fā)生事故時反方向旋轉(zhuǎn)將鋼坯拖出精軋機。入口反噴水裝置為一鋼管上裝有的一排低壓噴嘴，在入口夾送輥前面的上方(如圖1所示)，一般采用約1 MPa的低壓水、低壓噴嘴噴出的水形成一道水幕，進一步防止除鱗高壓水從箱內(nèi)噴濺出來。與反沖水一體的導(dǎo)板能引導(dǎo)鋼坯，防止鋼坯翹頭時對除鱗箱體沖撞。箱蓋與箱體單邊鉸接，由液壓缸驅(qū)動。箱蓋上設(shè)置有收集水槽，可及時將鋼坯表面的水導(dǎo)出箱體。箱內(nèi)設(shè)置有入口噴水集管組和出口噴水集管組。每組集管都分上、下兩根集管，每根集管上都安裝有一排高壓水噴嘴，分別對鋼坯的上、下表面進行除鱗，噴嘴朝向來料方向，使高壓水與鋼坯表面形成更強的沖擊，以達到更好的除鱗效果。箱內(nèi)箱外輥道以及入出口夾送輥負責(zé)運送鋼坯。

2.2 分段式集管設(shè)計

此種結(jié)構(gòu)的除鱗箱的上下集管均固定在除鱗箱體上，其高度均不可調(diào)。為節(jié)約用水，本次改造采用分段式集管設(shè)計。通過對該熱軋線的成品進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)80%的成品板寬小于1 100 mm。按照此統(tǒng)計，設(shè)計將集管噴水區(qū)域分成3段，用隔板隔開，形成3個封閉區(qū)域，3個區(qū)域均單獨供水。每根集管的中間段安裝17個噴嘴，噴射寬度約1 250 mm，兩端各安裝2個噴嘴，則全段為21個噴嘴，噴射寬度約1 540 mm，如圖2所示。

圖2 分段式集管結(jié)構(gòu)

除鱗水控制方法有2種:一種是集管中間段單獨噴水除鱗，4根集管總用水量約為2 638.3 L/min，用于壞料寬度小于1 100 mm的情況;另一種是集管兩端與中間段合起來一起噴水，用于壞料寬度大于1 100 mm的情況，4根集管總用水量約為3 258.3 L/min。在只使用中間段控制的工況下，比在全寬段噴水的工況下節(jié)約水流量約19%。

2.3 噴嘴布置方案及計算

當鋼坯在除鱗輥道上運行時，上、下兩排噴嘴同時噴射高壓水進行除鱗。每根集水管上各裝有若干個噴嘴，噴嘴朝向來料方向，噴射角度為15° (見圖1)。前排和后排噴嘴交錯布置，以提高除鱗效果。為了降低鋼坯在除鱗工序的溫度損失，應(yīng)盡量使用流量小的噴嘴，同時，為使噴嘴布置滿足除鱗水在鋼坯表面的重疊量和打擊力要求，必須減小噴嘴出口與鋼坯表面的距離(由200 mm多降到100 mm左右)，并采用適合的噴嘴。

因此，本次改造噴嘴的選擇需考慮噴嘴的打擊力大、水流量小、間距大(方便噴嘴間加隔板)、耐高溫(噴嘴離高溫帶鋼近且烘烤受熱溫度高)等。最終選用進口高性能噴嘴，其安裝傾斜角為15°，噴嘴與集管軸線的偏轉(zhuǎn)角為15°。

噴嘴間距設(shè)置為73 mm，上集管噴嘴出口離輥面150 mm，下集管噴嘴出口離輥面90 mm，鋼坯厚度為35～65 mm，即上集管噴嘴出口離鋼坯表面的距離為85～115 mm。上下集管選用不同的噴嘴，噴嘴布置如圖3所示。計算結(jié)果如表1所示。

圖3 噴嘴布置

表1 計算結(jié)果

由計算結(jié)果可看出:上集管噴嘴最大打擊力為0.59 MPa，此時重疊量為3.0 mm，發(fā)生在垂直噴射高度最小時;最小打擊力為0.41 MPa，此時重疊量為24.8 mm，發(fā)生在垂直噴射高度最大時。改造后某一工況的打擊效果與重疊量如圖4所示。

圖4 改選后某工況打擊效果與重疊量圖

由圖4可見:噴射打擊去除表面油漆的痕跡明顯，打擊力足夠;噴嘴間的痕跡有明顯的重疊部分，重疊量滿足要求。

2.4 改造實施效果

該設(shè)備改造后的效果如表2所示。由表2可見:其節(jié)水效果非常明顯，改造前總用水量約為7 956 L/min，改造后約為3 258.3 L/min，節(jié)約59%。如果只使用分段集管的中間段，總用水量降低為2 638.3 L/min，則可在3段全開的基礎(chǔ)上進一步節(jié)水19%。

表2 設(shè)備改造后的效果

3 結(jié)束語

改造后的除鱗箱降低了集管噴射高度，采用了進口高效噴嘴，大大節(jié)約了精除鱗工序的用水量。集管采用分段設(shè)計，可根據(jù)帶坯寬度規(guī)格，通過控制各段集管的開閉來進一步實現(xiàn)節(jié)能降耗，從而減小了精除鱗工序的溫降，有效改善了除鱗效果。

將熱連軋線上的精除鱗箱的集管根據(jù)板坯寬度和產(chǎn)量進行分段，以實現(xiàn)節(jié)能降耗。該應(yīng)用在國內(nèi)尚屬首次。此次精除鱗箱的成功投產(chǎn)，為精除鱗箱設(shè)備高效節(jié)能的設(shè)計及改造提供了新思路。

［1］雷剛，李方奇.不銹鋼熱連軋生產(chǎn)線中的精軋除鱗改造［J］.重慶理工大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2011，25(2): 43－46.

［2］孫波.高壓水除鱗機的結(jié)構(gòu)特點［J］.一重技術(shù)，2007，(2):11－12.

［3］李迎星.精軋除鱗箱結(jié)構(gòu)優(yōu)化［J］.四川冶金，2006，28 (2):21－25.

［4］任大明，張美玲，李波.熱帶鋼除鱗系統(tǒng)的改進方法［J］.冶金設(shè)備，2010(2):61－63.

［5］付祎雄.唐鋼1700熱軋精除鱗的優(yōu)化改造［J］.工業(yè)技術(shù)與職業(yè)教育，2010，8(4):40－42.

(責(zé)任編輯 劉舸)

Sectional Type High-Pressure Water for Finishing Descaler

LI Jin，LEI Gang
(Rolling Mill Department，CISDI Engineering Co.Ltd.，Chongqing 401122，China)

The article described the structure of sectional type high－pressure water for finishing descaler simply，details the designing principle and control of the sectional type header.According to the arrangement of the new nozzles，we calculated the maximum impact，overlap，total flow rate of the nozzles.The revamped finishing descaler shortens the heat drop of the descaling process，makes the working condition better，and improves the descaling result.

sectional type high－pressure water for finishing descaler;sectional type header;nozzle;

TG333.2

A

1674－8425(2014)05－0048－04

10.3969/j.issn.1674－8425(z).2014.05.010

2013－10－27

李晉(1983—)，男，四川人，工程師，主要從事冶金設(shè)備設(shè)計研究。

李晉，雷剛.分段式高壓水精除鱗箱［J］.重慶理工大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2014(5):48－51.

format:LI Jin，LEI Gang.Sectional Type High－Pressure Water for Finishing Descaler［J］.Journal of Chongqing U－niversity of Technology:Natural Science，2014(5):38－51.