熱軋H型鋼除鱗工藝的研究與應用

吳 杰

（首鋼長治鋼鐵有限公司設備處，山西 長治 046031）

高壓水熱態除鱗是H型鋼軋制前的一道必須工藝程序，它將有效除去從加熱爐里出爐高溫鋼坯表面的氧化渣（鱗皮），使鋼坯順利進入粗軋機。采用高壓水熱態除鱗工藝可以提高軋制型材的表面質量，提高鋼材售價，增加經濟效益，減少產品質量投訴和訴賠，同時減少精軋工序導衛、軋機孔型的磨損，減少軋輥的使用量及換輥次數，節約生產費用，消除了鋼材表面凹坑、麻點、氧化渣壓入等多種缺陷，增加產品市場競爭力。

首鋼長治鋼鐵有限公司（以下簡稱長鋼）60萬t/a中型H型鋼除鱗工藝的主要設備選型依據德國SMS MEER公司提供的生產節奏鋼材軋制程序表時間設計。主要設備配置有：高壓水站、除鱗裝置、除鱗環。為了穩定高壓水壓力，高壓水站內配置了3.3 m3的蓄能器。其中高壓水站內的水泵將會產生21 MPa的水壓，并使高壓水通過不銹鋼管道輸往除鱗箱與除鱗閥。除鱗箱外形尺寸為3 000 mm×2 400 mm，裝有噴嘴的噴射環與固定除鱗箱內的除鱗閥相連。另外，除鱗箱的鋼坯進口設有水簾和雙層鏈式簾。該除鱗裝置適用首鋼長治鋼鐵有限公司生產的150 mm×150 mm方坯和292 mm×205 mm×85 mm異型坯，由于不同斷面鋼坯需要不同的打擊面和打擊力，所以生產中在更換鋼坯型號時，除鱗環也要作相應的更換。

1 高壓水除鱗系統工藝配置介紹

該高壓水除鱗系統產生高壓水，該系統除鱗裝置安裝在型鋼生產線加熱爐與第一架開坯軋機前間，系統包含主要設備有帶有吸入閥的高壓泵、水簾泵、空氣壓縮機、水箱、除鱗閥、蓄能器、過濾器及附件等，工藝流程詳見圖1。

圖1 高壓水系統工藝流程

2 高壓水除鱗系統技術性能

2.1 安裝位置

泵站安裝在高壓水泵站內地面上，高壓蓄能器距離高壓水泵8 m以內。

2.2 技術參數

1）高壓泵。工作壓力：21 MPa；高壓泵數量：3臺；每臺泵流量Q=110 L/min；高壓泵形式：三柱塞往復式。

2）水簾泵。工作壓力：7 MPa；高壓泵數量：1臺；水泵流量Q=77 L/min；高壓泵形式：三柱塞往復式。

3）蓄能器。設計壓力：22 MPa（有效容積3.3 m3）

4）空氣壓縮機。數量：2臺；工作壓力：21 MPa；排量：8.4 m3/h。

5）過濾系統。自動反沖洗過濾器：1臺；反沖洗過濾器：1臺；水箱裝置：12 m3；過濾能力：50 m3/h；過濾精度：80μm。

6）除鱗裝置。由除鱗箱、除鱗環、除鱗閥、高壓噴嘴、接頭、除鱗環、高壓軟管等組成。

7）噴嘴。噴嘴形狀與尺寸及其配置對耗水量以及水柱高度、角度、重疊量等關系密，噴嘴結構對除鱗效果有直接關系。該系統噴嘴選擇紅寶石鑲嵌的噴頭1組12個，上面垂直4個噴嘴，下面垂直4個噴嘴，左、右面各水平2個噴嘴噴射高度150 mm，噴嘴上安裝過濾器，均勻布置，保證一定的噴射傾斜角和噴射水寬度，工作壓力21 MPa。

8）其他。該系統配有手動截止閥，液位檢測裝置，最低液面閥，氣動除鱗閥，氣動控制閥，安全報警裝置，壓力傳感器，手動操作箱，自動化集中控制系統等附件。

3 控制原理

1）水箱水位控制。在水箱的排污口安裝有液位壓力變送器，液位變送器輸出4~20 mA信號，PLC可根據水位信號實現系統聯鎖和補水電動球閥開關控制。

2）管道泵控制。水箱水位高于工作水位（0.8 m），管道泵進水閥和出水閥處于開的位置；水箱水位低于故障水位（0.7 m），出水閥處于關閉位置。

3）高壓泵的控制：水箱水位高于工作水位（0.8 m），高壓泵進水閥和出水閥處于開的位置，水泵運行；水箱水位低于（0.7 m），系統壓力高于安全壓力22 MPa，高壓泵停止。

4）除鱗裝置控制。在型鋼生產過程中每軋制一根鋼坯時除鱗閥要開閉一次，當紅外探測議檢測到鋼坯時，PLC發出除鱗信號，除鱗閥打開；當紅外探測議檢測不到鋼坯時，PLC發出停止除鱗信號，除鱗閥關閉。除鱗后蓄能器內水壓、水位下降并低于設定壓力時，此時高壓泵產生的高壓水向蓄能器補充高壓水，最終達到設定水壓和水位。

5）壓力保護。本系統有兩個壓力傳感器P1和P2，P1設定為21 MPa，P2設定為22 MPa。當壓力達到21 MPa時，循環閥打開；如果壓力繼續上升到22 MPa，則高壓水除鱗系統停機。

6）自動化聯鎖及生產工藝控制。新出爐的高溫鋼坯通過輸送輥道傳送并接近除鱗箱入口時，安裝在除鱗箱上進口的紅外探測儀檢測到高溫鋼坯并向控制系統發出要水信號，控制系統收到要水信號后立即發出給水信號。控制系統收到給水信號后以水簾水、除鱗水兩種水壓分別向水簾和噴射環供水，安裝在噴射環上的噴嘴以一定的偏角立即向中心高溫鋼坯噴射、打擊，在高壓水射流的沖蝕和剝離及熱效應作用下，氧化渣（鱗皮）迅速從鋼坯表面脫落下來，被沖入渣溝內，松動沒有掉下的少量鐵皮被除鱗箱出口的鐵鏈刮下。等鋼坯全部通過除鱗箱出口后，安裝在除鱗箱出口上的紅外探測儀檢測不到高溫鋼坯時發出停水信號，控制系統收到反饋的停水信號后立即停水。在系統不除鱗時，除鱗泵先為蓄能器補水，當蓄能器補水達到設定壓力（21 MPa）和水位后系統自動打開循環閥，電機處于低頻率運行，系統進入準備對下一根高溫鋼坯除鱗的工作循環。

4 水過濾及水質要求

進入高壓泵前水質有三道處理，第一道為自動反沖洗過濾器，過濾精度為100μm；第二道為水箱內過濾器，過濾精度為80μm；第三道為反沖洗過濾器，過濾精度為80μm。

水質要求：pH值為7~8；顆粒度為80μm；懸浮物（mg/L）為20~25；水溫≤35℃。

5 結語

該高壓水系統采用了高耐磨噴嘴，可以延長噴嘴使用壽命。噴頭傾斜均勻布置，保證除鱗效果并便于鱗皮收集。采用該工藝后改善了生產環境，減少了空氣中粉塵污染。大幅度降低了生產噪音，同時鋼材質量滿足了市場要求。