高壓水除鱗技術(shù)在汽車板簧生產(chǎn)的應(yīng)用及創(chuàng)新

張業(yè)雷

（山東雷帕得汽車技術(shù)股份有限公司，山東淄博 255100）

0 引言

在熱軋板簧生產(chǎn)中，經(jīng)過高溫高熱，會(huì)發(fā)生氧化并生成很厚的氧化鐵皮，附著在金屬材料表面。另外，彈簧扁鋼在軋制過程中，還會(huì)發(fā)生二次氧化，形成一層薄薄的二次氧化鐵皮。當(dāng)軋輥對(duì)其進(jìn)行輾壓時(shí)，有些鐵皮將變?yōu)樗槠粝?，有些則被壓入彈簧扁鋼表面，形成夾雜、麻點(diǎn)、疤痕等，不僅直接影響鋼板表面質(zhì)量，還會(huì)加快軋輥磨損。因此，在彈簧扁鋼軋制前和軋制中及時(shí)清除氧化鐵皮已成為影響板簧表面質(zhì)量的重要工序。隨著我國(guó)重型卡車投放量日趨萎縮，板簧生產(chǎn)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，對(duì)汽車板簧產(chǎn)品質(zhì)量的要求也越來越高。針對(duì)山東雷帕得汽車技術(shù)股份有限公司長(zhǎng)錐軋機(jī)高壓水除鱗系統(tǒng)存在的問題，進(jìn)行分析及優(yōu)化，取得較好效果。

1 高壓水除鱗工作原理及系統(tǒng)介紹

1.1 除鱗工作原理

對(duì)于除鱗系統(tǒng)，高壓水泵起著重要作用，它將產(chǎn)生高壓水，流進(jìn)除鱗噴嘴。噴嘴對(duì)高壓水進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到扇形水束。該水束速度極快，沖擊力極強(qiáng)，它將被噴射至中間坯或鋼坯外表面。此后，水束對(duì)氧化鐵皮進(jìn)行處理，先將其切割，然后進(jìn)行急冷收縮，將氧化鐵皮從基體母材中分離，最后沖刷鐵皮，直至所有鐵皮從彈簧扁鋼脫離。高溫鋼坯與高壓水相遇時(shí)，將在鋼坯表面產(chǎn)生以下物理變化。

（1）水泵的水通過噴嘴，將氧化皮切開，使氧化皮從彈簧扁鋼上脫落，隨著噴嘴能力壓力的增大，效果越強(qiáng)，隨著距離增大而減小。

（2）當(dāng)高壓水與彈簧扁鋼接觸時(shí)，由于鐵皮溫度非常高，高壓水被迅速蒸發(fā)，使得鐵皮溫度迅速下降并收縮，同時(shí)，氧化物受到來自橫向的切割力，從鋼坯脫落。

（3）對(duì)于厚度不勻的鐵皮，其裂縫便于高壓水碰到母材，高溫使得高壓水瞬間蒸發(fā)。由于除鱗室區(qū)域狹窄，水蒸氣壓強(qiáng)極大，能夠把母材與鐵皮分開。

（4）在彈簧扁鋼與噴嘴上，因前傾角的存在，松弛的鐵皮可以被高壓水沖洗干凈。

1.2 公司除鱗系統(tǒng)概況

公司從2004 年投產(chǎn)，目前有6 條長(zhǎng)錐軋制生產(chǎn)線，只有2條長(zhǎng)錐軋制生產(chǎn)線擁有除鱗系統(tǒng)。這兩條長(zhǎng)錐軋制生產(chǎn)線，一直存在除鱗不凈，局部仍然存在氧化鐵皮，并且存在彈簧扁鋼出爐溫度1000，通過除鱗室后片溫降為920的情況，無法滿足產(chǎn)品軋制要求。熱軋板帶鋼殘余氧化鐵皮的分布狀況如圖1 所示。

圖1 熱軋板帶鋼殘余氧化鐵皮的分布狀況

2 除鱗結(jié)果的影響因素和改進(jìn)措施

2.1 壓力低

2.1.1 原因

（1）系統(tǒng)本身壓力初值太小，只有8 MPa，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，約為6 MPa。如果將管道通路中消耗的壓力值計(jì)算在內(nèi)，噴嘴處壓力值將會(huì)更小，這將對(duì)除鱗結(jié)果造成較大影響。

（2）除鱗設(shè)施有一個(gè)升速升壓的過程，該過程需要9 s，除鱗壓力上升慢，經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)品除鱗不干凈，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2.1.2 改進(jìn)措施

（1）除鱗壓力的調(diào)整及措施。在除鱗系統(tǒng)增加一個(gè)63 L蓄能器，增加液壓油流量，增加專用增壓缸和噴嘴。將水由增壓缸加壓后經(jīng)噴嘴噴出，形成高能水霧，擊打彈簧扁鋼表面的氧化皮，實(shí)現(xiàn)對(duì)彈簧扁鋼的清理。通過液壓系統(tǒng)對(duì)高壓泵進(jìn)行加、卸壓控制，實(shí)現(xiàn)除鱗過程的間歇實(shí)施，節(jié)能效果顯著。

（2）除鱗設(shè)施噴嘴角度的調(diào)整及安裝。噴嘴原設(shè)計(jì)是垂直噴射，噴嘴距離板坯距離為150200 mm。通過調(diào)整進(jìn)水量，除鱗效果有一定好轉(zhuǎn)，但是彈簧扁鋼的片溫下降很快，失去了除鱗意義，降低了產(chǎn)品質(zhì)量。將噴嘴距離板坯的距離調(diào)整為110120 mm，并增加調(diào)整手柄，可隨時(shí)調(diào)整噴嘴安裝位置，保證噴射水流不相互干擾。將噴嘴角度由90改為15，利用自主研發(fā)的檢測(cè)工具，獲取噴嘴角度，并判斷是否堵塞，預(yù)防磨損堵塞等情況。

安裝后每月維護(hù)時(shí)卸下全部噴嘴并洗凈。在軋輥更換過程中，將水調(diào)至標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)，查驗(yàn)堵塞等情況，同時(shí)在旁邊注意噴射扇面的情況。

進(jìn)一步管控水質(zhì)，每隔一段時(shí)間檢測(cè)過濾器，出現(xiàn)異常情況，立即替換，按時(shí)處理垃圾，添加正常水質(zhì)。

上述措施實(shí)施后，氧化鐵皮清理效果良好（表1）。

表1 高壓除鱗設(shè)施改造前后效果對(duì)比

2.2 系統(tǒng)故障及處理

2.2.1 噴射閥易卡住

在原來的系統(tǒng)中，噴射閥由水控制。然而，水質(zhì)差就容易結(jié)垢和卡阻，使得噴射閥無法正常運(yùn)行，對(duì)除鱗結(jié)果造成極大影響。此外，噴射閥的更換過程十分繁瑣，需耗時(shí)兩個(gè)多小時(shí)。經(jīng)過系統(tǒng)改造，去除噴射閥，采用工業(yè)增壓缸加噴嘴設(shè)計(jì)，并將循環(huán)水池進(jìn)行了三級(jí)分流改造，循環(huán)水進(jìn)行了多次過濾和沉淀，消除了一個(gè)高故障點(diǎn)。定期進(jìn)行模塊化更換疏通，每次更換只需要0.5 h。

2.2.2 管路易損壞

除鱗時(shí)經(jīng)常需要開閉噴射閥。當(dāng)噴射閥陡然變?yōu)殛P(guān)閉狀態(tài)，流水將被擋住去路，能量的轉(zhuǎn)換使得管路發(fā)生劇烈抖動(dòng)，長(zhǎng)此以往，會(huì)造成管路斷裂。改造后采用了工業(yè)增壓缸加噴嘴設(shè)計(jì)，將連接管路改為高壓軟管（4 層鋼絲纏繞），將硬連接改為軟連接，相應(yīng)增加重型減振管夾，可以有效降低噪聲，保障管路安全，不但提高效益，而且能夠防止意外傷害。

3 結(jié)語

除鱗系統(tǒng)運(yùn)行至今，利用各種新型工藝和改良部件，對(duì)系統(tǒng)功能和穩(wěn)定性進(jìn)行了優(yōu)化，取得了較好效果。