高壓水除鱗系統(tǒng)的應用分析

摘? 要：高壓水除鱗系統(tǒng)在生產(chǎn)熱軋鋼工藝上是非常重要的系統(tǒng)組成。就是因為高壓水除鱗系統(tǒng)的重要性，所以必須要深入了解對系統(tǒng)的各個應用點的研究。在本篇文章中，側(cè)重研究高壓水除鱗系統(tǒng)的各個應用點，這些應用點是高壓水除鱗系統(tǒng)組成中必要的部分。為此，對高壓水除鱗系統(tǒng)的原理以及高壓水除鱗系統(tǒng)的各部分組成和其中功能應用點進行深入研究分析，只有深入透析其中的各部分應用點，才能進而有效的去應用高壓水除鱗系統(tǒng)。

關鍵詞：高壓;除鱗系統(tǒng);原理;應用

高壓水除鱗系統(tǒng)通常放在鋼廠的熱軋生產(chǎn)線上，以去除因鋼坯表面加熱而產(chǎn)生的氧化皮（通常稱為鱗）。除鱗技術已經(jīng)通過兩個步驟發(fā)展為當前的高壓水除鱗：機械除鱗和爆炸除鱗。目前，高壓水除鱗在高壓熱軋鋼生產(chǎn)過程中的技術應用非常廣泛，并且已經(jīng)基本成熟。各種科研機構，設計單位和生產(chǎn)單位通常都知道將此技術應用于工程實踐中。不斷的改進導致了這項技術的飛速發(fā)展。隨著國家節(jié)能低碳減排技術要求的不斷提高，為了盡量達到相同的節(jié)能技術創(chuàng)新要求，降低能耗已逐漸成為各不同行業(yè)節(jié)能技術創(chuàng)新的主要技術突破口和方向之一。因此，在保證達到相同的除鱗技術質(zhì)量的必要前提下，如何有效的進行高壓水除鱗系統(tǒng)的應用問題，已成為未來科學研究和應用發(fā)展的重要趨勢。

在熱軋鋼鐵的生產(chǎn)上，高壓除鱗系統(tǒng)的除鱗泵對水加壓，同時剝落了基材，并離開了坯料表面。經(jīng)過沖刷后，達到去除氧化鐵皮的目的[1]。因此，其能否有效運行直接影響除鱗效果，并影響熱軋鋼生產(chǎn)質(zhì)量。高壓泵性能決定著整個除鱗系統(tǒng)的工作能力和效率。目前主要由柱塞泵和高壓離心泵組成。柱塞泵和離心泵各有其優(yōu)缺點。選擇哪種泵更合理，主要取決于諸如軋機生產(chǎn)的鋼的類型。因為兩個泵具有獨特的特性，其中柱塞泵效率很高，安裝量小，組合靈活方便，操作維護簡單;離心泵具有安裝面積小，流量大，易損件小的優(yōu)點。由不同的泵組成的水除鱗系統(tǒng)也不同，組成系統(tǒng)也有自己的特點。對于停機時間較長的泵站來說，柱塞泵較為適合，在空轉(zhuǎn)狀態(tài)下泵空轉(zhuǎn)時泵電機的功耗僅為總負載的百分之十左右，從而節(jié)省了能源并降低了生產(chǎn)成本。對于大多數(shù)時候需要連續(xù)高壓水供應的泵站，多級高壓離心泵更為合適。如果高壓水系統(tǒng)不需要高壓水，則泵電機的功耗約為滿負荷的百分之五十。

一、高壓水除鱗系統(tǒng)的研究

由于高壓水除鱗系統(tǒng)具有免維護的優(yōu)勢，因此通常無需更換過濾器元件。如果壓力差在設定的觸發(fā)壓力差之內(nèi)，則可以自動進行反沖洗。但是，在實際操作中，自清潔過濾器還會定期清潔過濾器元件和過濾器的內(nèi)壁，以確保安全有效地運行。爆破層的效果主要體現(xiàn)在恒定高溫壓力下，高壓水迅速滲透到氧化層表皮之間的薄層間隙和氧化層表皮與基材之間的薄層間隙中，在恒定高溫高壓條件下迅速受熱蒸發(fā)，形成具有爆炸力并具有破壞性的氧化層表皮。沖擊力主要體現(xiàn)在從坯料噴嘴內(nèi)部噴出的水流高壓泵中水射流直接撞擊到了坯體材料的皮表面，高壓泵中水射流的化學動能迅速改變轉(zhuǎn)化電能為壓力脈沖，形成強大沖擊力，直接使其作用于坯料氧化皮上并直接破壞了坯料氧化皮。工程中所應用的各種高壓水除鱗噴嘴因其設計應具有特定的前凸后傾角。在通過減少施加后坐力的運動能量達到損失的程度同時，清除了破碎的氧化皮，不再殘留在坯料表面上并回滾到坯料中。目前，除鱗機理的研究基本上是在定性分析的水平上，對于各種除鱗機理的有效性尚無定量的判斷。研究表明，只能用數(shù)學公式計算沖擊力。因此，對于當前高壓水系統(tǒng)的設計和應用指標，國內(nèi)外有關單位一般只能使用單位面積的力，即待評估的表面壓力。

二、多級離心式除鱗泵在高壓水除鱗系統(tǒng)的應用

離心泵利用結構上的優(yōu)勢，軸向和徑向推力將隨之變化而改變。為了保證更高的推力平衡和更高的效率，它可以有效地防止高壓除鱗泵的過度散熱，并有效降低設備的運行成本。如果系統(tǒng)不需要進行除鱗，則在泵重新填充蓄能器之后泵運行的時間越長，并排出泵內(nèi)循環(huán)形成的熱水。但是，有效地進行熱量傳導，使機殼達到溫度不要太高，最小流量閥由傳感箱在溫度和壓力參數(shù)的幫助下進行控制。這不僅延長了除鱗泵的使用壽命，而且節(jié)省了能源并減少了消耗。

三、最小流量閥在高壓水除鱗系統(tǒng)的應用

最小流量閥也是高壓水除鱗系統(tǒng)的主要組成部分之一。高壓水除鱗系統(tǒng)中最小流量閥采用的線性流路比較簡單，不僅壓力小，而且流量大，可以有效減少渦流現(xiàn)象。先導采用氣動或液動控制方式，通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥，可以有效地控制閥門的開啟和關閉時間，從而抑制高壓水的產(chǎn)生。在整個排水過程中，高壓調(diào)節(jié)器在確保有效排水方面起著非常重要的作用。因此，有效冷卻以防止泵內(nèi)燃燒或變形，維持系統(tǒng)壓力，并避免因各方面原因損壞除鱗泵的情況。

四、蓄能器在高壓水除鱗系統(tǒng)的應用

一種是調(diào)節(jié)能量，第二種是平衡壓力，第三種是減輕系統(tǒng)沖擊。這樣，可以有效地降低泵的功率。該蓄能器包括高壓水罐和高壓氣罐[2]。現(xiàn)代除鱗泵站都使用與空氣和水直接接觸的蓄能器，其主要功能是吸收系統(tǒng)產(chǎn)生的水錘現(xiàn)象的三個點：調(diào)節(jié)高壓供水以平衡系統(tǒng)壓力。填充要求通常是系統(tǒng)壓力，如果未執(zhí)行除鱗，則流體為蓄能器。除鱗時為了平衡，大多數(shù)家用重型和紙板生產(chǎn)線都使用蓄壓器壓力調(diào)節(jié)和除鱗系統(tǒng)。由于系統(tǒng)使用儲能罐進行儲能，因此可以使用低流量高壓泵來實現(xiàn)更大的除鱗流量。除鱗系統(tǒng)是一個問題，但是該系統(tǒng)具有三種類型的高壓和高風險壓力容器：蓄能器，高壓空氣壓縮機和各種高壓閥。該系統(tǒng)很復雜，并且壓力容器已存儲。大量能量閥的故障給安全帶來了相對較大的隱患。壓力調(diào)節(jié)不便，對鋼種的適應性相對較低。蓄能器和空氣壓縮機的組合結構更加復雜，這也增加了操作和維護的難度。

五、最低液面閥與除鱗閥在高壓水除鱗系統(tǒng)的應用

液位始終在設定范圍內(nèi)，以確保系統(tǒng)壓力。在自動關閉工作狀態(tài)下，最低高壓液位控制閥為高壓單向閥，外部有積水合物可以直接進入整個高壓泵的蓄能器，內(nèi)部有積水不能直接流出，從而有效避免了高壓蓄能器的內(nèi)部有積水，它可以防止關機時濺出水。除鱗閥主要分別安裝在除鱗傳動系統(tǒng)的兩個控制器和端子上，并主要連接在除鱗泵的主進出口和兩個蓄能器之間。除鱗閥通常是關閉的，預注水將注滿管道。當除鱗閥打開時，預填充閥自動關閉，除鱗系統(tǒng)開始噴涂，這樣高壓水去除了坯料表面的氧化皮。

變頻調(diào)壓高壓水除鱗系統(tǒng)具有調(diào)壓快，調(diào)壓范圍廣，方便安全，系統(tǒng)簡單等優(yōu)點;適用于棒材，線材，窄帶鋼等熱軋生產(chǎn)線，鋼管用水量低?？勺儔毫φ{(diào)節(jié)高壓水除鱗系統(tǒng)的設備投資通常較高，但是使用成本（例如功耗，備件等）低于其他除鱗方法。這種壓力調(diào)節(jié)方法的工作原理是，在除鱗間隔期間，卸荷閥打開，高壓泵在低壓且無負載的情況下運行，從而節(jié)省了能源。這時，大部分水回流了，除鱗中仍有少量低壓水，以防止系統(tǒng)壓力上升時發(fā)生水擊[3]。從系統(tǒng)除鱗時，請關閉排水閥，系統(tǒng)壓力升至額定壓力，這時所有水都通過高壓管道，除鱗環(huán)和噴嘴被引導至鋼坯，以完成除鱗。使用變速調(diào)節(jié)器改變除鱗泵電機的轉(zhuǎn)數(shù)，可以輕松地為除鱗壓力提供所需的流量，并且可以調(diào)節(jié)除鱗系統(tǒng)中的壓力以穩(wěn)定地啟動除鱗泵。目的是在較寬的速度范圍內(nèi)，節(jié)約能源并減少設備磨損并降低運營成本?？紤]到熱軋除銹工藝和現(xiàn)場環(huán)境的要求，變頻器必須具有較高的控制精度，良好的驅(qū)動特性，較大的輸出轉(zhuǎn)矩，防塵，耐腐蝕，強大的保護功能和實值監(jiān)控功能。

六、調(diào)速研究

通常情況下，軋制鋁型比一般軋制鍍鋅合金型的除鱗所需時間要長。因此，通過大幅提升除鱗時的運轉(zhuǎn)速度，實現(xiàn)了兩臺高壓水泵的連續(xù)正常運轉(zhuǎn)。變頻器和高壓液力電流偶合器技術是目前解決此技術問題的兩種主要方法[4]。變頻變壓器元件調(diào)速變壓系統(tǒng)由整流器、濾波器和逆變器等變頻器元件組成，主要是作用于變壓系統(tǒng)在真空時調(diào)速降低變壓泵的額定轉(zhuǎn)速，達到環(huán)保節(jié)能的應用目的。這是關于減少啟動負荷并減少機械磨損。旋轉(zhuǎn)電機調(diào)速技術中使用的早期變頻器由于不成熟且成本較高而未能得到充分應用。近年來，變頻器的成本已逐漸降低，并且除鱗系統(tǒng)的應用在未來將逐漸增加。液力偶合器在調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)機械的速度方面非常成熟，但很少在除鱗系統(tǒng)中使用。主要原因是變速調(diào)節(jié)時間長，并且不適合頻繁增加的除鱗系統(tǒng)的運行條件并降低速度。與熱軋鋼板相比，后者的可變負荷調(diào)整時間間隔相對較長，因此更適用于寬厚板生產(chǎn)線和鑄鐵軋機。同時，液力偶合器的調(diào)速具有節(jié)能效果低，操作精度低的問題。因此，國外泵公司正在開發(fā)和生產(chǎn)快速更換的液壓耦合器，這些液壓耦合器專門用于調(diào)節(jié)除鱗系統(tǒng)的泵速。但是，其成本高于一般的國內(nèi)產(chǎn)品，實際應用情況較少[5]。

七、結語

綜上所述，在高壓水除鱗系統(tǒng)的運行中，各個部件能否有效運行將影響運行的安全性和效率，因此必須有效地加強運行原理的知識積累，只有對其中的原理都能夠?qū)W習通透才能夠?qū)Ω邏核[系統(tǒng)進一步維護。包括高壓噴嘴內(nèi)部結構和高壓泵體內(nèi)部結構等由大型高壓水除鱗設備系統(tǒng)部分組成的各種除鱗設備的設計研究工作得到了進一步加強。在高壓水除鱗機理的研究中，關于各種高壓水除鱗機理的單值效應尚無明確結論。為了進一步提高高壓水除鱗技術的水平并探索該技術的適用性，有必要加強除鱗機理的研究。特別對冷卻效果的分析研究是高壓水除鱗技術飛速發(fā)展的研究重點。

參考文獻：

[1]羅禎偉.多規(guī)格方坯高效節(jié)能高壓水除鱗系統(tǒng)的研究應用[J].南方金屬，2019，000（001）：14-16.

[2]楊小磊.中厚板軋機高壓水除鱗電氣系統(tǒng)的隱患分析與改進[J].冶金管理，2019，No.371（09）：104-105.

[3]史宏偉.高壓水除鱗系統(tǒng)在熱軋2250 mm的應用[J].包鋼科技，2019，v.45;No.197（05）：72-75.

[4]秦娜.高壓除鱗水罐液位不同步問題的解決[J].冶金動力，2020，No.243（05）：60-61+63.

[5]陳功彬，王萍.韶鋼中厚板生產(chǎn)線除鱗系統(tǒng)優(yōu)化改進[J].寬厚板，2019，025（002）：38-40.

作者簡介：

劉玉峰，男，1986.05.12，漢，河北唐山人，本科，研究方向：軋鋼。