1、高壓水熱態除鱗技術的分析與改進張建彬(長沙礦山研究院 , 湖南 長沙 410012摘 要 :闡述了高壓水熱態除鱗的基本機理 , 分析了近幾年國內高壓水熱態除鱗技術的發 展及使用狀況 , 列舉了國內高壓水熱態除鱗系統在使用中存在的問題 , 介紹了長沙礦山研 究院在高壓水熱態除鱗系統方面所作的技術改進 , 。 關鍵詞 :熱態除鱗 ; 高壓水射流 ; 高壓泵 ; ;,熱軋鋼坯 , 當鋼坯遇到高流速的射流時 , 鋼坯表面氧 化鐵皮 (由里到外主要是 Fe O 、 Fe3O 4、 、 Fe 2O 3, 俗稱 鱗皮 因瞬時驟冷收縮而發生爆裂 , 在水射流的沖 擊下迅速從鋼坯表面脫落 , 實現除鱗 。1 國

2、內高壓水熱態除鱗技術的發展現狀 隨著近幾年高壓水射流技術的不斷發展 , 以及 鋼廠發展的要求 , 國內高壓水除鱗技術迅速發展起 來 , 高壓水除鱗逐漸代替了其他形式的熱態除鱗 , 成 為鋼廠熱態除鱗的主流 。 為了適應鋼鐵行業發展的 要求 , 提高鋼材產品質量 , 近幾年國內鋼鐵企業紛紛 采取有效措施以提高產品質量 , 提高產品市場競爭 力 , 獲取更多利潤 。因此大部分鋼鐵企業都新上了 高壓水除鱗生產線 。僅 20032005年 3年時間我 國就在熱帶 、 線材 、 棒材 、 中板等生產線上新增熱態 除鱗生產線近 200條 。 再加上之前國外進口的高壓 水除鱗生產線 , 全國共有高壓水熱態除

3、鱗近 300條 。 根據國內高壓水熱態除鱗生產線用戶反映 , 目前國 內高壓水熱態除鱗生產線的性價比要優于國外高壓 水熱態除鱗生產線 , 總體使用狀況良好 , 但在具體使 用過程中也存在某些問題 。根據調查顯示 , 這些問 題主要體現在以下幾個方面 :(1 離心泵使用效率太低 , 維修成本過高 ;(2 往復柱塞泵在使用濁環水時高壓密封壽命 短 (12個月 , 更換不方便 , 且維護成本較高 ; (3 除鱗噴嘴使用壽命短 , 一般進口噴嘴使用 壽命 3個月左右 , 國內仿造國外噴嘴使用壽命 2個 月左右 ;(4 高壓噴嘴容易堵塞 , 影響除鱗效果 ;(5 系統控制還不夠完善 。2 高壓水熱態除鱗

4、生產線系統的改進針對國內高壓水熱態除鱗現狀 , 長沙礦山研究 院高壓水射流技術研究所通過多年研究與開發 , 引 進國外先進技術 , 對高壓水熱態除鱗系統中關鍵設 備加以改進 , 研究開發出了一套完整的高壓水熱態 除鱗系統 , 工作平穩 、 噪聲低 , 除鱗效率高 、 使用壽命 長 、 維護費用低和性價比高等優點 , 在國內處于領先 水平 。 并已推廣應用到湘潭鋼鐵 、 衡陽鋼管 、 江蘇華 西鋼鐵 、 泰國鋼鐵 、 天津鋼鐵集團 、 河北宣化鋼鐵 、 成 都鋼管有限公司等近百家鋼鐵企業 。 該套系統主要 在以下幾個方面有所改進 :2. 1 性能穩定的除鱗泵目前國內高壓水熱態除鱗使用的除鱗泵大致

5、分 為離心泵與往復柱塞泵兩類 , 離心泵主要是通過轉 子與定子的擠壓產生高壓 , 雖能沒有高壓密封受損 的情況 , 但是離心泵工作的效率低 , 約為 75%, 耗電 大 , 使用一段時間后轉子與定子之間間隙由于磨損 會慢慢加大 , 壓力會越來越低 , 而且這種磨損情況一 般廠家沒有能力維修 , 維修成本極高 。往復柱塞泵 流量小 , 功率小 , 效率高 , 約為 96%, 但普通的柱塞 泵高壓密封很容易壞 , 密封壽命一般為 12個月 , 使用維護成本比較高 。 長沙礦山研究院生產的高壓 柱塞泵引進美國高壓泵新技術 , 綜合國內高壓泵生 產廠的技術并結合多年設計制造高壓泵的經驗 , 去 粗取精

6、 , 研究開發出鋼廠熱 、 冷態除鱗專用 A 型系 列除鱗泵 (高壓泵壓力 2060MPa, 流量 1090 m 3/h 。 該泵采用獨特的結構設計 , 動力端的曲軸 采用四點支承 , 增強了在交變載荷工作條件下抗沖I SS N 1671-2900 CN 43-1347/TD 采礦技術 第 7卷 第 4期M ining Technol ogy, Vol . 7, No . 4 2007年 12月 Dec . 2007 擊的能力 , 保證高壓泵運行平穩 。克服了因受力不 均而引起的磨損 。 高壓泵動力端的運動部件采用了 強制潤滑系統 , 這種潤滑方式優于飛濺式潤滑 。高 壓密封是由 5種軟硬不同

7、的密封材料組合而成的自 緊式密封 , 結構形式新穎 。 在濁環水條件下 , 使用壽 命達 6個月以上 。該泵用于成都飛機公司切割機 , 最高工作壓力 600MPa, 使用壽命達 12個月以上 。 2. 2 高壽命除鱗噴嘴 除鱗噴嘴是高壓水射流除鱗系統關鍵部件之 一 , 據了解 , 國內高壓水除鱗噴嘴大部分采用進口噴 嘴 , 不但價格高而且使用壽命短 , 濁環水時壽命 3個 月 , 因此使用成本高 噴嘴 , 使用濁環水壽命 2廠都使用濁環水 , , 導致壓力下降 , , 設 計選型時 , 不斷提高泵的壓力等級 , 選取大功率電 機 、 大流量泵來補償噴嘴磨損造成的能量消耗 , 這樣 造成系統成本

8、高 。 而長沙礦山研究院研制的高壓水 射流除鱗設備采用的是自行研制的紅寶石鑲嵌噴嘴 (已獲國家專利 , 專利號 :Z L01249728. 2 , 使用壽命 可達 2a, 而且價格也要比進口噴嘴便宜很多 。 2. 3 獨特的高壓水過濾器目前 , 國內外高壓水過濾器與噴嘴連接在一起 , 長沙礦山研究院研制的高壓水過濾器安裝位置在除 鱗環之前的高壓水管上 。 該過濾器從入水口到高壓 泵這段管子是普通的無縫鋼管 , 隨著使用時間的增 加 , 內表面腐蝕脫落 , 銹皮進入過濾器沉淀下來 , 每 年大修時打開過濾器一端清洗一次即可 。 此結構過 濾器解決了單個噴嘴堵塞而增加清洗次數的問題 , 高壓過濾器

9、出水端管道至除鱗環噴嘴都是采用不銹 鋼制作 , 不存在銹蝕問題 。而且該過濾器處于噴嘴 之前 , 高壓水進入高壓過濾器后 , 水流速度減慢 , 這 樣就解決了三柱塞泵輸出水流的波動 。 高壓水經過 高壓過濾器后起到了穩壓作用 , 噴嘴噴射水流無波 動 , 除鱗效果更好 。 2. 4 方便實用的除鱗環傳統的除鱗環 , 采用普碳鋼管整體彎制而成圓 環狀除鱗環 , 在圓環內側焊接噴頭 , 兩圓管相接 , 很 難保證除鱗噴嘴的前傾角和旋轉角 , 從而使除鱗不 干凈 。 由于采用普碳鋼管作為原材料 , 并且采用兩 圓管相焊接的加工方式 , 使用時間稍長 , 就會出現除 鱗環穿孔 , 噴嘴脫落等故障現象

10、。針對傳統除鱗環 存在的缺點 , 研制了一種采用鍛造不銹鋼塊 , 經亞弧焊接加工而成的多邊形除鱗環 (見圖 1、 圖 2 。 該除 鱗環 (專利號 :Z L0224313. 5 由于噴頭體是焊接于不 銹鋼板平面上 , 不僅前傾角和旋轉角定位方便 , 同時 焊接加工方便 , 從而保證了高壓水噴射角度準確 , 大 大提高了鱗皮除盡率 , 并且使用壽命大幅提高 。圖 1 方坯除磷環圖 2 管坯除磷環2. 5 增強的控制系統高壓水熱態除鱗電氣控制系統對整套除鱗系統 實現順序控制與聯鎖保護 ; 實現對系統的狀態與參 數的實時監測 , 便于操作人員掌握除鱗系統運行情況 ; 提高系統的自動化程度 , 減少操

11、作人員的勞動強 度 。 針對國內高壓水除鱗系統使用狀況及用戶要 求 , 長沙礦山研究院高壓水所對除鱗系統的控制部 分在動力配電 、 順序控制 、 設備的狀態檢測 、 參數檢 測與顯示 、 極限報警和自動保護等方面做了很大的 改進 。 2. 5. 1 水位控制通過液位傳感器控制補水電動球閥的開閉來控 制水箱水位 , 當水箱水位低于設定值 (低補水 由76 張建彬 : 高壓水熱態除鱗技術的分析與改進P LC 控制打開補水閥門 (電動球閥 ; 當水箱水位高 于設定值 (高停補 時關閉補水閥門 ; 程序里還增加 了低停機保護以及水位高 、 低報警 , 如果由于補水閥 門故障不能正常打開或關閉 , 或者

12、管路中沒有水 , 觸 摸屏上將會顯示故障原因 。 當水箱水位低于設定值 (低停機 , 整個系統將停機 , 從而保證系統不會由 于缺水而損壞除鱗設備 。 另外在高壓泵進水前端還 增加了供水壓力傳感器 , 這是為了保證水經過濾器 后不會因為過濾器堵塞而導致高壓泵缺水損壞高 壓泵 。2. 5. 2 油壓控制制 ,點壓力表 ,機 、 低報警 、 高報警 3個值 , 當油壓低于或高于設定 報警值時 , 觸摸屏上將會出現閃爍提示油壓偏低或 偏高 ; 當油壓低于程序設定的最低值時整套系統將 會自動停機 , 從而有效保護高壓泵潤滑部位各零部 件免受損壞 , 提高高壓泵使用壽命 。2. 5. 3 連鎖保護高壓水

13、除鱗系統是一套自動化程度較高的設 備 , 正常情況下處于無人看守狀態 , 聯鎖保護對保護 系統設備有著至關重要的作用 。針對這一特點 , 系 統在編程中增加了各設備之間的聯鎖保護措施 。 比 如 , 系統啟動和停止都是按照預先程序設定的順序 , 任何一個環節出現故障或不滿足啟動條件都會導致 啟動失敗 , 同時在觸摸屏上顯示啟動失敗原因 。另 外 , 設備在運行過程中如果出現供水不足 , 缺水 , 油 壓過低 , 高壓水壓力過高等非正?，F象 , 整個系統將 會出現報警或停機 , 從而有效保護系統設備 。 2. 5. 4 顯示界面過去高壓水除鱗系統編程比較簡單 , 除了控制 柜上幾個按紐以及電壓

14、、 電流表外 , 觸摸屏上很少能 找到反映系統運行狀況的參數 , 系統運行狀況不直 觀 , 對檢修和維護人員來說具有一定的困難 , 也很難 預測系統故障發生 。為了克服以上缺點 , 方便用戶 維護與檢修 , 系統增加了操作畫面 、 報警畫面 、 工藝 流程圖 、 , 各參數都能在,3 高壓水熱態除鱗的發展與完善經過多年的開發與研究 , 國內高壓水熱態除鱗 技術已日趨成熟 , 基本取代了化學除鱗 、 機械除鱗以 及國外進口除鱗設備 。隨著鋼鐵行業的進一步發 展 , 為了保證鋼材產品質量 , 越來越多的鋼廠都要啟 用除鱗生產線 , 高壓水熱態除鱗則在整個除鱗行業 中占了相當大的比例 。因此 , 如

15、何進一步提高高壓 泵密封 、 高壓噴嘴及其它系統設備的使用壽命 , 在保 證系統功能可靠性的同時 , 最低限度的降低系統及 使用維護成本 , 將是今后國內高壓水除鱗系統研究 與生產的發展方向 。參考文獻 :1劉壽華 , 成鵬飛 , 等 . 水射流技術在鋼鐵企業熱軋生產中的應 用 J .礦業研究與開發 , 2006, (Z L :6871.2成鵬飛 , 劉壽華 , 等 . 高壓水噴砂除鱗技術的研究與應用 J .礦業研究與開發 , 2006, (Z L :7275.(收稿日期 :2006-12-30 (上接第 35頁 (2 #滑坡 , 在三級公路內側修筑擋土墻 , 逐 級回填夯實 、 分級支擋 ,

16、 恢復二級公路路面至第一級 公路 , 同時建議對 “ 凹 ” 部現有松散堆積體整平后灌 漿加固 ;(3 #滑坡 , 清除坡面上的松散堆積土 , 兩側 修筑排水溝 , 坡面采用格構護坡 ; 同時 , 在三級公路 外側 、 四級公路內側及前緣溪溝北西側修筑擋土墻 ; (4 對 、 號土溜建議清除變形體 , 并構筑擋 土墻后采用格構護坡 , 對高陡人工邊坡建議清除坡 面危巖后采取掛網噴錨等措施護坡 。在治理工程施工過程中 , 應設置臨時監測點 , 確 保施工安全并預防新的變形體發生 ; 完工后設置長 期監測點 , 確保公路運行安全 。參考文獻 :1王松齡 , 韋明海 . 滑坡區巖土工程勘察與整治 M.北京 :中 國鐵道出版社 , 2001.2晏