寬厚板軋機(jī)高壓水除鱗機(jī)理及應(yīng)用

王沛峰

（重慶長壽鋼鐵中厚板廠設(shè)備室，重慶 401258）

1 寬厚板軋機(jī)鋼板表面氧化鐵的形成及清除

寬厚板熱軋鋼板表面氧化鐵分為一次鱗（爐生氧化鐵）和二次鱗（再生氧化鐵）兩種。氧化鐵的主要結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分如圖1所示。熱軋鋼板除磷：除磷箱除磷主要除一次鱗，粗軋除磷主要除一次鱗的殘余和二次鱗，精軋除磷主要除二次鱗。

2 除磷機(jī)理

當(dāng)高壓水通過噴嘴打擊鋼坯表面時，在零點(diǎn)幾秒內(nèi)同時對氧化鐵皮產(chǎn)生4種效應(yīng)。

（1）冷卻效應(yīng)。熱金屬母體與氧化鐵皮冷卻后其各自的收縮程度不同，從而兩者界面之間產(chǎn)生切向應(yīng)力，此力使氧化鐵皮與母體脫落。

（2）破碎效應(yīng)。由于高壓水的打擊力，使氧化鐵破碎，對高壓噴嘴射流的打擊力作圖2所示分析，其中，F(xiàn)為總打擊力，MPa；Px為F的水平分力，MPa；Py為F的垂直分力，MPa，即破碎效應(yīng)的破碎力；茁為噴嘴軸線與垂直線的交角，一般為10°～15°。

（3）爆破效應(yīng)。帶有一定壓力的小水滴進(jìn)入氧化鐵皮的裂縫中，處于高溫下的小水滴迅速氣化體積突然膨脹——爆炸，從而使氧化鐵皮既脫落又破碎。

（4）沖刷效應(yīng)。圖2中的Px分力即為沖刷已破碎氧化鐵皮的主要力量，當(dāng)然Py也有一定的沖刷作用。

寬厚板軋機(jī)除鱗噴嘴打擊力是否滿足除鱗要求的條件：淤一次鱗，普碳鋼、低合金鋼（0.6～0.8）MPa，高合金鋼 （0.8～1.2）MPa；于二次鱗，（0.5～0.7）MPa。

圖1 氧化鐵的主要結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分

3 熱軋機(jī)除鱗裝置的設(shè)計(jì)

圖2 噴嘴安裝傾角及總打擊力的分解

根據(jù)氧化鐵的形成結(jié)構(gòu)及除磷機(jī)理，軋機(jī)上的集管的設(shè)計(jì)尤為重要，特別是噴嘴的選型、安裝、噴射垂直高度和集管結(jié)構(gòu)的剛度很重要，鋼板表面氧化鐵高壓水除磷的布置裝置如圖猿所示，其中，E為噴嘴間距，為噴嘴噴射角，h2為垂直噴射距離，酌為噴嘴噴水偏轉(zhuǎn)角，茁為噴嘴前傾角。

圖猿 鋼板表面氧化鐵高壓水除磷的布置裝置

4 除鱗噴嘴理論打擊力的理論計(jì)算及要求

除磷打擊力計(jì)算公式

式中F——打擊力，MPa

0.05～0.08——推導(dǎo)系數(shù)

Q——在壓力P下每個噴嘴的流量，L/min

P——噴嘴進(jìn)水口壓力，kg/cm2

H——噴嘴出口至打擊面的垂直距離，mm

Φ——射流厚度夾角，一般為1.5°～2.5°

由此可知，除鱗打擊力與垂直噴射垂直距離關(guān)系很大，選好優(yōu)質(zhì)噴嘴也比較關(guān)鍵，同時也要關(guān)注噴嘴對水質(zhì)要求，系統(tǒng)水流量要保證每個噴嘴水量分布均勻。不應(yīng)過意追求除磷壓力的提升。

5 某寬厚板精軋機(jī)的高壓水除鱗優(yōu)化方案

根據(jù)所軋鋼板的規(guī)格的寬窄，高壓水除磷分為去寬噴集管和去窄噴集管兩種除磷。

（1）上除鱗噴射裝置（圖4）。上噴嘴采用LECHLER 682.765.27型號噴嘴，獲得較好噴射效果：打擊力可以提高到（0.30～0.33）N/mm2；疊加量得到改善：使用 22°除鱗噴嘴，疊加量達(dá)到（13～20）mm較理想值，水量布置有了明顯改善。

（2）下除鱗噴射裝置（圖5）。下噴嘴采用LECHLER 682.767.27型號噴嘴，獲得了較好噴射效果：打擊力可以到0.71 N/mm2的較理想打擊力。

6 小結(jié)

通過對高壓水除鱗的工作機(jī)理分析、除鱗噴嘴及集管部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討，在高壓水動力系統(tǒng)不改變的前提下，成功地對某厚板精軋機(jī)的除鱗系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)施投入運(yùn)行后鋼板表面質(zhì)量得到大幅改善，滿足工藝對鋼板表面的要求，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

圖4 上除鱗噴射裝置

圖5 下除鱗噴射裝置