關(guān)于提高CSP帶鋼卷取溫度命中率的探究

胡 鋼，王 程，裴令明，雷 杰，殷文忠，王鴻翔

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司一鋼軋總廠 安徽馬鞍山 243002)

層流冷卻設(shè)備的冷卻水牢牢的貼在帶鋼表面，以獲得最好的冷卻效果，使得帶鋼能夠冷卻到卷取的溫度[1]。不同材料的冷卻策略用冷卻模型進(jìn)行計(jì)算，在軋制不同品種的帶鋼，噴淋組有不同的冷卻模型，均勻精確地把熱軋帶鋼溫度降低到規(guī)定對(duì)卷取溫度范圍之內(nèi)，已獲得所需對(duì)帶鋼組織和力學(xué)性能[2]。

但是，由于控制冷卻水開關(guān)的氣動(dòng)蝶閥所用的氣源是普通壓縮空氣，氣管里面的水分較多。當(dāng)氣動(dòng)蝶閥的電磁閥得電時(shí)，二位五通先導(dǎo)閥開啟與執(zhí)行器氣缸活塞側(cè)連通，水分隨壓縮空氣進(jìn)入先導(dǎo)閥和氣缸，不久，先導(dǎo)換向閥和氣缸摩擦副表面的油膜被破壞，導(dǎo)致密封損壞和摩擦副表面擦傷，最終氣動(dòng)蝶閥發(fā)生卡阻，不能開啟或關(guān)閉。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年1月至5月卷取溫度命中率平均值僅為85%，而工藝允許的下限值為95%。使帶鋼冷卻到最后的組織溫度和卷取溫度得不到保證，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的質(zhì)量。所以，本文提出了一種自動(dòng)排水的儲(chǔ)氣罐，以消除普通壓縮空氣中的水分，非常有必要。

1 層流冷卻設(shè)備概述

1.1 設(shè)備簡(jiǎn)介

層流冷卻設(shè)備包括6組微調(diào)區(qū)域噴淋組和1個(gè)精調(diào)區(qū)域噴淋組，它們呈上下對(duì)稱布置，使鋼板上下表面得到均勻冷卻。上噴淋組的氣動(dòng)蝶閥距離層流輥道1860 mm。位于在每個(gè)噴淋組之前都有一個(gè)側(cè)吹，每組側(cè)吹有上下2只噴嘴，將帶鋼表面多余的冷卻水吹走，嚴(yán)格按照冷卻模式進(jìn)行冷卻，以獲得好的冷卻效果。

1.2 問(wèn)題

每當(dāng)氣動(dòng)蝶閥卡阻時(shí)，拆開氣動(dòng)蝶閥的進(jìn)氣管，發(fā)現(xiàn)有許多水分從管口噴出來(lái)，如圖2。

生產(chǎn)時(shí)，較多的水分隨壓縮空氣進(jìn)入氣動(dòng)蝶閥的二位五通先導(dǎo)換向閥和氣缸里，引起幾只氣動(dòng)蝶閥同時(shí)發(fā)生卡阻，如圖1所示，導(dǎo)致幾組冷卻水不能開啟，使帶鋼不能達(dá)到其應(yīng)該的組織溫度和卷取所需溫度，嚴(yán)重影響帶鋼產(chǎn)品的品質(zhì)。

圖1 層流冷卻設(shè)備

圖2 氣動(dòng)蝶閥

卷取溫度的精準(zhǔn)控制是決定帶鋼品質(zhì)的關(guān)鍵因素，每年因?yàn)榫砣囟炔幻幸鸬馁|(zhì)量缺陷，給公司帶來(lái)上百萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失。

1.3 問(wèn)題分析

1.3.1 從普通壓縮空氣氣源上分析

由于從供氣廠提供的普通壓縮空氣里含有的水分較多，在進(jìn)入用戶點(diǎn)之前，首先進(jìn)入一個(gè)10 m3的儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐沒(méi)有自動(dòng)排水的功能，也沒(méi)有攔截水分的結(jié)構(gòu)。雖然有運(yùn)行人員定時(shí)打開排水閥排水，但是還是有部分水分隨著壓縮空氣進(jìn)入用戶點(diǎn)。

1.3.2 從設(shè)備上分析

(1)雖然氣動(dòng)蝶閥電磁閥得到電信號(hào)，但是電磁閥內(nèi)的進(jìn)氣小孔被水銹堵死，換向閥沒(méi)有壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，自然還是在關(guān)閉的位置，氣動(dòng)蝶閥任然處于關(guān)閉狀態(tài)；

(2)氣動(dòng)蝶閥的電磁閥得到電信號(hào)，但是線圈燒壞，氣動(dòng)蝶閥任然處于關(guān)閉狀態(tài)；

(3)氣動(dòng)蝶閥的二位五通先導(dǎo)換向閥得到電信號(hào)，線圈內(nèi)的銜鐵動(dòng)作，先導(dǎo)氣流雖然進(jìn)入換向閥的B側(cè)，但是閥芯與閥體之間被水銹卡阻，無(wú)法移動(dòng)，壓縮空氣無(wú)法進(jìn)入執(zhí)行器;

(4)即使電磁閥和先導(dǎo)換向閥沒(méi)有卡阻，水隨壓縮空氣進(jìn)入執(zhí)行器，活塞與氣缸摩擦副的油膜被水破壞，摩擦副之間形成沒(méi)有油膜的干摩擦，不久，摩擦副的表面粗糙度值會(huì)增加，表面被拉毛，進(jìn)一步相互咬死，氣動(dòng)蝶閥不是打不開就是關(guān)不住。

收集到4條導(dǎo)致氣動(dòng)蝶閥不動(dòng)作的原因，其中有3條是因?yàn)閴嚎s空氣中有大量水分造成。

2 解決方案

通過(guò)以上對(duì)CSP層流冷卻氣動(dòng)蝶閥經(jīng)?？ㄗ璧脑蚍治?，主要是從供氣廠供給的普通壓縮空氣內(nèi)含有較多水分，進(jìn)入廠房之前先經(jīng)過(guò)10 m3的含有手動(dòng)排水閥的儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐也不具備攔截壓縮空氣中的水分功能，所以一些水分隨著壓縮空氣進(jìn)入層流冷卻設(shè)備的氣動(dòng)蝶閥。

要想進(jìn)入層流氣動(dòng)蝶閥的壓縮空氣不含水分，讓供氣廠去除普通壓縮空氣的水分來(lái)提高供氣質(zhì)量。如，安裝冷凍式壓縮空氣干燥機(jī)除水干燥來(lái)消除壓縮空氣中的水分[3]，但是，這樣會(huì)大幅增加生產(chǎn)的成本。所以，只能考慮在CSP廠房?jī)?nèi)部解決。壓縮空氣從10m3儲(chǔ)氣罐輸出后進(jìn)入CSP廠房的負(fù)8米介質(zhì)設(shè)備區(qū)域，一個(gè)分支至軋機(jī)區(qū)域，一個(gè)分支至卷取區(qū)域，一個(gè)分支垂直向上至層流冷卻的氣動(dòng)蝶閥。

性價(jià)比較高的方案是，在層流冷卻設(shè)備的負(fù)8米支管處安裝一個(gè)自動(dòng)排水的儲(chǔ)氣罐。它含有兩個(gè)功能：能有效攔截普通壓縮空氣里的水分；一旦儲(chǔ)氣罐內(nèi)有水分存在，能自動(dòng)排水。

層流每次全部開啟大約需要50 L的壓縮空氣，氣罐容積設(shè)計(jì)為150L,罐體采用高強(qiáng)度、高韌性的Q345R，法蘭16Mn鍛，緊固件采用35CrMoA。如圖3所示，位于儲(chǔ)氣罐下方的依次為DN25的排水管、手動(dòng)截止閥、疏水閥。右側(cè)下方的是進(jìn)氣管，右側(cè)偏上方的是出氣管，上部為壓力表。疏水閥內(nèi)部為杠桿式結(jié)構(gòu)，在感應(yīng)到排水管內(nèi)有水分時(shí)自動(dòng)排水，排完水分自動(dòng)關(guān)閉。

圖3 氣罐總裝圖

該方案與2019年5月下旬實(shí)施。

儲(chǔ)氣罐的水分?jǐn)r截結(jié)構(gòu)

1、如圖4所示，進(jìn)氣管低于出氣管位于罐體下三分之一處，DN50的進(jìn)氣管伸入罐體內(nèi)一段距離，距離進(jìn)氣管管口20 mm有一5 mm厚的孔板(1)，用戶點(diǎn)氣動(dòng)蝶閥每次開啟或關(guān)閉的用氣量大約為50 L,壓縮空氣通過(guò)這個(gè)孔板時(shí)會(huì)攔截一部分水分，它們匯聚成水滴往下流。

2、順著壓縮空氣的流動(dòng)的方向，距離孔板(1)后面25 mm有一孔板(2)，孔板(2)上面與水平方向呈45°角，長(zhǎng)度為130 mm，寬度為6 mm，高度為10 mm的5個(gè)矩形條，用氬弧焊焊接在孔板(2)上。通過(guò)孔板(1)的壓縮空氣流向孔板(2)， 壓縮空氣中的水分黏附在孔板(2)和矩形條的表面，并順著矩形條45°傾角往下流。

圖4 氣罐剖面圖

3、如圖5圖6所示，一個(gè)與水平方向呈45°角的薄壁方錐臺(tái)，將進(jìn)氣管，孔板(1)罩住，錐臺(tái)的大端焊接在孔板(2)上，在錐臺(tái)下方水平方向開了一個(gè)梯形孔，使孔板(1)和孔板(2)流下的水排到氣罐底部。為了避免孔板上銹，孔板與方錐臺(tái)使用不銹鋼制作并于罐體、進(jìn)氣管焊接固定。

圖5 局部剖面圖

3 結(jié)語(yǔ)

在CSP層流負(fù)8米至層流冷卻設(shè)備的普通壓縮空氣管道處，安裝一臺(tái)自動(dòng)排水的儲(chǔ)氣罐，不僅能夠攔截普通壓縮空氣內(nèi)含有的大量水分，通過(guò)安裝在排水管上的疏水閥實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排水。解決了CSP生產(chǎn)線層流冷卻設(shè)備氣動(dòng)蝶閥進(jìn)水頻繁卡阻。

圖6 局部剖面

據(jù)2019年6月至10月統(tǒng)計(jì)，卷取溫度命中率的平均值提高到95%，達(dá)到了工藝允許的下限值。

95%只是卷取溫度命中率的下限值，在生產(chǎn)寬斷面帶鋼時(shí)，層流冷卻的側(cè)吹不能準(zhǔn)確地將覆蓋在帶鋼上的上幕冷卻水吹走，影響帶鋼冷卻模型的精確實(shí)施，進(jìn)一步處理好這個(gè)問(wèn)題還可以將卷曲溫度命中率再提高一些。