4300寬厚板除鱗系統(tǒng)優(yōu)化

盧永

（興澄特鋼 江蘇江陰214400）

1 前言

興澄4300寬厚板生產(chǎn)線自2011年竣工投產(chǎn)，產(chǎn)品規(guī)格范圍為：厚度7mm～600mm、寬度1400mm～4150mm，主要產(chǎn)品有碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、船板、風(fēng)電板、壓力容器鋼、橋梁鋼、管線鋼、海洋結(jié)構(gòu)鋼、耐候腐蝕板、機(jī)械工程及模具鋼等。高壓水除鱗裝置是關(guān)系到鋼板表面質(zhì)量的重要設(shè)備，其設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行平穩(wěn)是影響產(chǎn)量、質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。在生產(chǎn)過(guò)程中，鋼板加熱產(chǎn)生一次氧化鐵皮的去除、軋制時(shí)產(chǎn)生二次氧化的去除都是生產(chǎn)工藝的重要關(guān)注點(diǎn)，由此可見除鱗在工藝執(zhí)行和質(zhì)量控制中的突出位置［1］。

2 除鱗系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

2.1 工藝流程

除鱗工藝流程參見圖1。

圖1 除鱗工藝流程

2.2 除鱗箱

除鱗箱安裝有兩套除鱗集管和一套反噴集管，除鱗集管分上除鱗和下除鱗，主要用于去除鋼板上下表面的一次氧化鐵皮（見圖2）。每根集管布置40個(gè)噴嘴，共160個(gè)噴嘴，噴嘴間距69mm，除鱗距離150mm，上集管安裝有升降機(jī)構(gòu)，高度可根據(jù)來(lái)料厚度進(jìn)行調(diào)整，下集管安裝于輥道之間，噴嘴與輥?zhàn)由媳砻婢嚯x固定為150mm；反噴主要是形成水幕，封擋除鱗時(shí)沿鋼板表面噴出的除鱗水，保護(hù)除鱗箱周圍的環(huán)境，集管布置有20個(gè)噴嘴，間距130mm，集管高度固定。兩套除鱗集管原則上一用一備，但因品種結(jié)構(gòu)多，氧化鐵粘附能力各異，可根據(jù)工藝要求同時(shí)開啟，保證一次氧化鐵的去除干凈。

圖2 除鱗箱集管布置形式

2.3 粗、精軋?jiān)诰€除鱗

粗軋機(jī)與精軋機(jī)機(jī)上除鱗系統(tǒng)設(shè)計(jì)相同，入口與出口都裝有除鱗集管及反噴裝置，前后設(shè)計(jì)形式一樣，呈對(duì)稱布置，根據(jù)軋制道次選擇開啟（見圖3）。上下集管分寬噴、窄噴，其中寬噴14個(gè)噴嘴，兩邊各7個(gè)，窄噴23個(gè)噴嘴，噴嘴間距117mm，當(dāng)鋼板寬度不超過(guò)2700mm，只開啟窄噴，降低噸鋼水耗，當(dāng)寬度大于2700mm時(shí)，寬窄噴同時(shí)開啟。反噴是機(jī)上除鱗的重要組成部分，其噴射角度與除鱗噴射角度相反，除鱗時(shí)同時(shí)噴射形成水幕，使除鱗水不沿著鋼板表面噴出，避免鋼板頭尾部溫度過(guò)低，產(chǎn)生黑頭或黑印影響鋼板質(zhì)量，設(shè)37個(gè)噴嘴，間距117mm。上除鱗集管與反噴都安裝于上導(dǎo)衛(wèi)板上，隨著上輥系的升降而動(dòng)作，下集管安裝于機(jī)架輥與轉(zhuǎn)鋼輥道之間，位置固定（見圖4）。

圖3 軋機(jī)在線除鱗集管布置形式

圖4 軋機(jī)在線除鱗噴嘴布置形式

2.4 高壓水除鱗泵組

投產(chǎn)時(shí)裝機(jī)3臺(tái)除鱗泵組，后因生產(chǎn)需求，2013年新增一臺(tái)泵組，共四臺(tái)，三用一備。每臺(tái)泵組配備一臺(tái)型號(hào)為YBPYS710-4 4300kW 1500rpm 6000V電機(jī)，分高速與待速兩個(gè)運(yùn)行模式，根據(jù)軋制節(jié)奏自動(dòng)切換。當(dāng)軋鋼時(shí)處于高速運(yùn)行模式，轉(zhuǎn)速設(shè)定92%、系統(tǒng)壓力225bar，在軋鋼間隙時(shí)間，泵組自動(dòng)切換成待速模式，轉(zhuǎn)速設(shè)定50%，系統(tǒng)壓力70bar。當(dāng)在除鱗時(shí)，泵組狀態(tài)是高速模式、除鱗噴射閥打開、最小流量閥關(guān)閉；當(dāng)不在除鱗狀態(tài)時(shí)，無(wú)論在高、低速模式，最小流量閥都處于打開狀態(tài)。

3 問題及原因分析

4300寬厚板軋機(jī)工程從熱調(diào)試至今，除鱗系統(tǒng)的運(yùn)行遇到多種問題，主要有以下幾方面：

首先，除鱗時(shí)管路劇烈振動(dòng)，經(jīng)常發(fā)生除鱗管路法蘭密封漏水、除鱗軟管爆裂等故障；除鱗噴嘴封不住水，導(dǎo)致軋機(jī)上導(dǎo)衛(wèi)有漏水，使鋼板上表面異常冷卻，影響鋼板質(zhì)量，分析原因有三個(gè)：

1）經(jīng)跟蹤、觀察，發(fā)現(xiàn)除鱗控制程序設(shè)定預(yù)充水閥打開后到除鱗閥開啟延時(shí)時(shí)間太短，預(yù)充水未全部充滿管路，管路內(nèi)存有空氣，在除鱗水高壓沖擊下產(chǎn)生氣錘，導(dǎo)致管路劇烈振動(dòng)，使管路管夾松動(dòng)或斷裂、產(chǎn)生密封損壞、軟管爆裂等事故［2］。

2）噴嘴穩(wěn)流桿鎖不住水，當(dāng)關(guān)閉除鱗閥和預(yù)充水閥后，管道的余水會(huì)因重力繼續(xù)流出，產(chǎn)生漏水。

3）為解決余水漏出，更換成帶止回閥的穩(wěn)流桿后，短期內(nèi)效果較好，但穩(wěn)流桿內(nèi)的彈簧易斷裂，又產(chǎn)生漏水，分析彈簧斷裂的原因有三，一是預(yù)充水壓力過(guò)高，其次為預(yù)充水閥啟閉過(guò)于頻繁，再者是生產(chǎn)線長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)停水后，管路內(nèi)沒有余水，當(dāng)開機(jī)送水后，部分空氣被止回閥鎖在管道內(nèi)，除鱗時(shí)產(chǎn)生氣錘導(dǎo)致彈簧壽命急劇下降。

其次，鋼板的表面除鱗不干凈，產(chǎn)生大量氧化鐵皮嵌入、斑馬紋、凹坑、紅斑等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響鋼板的表面質(zhì)量與品相。隨著品種結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對(duì)鋼板的質(zhì)量要求越來(lái)越高，因鋼板表面質(zhì)量不好引起的質(zhì)量異議及質(zhì)量糾紛事件大幅增加，為改變這個(gè)被動(dòng)局面，解決鋼板除鱗問題成為當(dāng)務(wù)之急。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)主要有五個(gè)原因：

1）噴嘴螺帽選型有缺陷，外螺帽頂部?jī)?nèi)六角槽口過(guò)深，干擾噴射扇形角，致噴射扇形打擊面未重合，造成除鱗盲區(qū)。

2）機(jī)上除鱗下集管噴射距離設(shè)計(jì)有缺陷，造成雖打擊力大，但打擊面未重合，有盲區(qū)。

3）當(dāng)運(yùn)行一段時(shí)間后，因管壁銹蝕及其它雜質(zhì)造成噴嘴堵塞，影響除鱗效果。

4）板坯經(jīng)除鱗箱一次除鱗時(shí)輥道線速度過(guò)快，導(dǎo)致板坯單位面積打擊時(shí)間過(guò)短，造成一次氧化鐵皮去除不凈。

5）當(dāng)除鱗箱、粗軋、精軋除鱗同時(shí)開啟，流量增大，除鱗壓力下降明顯，打擊力得不到保證。隨著產(chǎn)能的釋放，軋制節(jié)奏加快，除鱗系統(tǒng)同時(shí)開啟已不可避免，故三臺(tái)除鱗泵已不能滿足生產(chǎn)需要。

最后，反噴效果差，影響鋼板頭尾質(zhì)量。機(jī)上除鱗系統(tǒng)除鱗時(shí)，反噴封不住除鱗水，除鱗水沿著鋼板噴出，鋼板頭尾產(chǎn)生黑頭或黑印。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查及反復(fù)試驗(yàn)，查明反噴集管與上噴射集管距離過(guò)短，反噴噴射角度過(guò)小，噴射力度與上除鱗沿鋼板反向后余力不能抵消。

4 改進(jìn)措施

4.1 消除噴嘴漏水與管路振動(dòng)

1）使用帶止回閥的穩(wěn)流桿，彈簧是鎖壓的關(guān)鍵點(diǎn)，必須解決彈簧斷裂問題。穩(wěn)流桿止回閥鎖壓最高為10bar，最佳工作壓力4bar，除鱗系統(tǒng)預(yù)充水原為13bar高壓濁環(huán)水，現(xiàn)改為6bar低壓濁環(huán)水，并在預(yù)充水主管路入口加裝減壓閥，把預(yù)充水壓力減至4bar。改進(jìn)后，止回閥彈簧使用壽命達(dá)到要求，徹底解決了集管噴嘴漏水問題。

2）在有止回閥的前提下，把預(yù)充水控制閥常開，使管道始終充滿水，既不會(huì)漏水，又使管道一直保持者一定壓力，徹底解決了除鱗管路振動(dòng)問題，減少了除鱗故障發(fā)生率。

3）從管理制度上完善，規(guī)定停水停泵超半小時(shí)復(fù)產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)，除鱗系統(tǒng)必須在除鱗泵低速模式，手動(dòng)預(yù)噴20s，排盡管內(nèi)空氣，再恢復(fù)成自動(dòng)狀態(tài)。

4.2 改進(jìn)除鱗質(zhì)量

1）優(yōu)化螺帽選型，積極與廠家技術(shù)員及同行業(yè)專家溝通，對(duì)噴嘴外螺帽重新選型，使用外六角平口式螺帽，既便于拆卸，又徹底解決了因螺帽產(chǎn)生的除鱗問題。

2）下除鱗集管原設(shè)計(jì)噴射距離為160mm，既噴嘴噴射口至鋼板下表面的距離為160mm，打擊面重疊量不夠。經(jīng)多次試驗(yàn)，在不影響打擊力的條件下，把噴射距離調(diào)整到180mm（見圖5）。經(jīng)過(guò)噴嘴扇形面重疊度理論模擬效果較好（見圖6）。

圖5 下噴射距離改進(jìn)前后對(duì)比

圖6 改進(jìn)后噴嘴扇形面重疊度理論模擬

3）針對(duì)噴嘴堵塞問題，首先確保水質(zhì)合格；其次對(duì)除鱗水過(guò)濾器定期清洗、檢查，避免過(guò)濾網(wǎng)破損后繼續(xù)使用情況；再者利用定修時(shí)間，每6個(gè)月拆除所有噴嘴清洗檢查，利用高壓除鱗水沖洗管路，沖出銹蝕塊及其它雜質(zhì)沉淀物，基本解決噴嘴堵塞問題［3］。

4）優(yōu)化除鱗箱除鱗速度，原除鱗輥道線速度為2m／s，經(jīng)過(guò)摸索試驗(yàn)與參考同行業(yè)專家建議，現(xiàn)把線速度調(diào)整到0.8m／s，既保證了板坯的單位面積打擊時(shí)間，又避免了鋼板的過(guò)度溫降。

5）針對(duì)三臺(tái)除鱗泵不能滿足生產(chǎn)需求的現(xiàn)狀，新增一臺(tái)除鱗泵，現(xiàn)三用一備，完全滿足生產(chǎn)需要，保證了除鱗泵的切換周期，避免了因除鱗泵故障引起的產(chǎn)線停機(jī)事故。

6）對(duì)反噴集管進(jìn)行技改，位置外移500mm、上移100mm，安裝在集水箱外側(cè)，支架固定在上導(dǎo)板上，反噴噴射角由原設(shè)計(jì)的15°增加到30°（見圖7）。保證反噴打擊力的基礎(chǔ)上，最大程度增加噴射扇形面的重合度，避免除鱗水從反噴扇形間隙噴出，管路利用原先高壓膠管連接，經(jīng)驗(yàn)證，使用效果較好，除鱗水外噴現(xiàn)象得到有效控制。

圖7 反噴改造前后對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

高壓水除鱗系統(tǒng)是厚板分廠生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備，是影響到生產(chǎn)節(jié)奏與鋼板質(zhì)量的關(guān)鍵點(diǎn)。針對(duì)除鱗系統(tǒng)出現(xiàn)的運(yùn)行故障問題和設(shè)計(jì)缺陷，分析了原因，提出了改進(jìn)措施。目前，4300寬厚板除鱗系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)合理，產(chǎn)生的表面質(zhì)量問題明顯減少。