雙機(jī)架爐卷軋機(jī)高壓水除鱗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

楊景山

(濟(jì)鋼集團(tuán)國際工程技術(shù)有限公司)

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雙機(jī)架爐卷軋機(jī)高壓水除鱗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

楊景山

(濟(jì)鋼集團(tuán)國際工程技術(shù)有限公司)

為提高鋼坯表面氧化鐵皮的除凈率，對雙機(jī)架爐卷軋機(jī)的高壓水除鱗系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算及分析，該除鱗系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為30 MPa，優(yōu)化噴嘴的配置，噴嘴打擊力提高到1.31 N/mm2，根據(jù)供水設(shè)備能力計(jì)算蓄勢器配置水罐2套和氣罐4套。

爐卷軋機(jī)高壓水除鱗噴嘴

0　前言

雙機(jī)架爐卷軋機(jī)可生產(chǎn)傳統(tǒng)中厚板軋機(jī)不能軋制的薄而寬的中板，并且生產(chǎn)率和成材率較高。但由于卷軋過程中鋼板在卷取爐中加熱，再生氧化鐵皮量較大，并且難以清除。因此，除鱗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對爐卷軋機(jī)產(chǎn)品的表面質(zhì)量有至關(guān)重要的影響。

高壓水除鱗是現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的的一種去除鋼坯表面氧化鐵皮的處理技術(shù)，具有適應(yīng)鋼種范圍廣，除凈率高，無污染，綜合成本低等優(yōu)點(diǎn)[1]。

1　除鱗設(shè)備選型

1.1項(xiàng)目概況

雙機(jī)架爐卷軋機(jī)設(shè)計(jì)產(chǎn)能180萬t/a，主要生產(chǎn)設(shè)備包括：2座加熱爐、1套高壓水除鱗箱、1架粗軋機(jī)及立輥軋機(jī)、2臺(tái)卷取爐、1架爐卷軋機(jī)、1臺(tái)飛剪、1臺(tái)預(yù)矯直機(jī)、1套在線淬火及ACC系統(tǒng)、1臺(tái)地下卷取機(jī)、1臺(tái)熱矯直機(jī)、1臺(tái)超聲波探傷裝置、1臺(tái)熱分段剪、2座冷床、2條精整線、1臺(tái)冷矯直機(jī)等以及其它輔助設(shè)備。

雙機(jī)架爐卷軋機(jī)高壓水除鱗系統(tǒng)設(shè)置爐后除鱗機(jī)(PDS)、粗軋機(jī)(RM)機(jī)前和機(jī)后除鱗、精軋機(jī)(STM)機(jī)前和機(jī)后除鱗三處除鱗用水點(diǎn)，精軋機(jī)機(jī)前、機(jī)后另設(shè)高壓小流量除鱗。

1.2除鱗打擊力

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出：清除普碳鋼和低合金鋼在加熱過程中產(chǎn)生的一次氧化鐵皮所需最小打擊力約為0.2 N/mm2～0.25 N/mm2，清除高合金鋼的氧化鐵皮，特別是含V、Ti、Ni、Cu等元素時(shí)，所需的最小打擊力約為0.41 N/mm2。近年，隨著用戶對鋼板表面質(zhì)量的要求提高，鋼廠紛紛把打擊力提高到普碳鋼≥0.6 N/mm2～0.7 N/mm2，合金鋼≥0.8 N/mm2～1.1 N/mm2。

目前，中厚板除鱗高壓水壓力一般選擇16 MPa～28 MPa，但同一鋼種，同樣的噴嘴，在不同除鱗點(diǎn)需要的打擊力也不同，見表1。

表1　不同除鱗點(diǎn)所需的高壓水壓力表

高壓水除鱗的趨勢始終是向高壓力、大打擊力、溫降小、節(jié)能及設(shè)備故障率低的方向發(fā)展，根據(jù)目前國內(nèi)軋鋼線除鱗系統(tǒng)的水平，系統(tǒng)壓力選用30 MPa，噴嘴出口壓力設(shè)計(jì)為25 MPa。

1.3除鱗噴嘴配置

高壓水除鱗箱分成上下兩部分，每部分設(shè)兩根集管，噴嘴在前后集管上交錯(cuò)布置，兩根集管可以單獨(dú)使用，也可以聯(lián)合使用。為了減小除鱗箱和軋機(jī)除鱗重合時(shí)的水量，把上下除鱗箱分開布置，上除鱗箱靠近加熱爐，下除鱗箱靠近粗軋機(jī)，兩個(gè)箱體不同時(shí)使用。高壓水除鱗箱就噴射高度、打擊力和噴嘴選型有三種方案，見表2。

表2　爐后除鱗箱噴嘴配置方案

以上三個(gè)方案比較如下：

(1)方案一打擊力比方案二提高5.65%，水量增加3.85%；

(2)方案三打擊力比方案二提高7.26%，水量增加14.02%；

(3)方案三打擊力比方案一提高1.53%，水量增加9.79%；

綜合比較打擊力、耗水量指標(biāo)，高壓水除鱗箱噴嘴的配置選擇方案一。

2　供水設(shè)備能力

2.1除鱗點(diǎn)水量

考慮噴嘴磨損、閥門泄露、壓力波動(dòng)等原因，各除鱗點(diǎn)計(jì)算水量應(yīng)增加15%。各除鱗點(diǎn)水量計(jì)算，見表3。

2.2除鱗箱耗水量

除鱗箱錯(cuò)開布置，上下集管不同時(shí)供水。除鱗箱只除鱗一次，除鱗速度V=0.5 m/s～1.5 m/s，自動(dòng)操作時(shí)V=1.0 m/s，坯料長度3 m～16 m，噴射閥一般提前2.5 s～3.5 s開啟或關(guān)閉，上下箱除鱗時(shí)間均為8 s～23 s。根據(jù)以上設(shè)計(jì)參數(shù)除鱗箱小時(shí)耗水量，見表4。

2.3蓄勢器配置

除鱗箱優(yōu)先選用蓄勢器供水，單臺(tái)蓄勢器容積10 m3/臺(tái)，水罐最高水位距進(jìn)氣口一般為1.2 m，按直徑D=1300 mm，加上頂部封頭空間，最高水位以上氣體體積為2.2 m3。一般最低液面閥關(guān)閉水位距出口1.2 m，水罐機(jī)動(dòng)高度約3.2 m，按水位控制單臺(tái)水罐最大允許供水量為4.6 m3。

為保證噴嘴出口壓力不小于25 MPa，蓄勢器最低工作壓力為26 MPa，最高壓力為28 MPa～29 MPa，不同壓力下，單臺(tái)和兩臺(tái)水罐的供水量分別見表5、表6。

表3　除鱗點(diǎn)計(jì)算流量

表4　除鱗箱計(jì)算水量

表5　單臺(tái)水罐供水量(按壓力控制)

表6　2臺(tái)水罐供水量(按壓力控制)

除鱗箱一般使用單排集管，上下除鱗箱一次合計(jì)最大耗水為3.39 m3。按1水+3氣配置，最高壓需達(dá)到28.74 MPa；按2水+4氣配置，即使最高壓僅28 MPa也能提供3.42 m3水。2水+6氣在最高壓28.74 MPa下才能供水6.78 m3，滿足除鱗箱雙排集管一次最大耗水量，但2臺(tái)高壓氣罐需增加130 萬元，投資較高。

綜合比較，選擇2水+4氣的蓄勢器配置。對除鱗箱使用雙集管的情況，可通過減慢軋制節(jié)奏，避免除鱗箱和軋機(jī)除鱗同時(shí)使用及多點(diǎn)除鱗重合現(xiàn)象的出現(xiàn)，采取蓄勢器先供水，離心泵后接力等措施來解決。

3　結(jié)論

通過對雙機(jī)架爐卷軋機(jī)生產(chǎn)線高壓水除鱗系統(tǒng)設(shè)計(jì)的計(jì)算及分析得出：(1)除鱗系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力為30 MPa，噴嘴出口壓力為25 MPa；(2)除鱗高度設(shè)計(jì)為110 mm，每根集管的噴嘴數(shù)量為54個(gè)，噴嘴型號(hào)選用6P3.727；(3)供水設(shè)備按照2水+4氣的蓄勢器配置。

通過提高除鱗系統(tǒng)的壓力，優(yōu)化噴嘴結(jié)構(gòu)，提高噴嘴的打擊力和流量以及優(yōu)化除鱗系統(tǒng)供水設(shè)備的配置等方面的設(shè)計(jì)，能提高鋼坯表面的氧化鐵皮的清除率，尤其是氧化鐵皮黏度較大的鋼坯。有利于消除寬而薄的爐卷成品鋼板上的麻點(diǎn)，提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量。

[1]李峰，張震. 中厚板生產(chǎn)高壓水除鱗效果分析及基本參數(shù)設(shè)計(jì)[J]. 中國重型裝備，2011，(1)：4-6.

DESIGN OF HIGH PRESSURE DESCALING SYSTEM OF DOUBLE STANDS STECKEL MILL

Yang Jingshan

(Jigang International Engineering and Technology Co., Ltd)

In order to improve the cleaning ratio of the iron scale on slab surface, through design calculation and analysis of the main equipment parameters of the high pressure descaling system of double stands steckel mill, the descaling system designing pressure is 30 MPa, after optimizing the configuration of nozzles, the impact force of nozzles is improved to 1.31 N/mm2, accumulator configurate 2 set water pots and 4 set air pots according to the calculation of water supply capacity of the equipment.

steckel milldescalernozzle

聯(lián)系人：楊景山，工程師，山東.濟(jì)南(250101)，濟(jì)鋼國際鋼軋事業(yè)部；2016—4—19