中厚板高壓水打擊測試模塊設計、實踐與運用

陳偉

摘要：介紹了高壓水鋼坯除鱗的機理，探討了射流相關參數對鋼坯除鱗效果的影響，分析了各參數之間的關系及合理取值，提出了新的理論計算公式和方法，可為高壓水除鱗系統參數設計及系統的改進提供參考。

關鍵詞：鋼坯除鱗；聚四氟乙烯；打擊測試模塊；設計；實踐；運用

在熱軋工藝中，鋼坯經加熱爐加熱后，因鋼坯表面與氧化性氣體直接接觸而氧化，表面會產生氧化鐵皮，俗稱板坯鱗皮。鋼坯表面的氧化鐵皮如不及時清除，不僅會損壞軋輥，而且氧化鐵皮還會軋入鋼坯表面，形成凹坑、麻面等表面缺陷，嚴重影響鋼材的表面質量。[1]高壓水除鱗系統是中板廠重要生產工藝設備之一。為適應中板新的產品大綱的要求，充分發揮中板廠高壓水除鱗生產能力，合理使用和維護高壓水設備，有效提升現有高壓水設備的最優打擊效果，使我們生產的鋼板得到最優的表面質量，提出增設高壓水打擊測試模塊設計和研究方案。

一、設計方案依據

中板廠由于產品大綱及工藝變化，軋線高壓水除鱗的使用維護狀況，已不能滿足生產對質量的要求。根據研究現有在線3個高壓水噴射部位使用和維護現狀，都沒有量化的在線檢測除鱗效果的檢測手段。本方案通過對粗除鱗箱、粗軋機除鱗以及精軋機的除鱗配置相應接近生產的模擬坯料，通過在線實時測試，使軋制線上的高壓水集管和噴嘴得到有效的監控和評估。

該項目完成以后，填補了中板廠高壓水在線測試空白，實現了定期對高壓水設備除鱗打擊能力和除鱗噴嘴覆蓋面和重疊量的量化評估，為高壓水系統壓力的調定和高壓水設備部件維護調整及更換提供評估依據，同時也為技術工藝提供鋼板表面質量提供原始的數據采集，提高中板廠鋼板的表面質量。

依據集團公司兄弟單位已有的類似經驗，結合中板廠多年來的實踐經驗，作為設計依據。

二、設計制作可行性方案

（一）改造預期目標

在現有高壓水設備保持不變的情況下，通過增加打擊測試模塊，使高壓水設備的打擊能力和有效打擊范圍得到量化監控，來指導高壓水設備的維護調整和高壓水工藝布置，滿足鋼板表面質量的要求。

1.設計打擊測試模塊，合理選擇模塊標準厚度

根據研究中板廠現有在線3個除鱗部位的能力范圍及現狀，合理設計模塊厚度范圍，實現仿真設計的最優化。現實生產中，粗除鱗箱高壓水集管的噴射對象是板坯，大多板坯厚度為220mm；粗軋機除鱗則是對粗除鱗工序后的板坯進行軋制，厚度范圍在90220mm；精軋機除鱗則是高壓水除鱗的最后一道工序，它的厚度范圍集中在3090mm這個范圍。我們知道集管噴嘴的高度直接就影響了高壓水打擊的重疊量和打擊能力，所以厚度的仿真尤為重要。本方案通過對現場鋼板厚度變化的比對，選定模塊測試的最佳厚度，來得到打擊測試的最真實的結果。

2.打擊模塊上下表打擊部位的選定

通過各部分除鱗集管的布置，可翻閱圖紙資料確定上下表打擊點的準確位置，但考慮在線情況的復雜性，要求把打擊模塊部位適當放大一些，確保打擊測試部位測試結果清晰，滿足辨別要求。

3.建立規定高壓水噴射測試的常態化

①每次計劃檢修恢復生產前測試；

②長時間停產恢復生產前測試；

③更換高壓水主要部件后恢復生產前測試；

④更換支承輥恢復生產前測試。

（二）設計制作所需材料

打擊測試模塊結構分為模塊本體、測試部位鑲嵌塊、壓板三個部分。

1.測試模塊本體

測試模塊本體一般采用板坯和鋼板來制作，要求板坯不平度達5mm以下，鋼板不平度達3mm以下，具備有較大的抗彎剛度。

2.測試部位鑲嵌塊（材料聚四氟乙烯）

3.壓板采用45#鋼加工，鉆沉空以備固定安裝

三、高壓水打擊測試模塊的結構設計實施

經過設計、采購材料在集團內部施工安裝，完成打擊模塊的研制，2015年7月投入生產使用。

四、高壓水打擊測試模塊實踐與運用

高壓水打擊模塊分兩個模塊，分粗除鱗裝置、粗軋共用模塊和精軋打擊模塊，兩塊模塊尺寸規格分別為220*1810*4000和90*2500*4000。打擊模塊主要用于辨識測試高壓水除鱗效果，測試結果分為“合格”、“不合格”兩種，（規定技術科和機動科為試驗結果評判部門；軋鋼車間保管、維護），“合格”的評判標準為高壓水模塊被打擊的深度、重合度以及覆蓋面，如圖：

測試合格標準為：（1）每道測試口的頭尾位置沿鋼板橫向投影相連接；（2）測試口深度一般在2mm以上；（3）測試口頭尾投影重合部位5mm15mm。

每次檢修超過8小時或停產，開軋前必須進行高壓水打擊測試，如測試結果為“不合格”需由機電車間檢查高壓水除鱗系統，包括水壓、噴射角度、高度、以及噴嘴等，直至測試“合格”后才能進行軋鋼。每次測試“合格”后，需拍下模塊測試部位形貌的照片，用以測試檔案存儲備案。

五、結論

通過對高壓水打擊測試模塊的研制，填補了中板廠高壓水在線測試空白，實現了定期對高壓水設備除鱗打擊能力和除鱗噴嘴覆蓋面和重疊量的量化評估，為高壓水系統壓力的調定和高壓水設備部件維護調整及更換提供評估依據，從2015年7月2017年6月的投入使用大大提升了高壓水設備使用的效能，確保鋼板表面質量的穩步提升。

參考文獻：

[1]丁玉光.磨料高壓水除鱗系統設計研究[J].鋼鐵，2003（02）.

[2]黃先球，盧鷹，楊大可，陳良.冷軋酸洗鋼板表面黑斑缺陷分析[J].鋼鐵，2005（05）.

[3]王東.水噴淋系統的研究[J].武漢工程職業技術學院學報，2001（02）.