濟(jì)鋼2 500產(chǎn)線高壓水除鱗系統(tǒng)優(yōu)化

王小水，陳龍芬，宋光鑫，宋長(zhǎng)榮

（山鋼股份濟(jì)南分公司，山東濟(jì)南 250101）

經(jīng)驗(yàn)交流

濟(jì)鋼2 500產(chǎn)線高壓水除鱗系統(tǒng)優(yōu)化

王小水，陳龍芬，宋光鑫，宋長(zhǎng)榮

（山鋼股份濟(jì)南分公司，山東濟(jì)南 250101）

為提高除鱗能力，濟(jì)鋼中厚板廠對(duì)2 500產(chǎn)線高壓水除鱗系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。高壓水泵站采用分步改造漸進(jìn)提壓，噴射區(qū)增加精除鱗噴管覆射寬度，降低上噴管噴射高度，高壓噴嘴進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)后，有效地提高了鋼板的表面光潔度。

中厚板生產(chǎn)線；高壓水除鱗；高壓水泵站；噴射區(qū)

濟(jì)鋼中厚板廠2 500產(chǎn)線目前在用高壓水除鱗系統(tǒng)為2004年投用，隨著產(chǎn)線產(chǎn)量的逐年提升和新品種板的開發(fā)，用戶對(duì)產(chǎn)品的表面質(zhì)量要求越來(lái)越高，設(shè)備除鱗能力已不能滿足生產(chǎn)要求。因此，中厚板廠對(duì)原有高壓水除鱗系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以提高除鱗能力來(lái)適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)。

1 高壓水除鱗系統(tǒng)存在的問(wèn)題

1.1 系統(tǒng)主要設(shè)備組成

中厚板廠2 500產(chǎn)線高壓水除鱗設(shè)備包括：2套高壓泵組、2套蓄勢(shì)器裝置、1套低壓水罐裝置、3套液壓站、1套聯(lián)合油站、1套高位油箱裝置、3套全自動(dòng)噴射閥組及預(yù)沖水閥組、1套除鱗箱及精除鱗噴射裝置、高壓低輸水管線及閥門等。

1）高壓泵組1用1備。每套由高壓離心泵、液力耦合器、電機(jī)及相應(yīng)的檢測(cè)控制元件組成。離心泵的出口管路上設(shè)置了逆止平衡閥、電磁控制的液動(dòng)錐閥及過(guò)熱閥組（循環(huán)閥組）。

2）蓄勢(shì)器裝置由2個(gè)高壓氣水罐、4個(gè)高壓氣罐（容積4 m3）、低液面閥組（1個(gè)低液面閥、2個(gè)手動(dòng)閘閥、1個(gè)電磁分配器）、1臺(tái)高壓空壓機(jī)、6臺(tái)氣閘閥及相應(yīng)的檢測(cè)控制元件組成。

3）低壓水罐裝置由10 m3水罐、氣動(dòng)活塞閥、氣控裝置及相應(yīng)的檢測(cè)控制元件組成。

4）高位油箱裝置用于事故狀態(tài)時(shí)，由于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，油液從高位油箱自流入潤(rùn)滑管路，對(duì)各軸承進(jìn)行強(qiáng)制潤(rùn)滑，保護(hù)軸瓦。

這些設(shè)備中，由液壓站提供的液壓油用于控制噴射閥、耦合器的勺管油缸、過(guò)熱閥組、預(yù)充水閥組；潤(rùn)滑站提供兩種潤(rùn)滑油，一種為耦合器的工作油，另一種為耦合器、電機(jī)、離心泵的軸承潤(rùn)滑油。

1.2 系統(tǒng)參數(shù)

除鱗系統(tǒng)能力：工作壓力16～18 MPa；工作流量300 m3/h。供水設(shè)備：高壓離心泵2臺(tái)，設(shè)計(jì)壓力18.5 MPa，電機(jī)功率2 300 kW。除鱗點(diǎn)：粗除鱗箱為單排1+1固定式，精除鱗為固定式。

1.3 系統(tǒng)存在的問(wèn)題

1）系統(tǒng)壓力偏低，設(shè)備裝機(jī)容量制約系統(tǒng)提壓。

2）精除鱗噴管幅寬不足，2 000 mm以上寬副板邊部除鱗不凈；為了防止鋼板翹頭碰撞擋水板，設(shè)置擋水板高度較高，使上噴管噴射高度較高，從而降低了除鱗能力。

3）除鱗箱上集水管固定，不能根據(jù)坯料厚度變化改變噴射高度，致使軋制厚坯料時(shí)除鱗水重疊量不夠，產(chǎn)生條狀鐵皮；薄坯料噴射高度高，對(duì)鋼板打擊力不夠，鋼板表面鐵皮不能清除，導(dǎo)致大面積鐵皮壓入出現(xiàn)壓痕，部分鋼種坯面氧化鐵皮附著性強(qiáng)，單道次除鱗不凈。

4）對(duì)高壓水噴嘴無(wú)在線工況仿真，不能使噴嘴配置與現(xiàn)場(chǎng)匹配。

2 系統(tǒng)改造

結(jié)合高壓水除鱗系統(tǒng)的工況及工藝要求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造。

2.1 泵站提壓優(yōu)化

高壓水泵站采用漸進(jìn)提壓的方式對(duì)高壓水泵組進(jìn)行設(shè)備分步升級(jí)改造，充分利用設(shè)備性能，把設(shè)備的潛能發(fā)揮到最大，同時(shí)保證泵組能安全穩(wěn)定運(yùn)行。

增加24 MPa、280 m3/h高壓離心泵和2 600 kW電機(jī)（地腳與原有電機(jī)相同）各1臺(tái)。現(xiàn)有2臺(tái)高壓離心泵除前、后段，其他部件全部更新，葉輪級(jí)數(shù)10級(jí)改為12級(jí)，壓力18.5 MPa提高到24 MPa，流量300 m3/h降低到280 m3/h。2臺(tái)電機(jī)增容到2 600 kW。耦合器、離心泵配套閥門、工作潤(rùn)滑油站、液壓站及電控儀表等設(shè)備利舊。

1）利用原有設(shè)備安裝底座，完成舊泵電機(jī)拆除和新泵及電機(jī)安裝（包括潤(rùn)滑液壓管路和高壓電纜），利用小修完成泵出口閥門移位接點(diǎn)、電機(jī)空轉(zhuǎn)試車和新泵聯(lián)動(dòng)試車。

2）拆除的泵和電機(jī)送制造廠改造，改造后的泵和電機(jī)技術(shù)指標(biāo)、安裝尺寸與新泵和電機(jī)相同。

3）第2臺(tái)舊泵和電機(jī)送制造廠改造后備用。改進(jìn)過(guò)程中由于資金及設(shè)備制造周期不同的原因，使得改造后的水泵與電機(jī)沒(méi)能同時(shí)到貨。電機(jī)與新水泵功率不匹配，無(wú)法按常規(guī)方法進(jìn)行泵站提壓。為了盡早地把系統(tǒng)壓力提高，應(yīng)用了高壓水泵功率控制調(diào)速法解決了此問(wèn)題，比計(jì)劃工期提前半年。

2.2 應(yīng)用水泵功率控制調(diào)速法提壓

根據(jù)廠家提供的性能指標(biāo)，高壓水泵出口壓力與流量成反比（非線性），而所需功率與壓力和流量的乘積成正比關(guān)系，因此要想使泵組滿足生產(chǎn)的需要，必須找到合適的運(yùn)行工作點(diǎn)。建立了以提高泵壓力為目的、調(diào)速為主要方式的水泵功率控制運(yùn)行模式，通過(guò)試驗(yàn)，把高壓水泵的壓力提高到20 MPa，電機(jī)運(yùn)行電流控制在安全范圍之內(nèi)。

2.3 噴射區(qū)優(yōu)化

增加精除鱗噴管覆射寬度，降低上噴管噴射高度，提高除鱗能力；改進(jìn)除鱗箱，設(shè)置雙排噴管并可根據(jù)坯料厚度進(jìn)行噴射高度調(diào)節(jié)，并對(duì)雙噴管的工作制進(jìn)行優(yōu)化，降低水量消耗實(shí)現(xiàn)坯料個(gè)性化除鱗。按照2 500產(chǎn)線現(xiàn)場(chǎng)工況，對(duì)各噴管高壓噴嘴進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室打擊力仿真，優(yōu)化噴嘴結(jié)構(gòu)和運(yùn)行參數(shù)，提高除鱗打擊力。

1）精除鱗上噴管改進(jìn)。精除鱗上噴管安裝在精軋機(jī)的東側(cè)擋水板上，受噴管安裝位置的限制，上噴管除鱗寬度2 000 mm，使產(chǎn)線生產(chǎn)2 000 mm以上寬副板存在邊部除鱗不凈，影響寬規(guī)格板的開發(fā)；另外，為了避免鋼板翹頭對(duì)擋水板的碰撞，擋水板的中間旋轉(zhuǎn)鉸軸距鋼板表面較高，造成了上噴管噴嘴的噴射距離較遠(yuǎn)，消弱了除鱗能力。改造后的噴射高度為260 mm，且實(shí)際噴射高度將隨著中間坯的厚度增加而減小，同時(shí)除鱗寬度增加了340 mm。

2）除鱗箱噴管進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，采用雙排集水管，上集水管升降式，下集水管固定式。上集水管升降采用電機(jī)—蝸輪蝸桿壓下，蝶形彈簧平衡機(jī)構(gòu)，上集水管高度調(diào)節(jié)范圍150 mm；入口設(shè)置導(dǎo)衛(wèi)裝置，防止坯料跑偏；設(shè)置雙層擋水鏈和反噴遮蔽噴嘴，防止廢水和鐵皮外濺。噴射高度顯示及控制：采用遠(yuǎn)程傳輸實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作臺(tái)顯示坯料厚度；通過(guò)WICC畫面輸入、人工調(diào)整或二級(jí)計(jì)算機(jī)給定下一規(guī)格坯料厚度，自動(dòng)調(diào)整噴射高度，保持不同規(guī)格坯料噴射高度相同。集水管上下行程限位有接近開關(guān)硬極限和編碼器軟極限兩種形式，接近開關(guān)和編碼器安裝設(shè)計(jì)要合理，確保限位準(zhǔn)確并便于調(diào)整。同時(shí)根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際建立相應(yīng)工作制度：自動(dòng)/手動(dòng)；單噴/雙噴。

3）高壓噴嘴優(yōu)化改進(jìn)。由于除鱗過(guò)程及預(yù)充過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生鋼板溫降問(wèn)題，因此，需要尋找一種既能防止水錘發(fā)生，又能停止低壓預(yù)充水外排的噴嘴。經(jīng)過(guò)與國(guó)內(nèi)噴嘴廠家進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)測(cè)試改進(jìn)，解決國(guó)產(chǎn)噴嘴單向閥壓力損失及彈簧壽命等關(guān)鍵性技術(shù)難點(diǎn)問(wèn)題，并成功應(yīng)用。經(jīng)過(guò)對(duì)比試驗(yàn)證實(shí)，國(guó)產(chǎn)單向除鱗噴嘴單向閥改進(jìn)前后打擊力提升15%，射流寬度提升10%。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)中厚板廠2 500產(chǎn)線的高壓水泵的功率控制調(diào)速、精除鱗上噴管的增寬降高結(jié)構(gòu)改造、除鱗箱對(duì)不同類型坯料的個(gè)性化除鱗，實(shí)現(xiàn)了高壓水除鱗系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)。優(yōu)化運(yùn)行1a多，運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)良，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全符合相關(guān)要求，其性能達(dá)到預(yù)期所需的技術(shù)指標(biāo)和使用要求。高壓水系統(tǒng)優(yōu)化改進(jìn)后，有效地提高了鋼板的表面光潔度，減少麻點(diǎn)導(dǎo)致的鋼板改判20%以上；表面質(zhì)量提升后，獲得市場(chǎng)認(rèn)可，有效提升了接單能力。

TG333.1

B

1004-4620（2015）03-0065-02

2014-09-02

王小水，男，1972年生，1996年畢業(yè)于東北重型機(jī)械學(xué)院軋鋼機(jī)械專業(yè)?，F(xiàn)為濟(jì)鋼檢修公司工程師，從事設(shè)備維護(hù)工作。