一種棒材簡易除鱗裝置的設計與應用

張 印

（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司棒材廠，山東萊蕪 271104）

1 背景介紹

在軋鋼生產線中，鋼坯投入加熱爐內加熱是軋鋼工藝的第1 道工序，鋼坯一般加熱至1050～1150 ℃出爐，由于高溫狀態(tài)下的鋼坯與空氣接觸，表面形成一層氧化鐵皮，不僅極大影響了產品的性能和表面質量，同時也加劇了對軋輥的磨損和周邊環(huán)境的污染，導致生產成本加大，經(jīng)濟效益降低。因此，在軋制前去掉鋼坯表面的氧化層（即除鱗）對保證成品鋼材表面質量和減輕周邊環(huán)境污染是必需的。目前采用最多的去除氧化鐵皮的設備是高壓水除鱗裝置，安裝在加熱爐的出料側，布置在加熱爐出口和粗軋軋輥之間，采用高壓射流切割原理，利用除鱗泵站提供15～25 MPa 的高壓水，通過按一定距離和角度排列的除鱗噴嘴將高壓水噴射到鋼坯表面，經(jīng)過冷卻效應、破裂效應和蒸汽的沖刷效應消除鋼坯表面95%以上的氧化鐵皮。

高壓水除鱗系統(tǒng)仍存在一些無法解決的問題：①現(xiàn)用高壓水除鱗裝置中水壓一般為15～25 MPa，壓力高，對系統(tǒng)內的密封元件、換向閥、卸荷閥等元件沖擊大，損壞頻率高，同時裝置造價昂貴、耗能大、占地大；②在軋鋼生產線中，加熱爐出口至粗軋第1 個軋輥之間一般安裝1 套剔除裝置，用于剔除不合格鋼坯，對于一般的老軋鋼生產線，原工藝設計中未考慮到高壓水除鱗設施，加熱爐出爐口至第1 個軋輥之間的間距小，如果安裝高壓水除鱗裝置，會造成水除鱗裝置與鋼坯剔除裝置干涉，造成無法剔除。

隨著社會環(huán)保意識的不斷加強和職工對工作環(huán)境的不斷訴求，如何不進行大的投資和不對現(xiàn)用生產線進行改動的前提下，設計安裝一套簡易的水除鱗裝置以降低粉塵污染，已勢在必行。

2 技術方案

2.1 系統(tǒng)工藝流程

該除鱗系統(tǒng)選用翻轉式除鱗箱，并與出爐剔除裝置連鎖保護，避免干涉。剔除裝置不工作時，除鱗箱位于輥道上方除鱗位置進行除鱗作業(yè)（圖1），當輥道剔除裝置產生動作信號時，除鱗系統(tǒng)停止作業(yè)，系統(tǒng)壓力降為0，除鱗箱翻轉離開出爐輥道上方（圖2），待輥道剔除裝置完成剔除鋼坯作業(yè)后，除鱗箱逆向翻轉至輥道上方除鱗位置，開始除鱗作業(yè)。

圖1 除鱗期間工作狀態(tài)

圖2 剔除鋼坯時工作狀態(tài)

2.2 裝備介紹

此簡易水除鱗裝置包括氣缸、環(huán)形除鱗管（圖3）、除鱗箱、旋轉軸（圖4）、底座等部件組成：氣缸固定在氣缸支架上，與除鱗箱通過銷軸連接在一起；旋轉軸裝配中的軸承座使用螺栓固定在底座上，旋轉體為軸承；除鱗箱與旋轉軸裝配中的旋轉軸使用鋼板焊接加固在一起，并可繞旋轉軸中心線旋轉；環(huán)形除鱗管上分布有水管、氣管，均環(huán)型安裝噴嘴，并排焊接加固在立板上，通過立板與除鱗箱用螺栓固定在一起；水管相較氣管處于鋼坯來料側，水源來自生產線上的軋輥冷卻水，壓力在0.4～0.5 MPa，氣源來自生產線的壓縮空氣，壓力為0.4 MPa 左右，通過控制閥門的控制，均可實現(xiàn)自動啟停；氣缸活塞桿的伸縮運動通過銷軸帶動除鱗箱、環(huán)形除鱗管繞旋轉軸的中心線旋轉。

圖3 環(huán)形除鱗管

圖4 旋轉軸裝配

在除鱗裝置工作期間，氣缸活塞桿處于伸出狀態(tài)，除鱗箱、環(huán)形除鱗管處于水平狀態(tài)，水、氣分別從環(huán)形除鱗管中的水管、氣管上的噴嘴以一定的角度噴出，將鋼坯上的氧化鐵皮清除。在剔除裝置剔除問題鋼坯期間，氣缸活塞桿處于收縮狀態(tài)，除鱗箱、環(huán)形除鱗管處于傾斜狀態(tài)，與鋼坯的剔除軌跡不干涉。

2.3 具體實施方式

如圖1 所示，在正常生產期間，除鱗裝置中的氣缸活塞桿處于伸出狀態(tài)，除鱗箱、環(huán)形除鱗管處于水平狀態(tài)；水、氣分別從環(huán)形除鱗管中的水管、氣管上環(huán)型安裝噴嘴中以一定的角度噴出，將鋼坯上的氧化鐵皮清除，實現(xiàn)除鱗效果。如圖2 所示，在剔除問題鋼坯時，水源、氣源首先關閉，除鱗裝置停止除鱗工作。氣缸在電控系統(tǒng)控制下，活塞桿開始收縮，氣缸活塞桿的收縮運動通過銷軸帶動除鱗箱、環(huán)形除鱗管繞旋轉軸的中心線逆時針旋轉，離開剔除裝置的作業(yè)半徑，剔除裝置順時針旋轉，將問題鋼坯剔除至收集槽上。剔除完成后，剔除裝置逆時針旋轉至初始位置，氣缸活塞桿開始拉伸，通過銷軸帶動除鱗箱、環(huán)形除鱗管繞旋轉軸的中心線順時針旋轉至水平位置，繼續(xù)除鱗作業(yè)。

3 實施效果

此簡易除鱗裝置結構簡單、造價低，低壓的水、氣分別從生產線中的冷卻水管道、壓縮空氣管道引出支路即可，耗能低，維護費用低。此除鱗裝置可實現(xiàn)自由翻轉，解決了除鱗裝置與剔除裝置干涉時的剔除問題鋼坯的問題。創(chuàng)新性地將15～25 MPa 高壓水除鱗系統(tǒng)改型為低壓的水、氣混合除鱗系統(tǒng)，利用水的冷卻效應、破裂效應和壓縮空氣的吹掃，實現(xiàn)除鱗效果在90%以上，能夠滿足軋鋼生產線的使用要求。