4300寬厚板除鱗系統優化

盧永

（興澄特鋼 江蘇江陰214400）

1 前言

興澄4300寬厚板生產線自2011年竣工投產，產品規格范圍為：厚度7mm～600mm、寬度1400mm～4150mm，主要產品有碳素結構鋼、合金結構鋼、船板、風電板、壓力容器鋼、橋梁鋼、管線鋼、海洋結構鋼、耐候腐蝕板、機械工程及模具鋼等。高壓水除鱗裝置是關系到鋼板表面質量的重要設備，其設計合理、運行平穩是影響產量、質量的重要環節。在生產過程中，鋼板加熱產生一次氧化鐵皮的去除、軋制時產生二次氧化的去除都是生產工藝的重要關注點，由此可見除鱗在工藝執行和質量控制中的突出位置［1］。

2 除鱗系統設計簡介

2.1 工藝流程

除鱗工藝流程參見圖1。

圖1 除鱗工藝流程

2.2 除鱗箱

除鱗箱安裝有兩套除鱗集管和一套反噴集管，除鱗集管分上除鱗和下除鱗，主要用于去除鋼板上下表面的一次氧化鐵皮（見圖2）。每根集管布置40個噴嘴，共160個噴嘴，噴嘴間距69mm，除鱗距離150mm，上集管安裝有升降機構，高度可根據來料厚度進行調整，下集管安裝于輥道之間，噴嘴與輥子上表面距離固定為150mm；反噴主要是形成水幕，封擋除鱗時沿鋼板表面噴出的除鱗水，保護除鱗箱周圍的環境，集管布置有20個噴嘴，間距130mm，集管高度固定。兩套除鱗集管原則上一用一備，但因品種結構多，氧化鐵粘附能力各異，可根據工藝要求同時開啟，保證一次氧化鐵的去除干凈。

圖2 除鱗箱集管布置形式

2.3 粗、精軋在線除鱗

粗軋機與精軋機機上除鱗系統設計相同，入口與出口都裝有除鱗集管及反噴裝置，前后設計形式一樣，呈對稱布置，根據軋制道次選擇開啟（見圖3）。上下集管分寬噴、窄噴，其中寬噴14個噴嘴，兩邊各7個，窄噴23個噴嘴，噴嘴間距117mm，當鋼板寬度不超過2700mm，只開啟窄噴，降低噸鋼水耗，當寬度大于2700mm時，寬窄噴同時開啟。反噴是機上除鱗的重要組成部分，其噴射角度與除鱗噴射角度相反，除鱗時同時噴射形成水幕，使除鱗水不沿著鋼板表面噴出，避免鋼板頭尾部溫度過低，產生黑頭或黑印影響鋼板質量，設37個噴嘴，間距117mm。上除鱗集管與反噴都安裝于上導衛板上，隨著上輥系的升降而動作，下集管安裝于機架輥與轉鋼輥道之間，位置固定（見圖4）。

圖3 軋機在線除鱗集管布置形式

圖4 軋機在線除鱗噴嘴布置形式

2.4 高壓水除鱗泵組

投產時裝機3臺除鱗泵組，后因生產需求，2013年新增一臺泵組，共四臺，三用一備。每臺泵組配備一臺型號為YBPYS710-4 4300kW 1500rpm 6000V電機，分高速與待速兩個運行模式，根據軋制節奏自動切換。當軋鋼時處于高速運行模式，轉速設定92%、系統壓力225bar，在軋鋼間隙時間，泵組自動切換成待速模式，轉速設定50%，系統壓力70bar。當在除鱗時，泵組狀態是高速模式、除鱗噴射閥打開、最小流量閥關閉；當不在除鱗狀態時，無論在高、低速模式，最小流量閥都處于打開狀態。

3 問題及原因分析

4300寬厚板軋機工程從熱調試至今，除鱗系統的運行遇到多種問題，主要有以下幾方面：

首先，除鱗時管路劇烈振動，經常發生除鱗管路法蘭密封漏水、除鱗軟管爆裂等故障；除鱗噴嘴封不住水，導致軋機上導衛有漏水，使鋼板上表面異常冷卻，影響鋼板質量，分析原因有三個：

1）經跟蹤、觀察，發現除鱗控制程序設定預充水閥打開后到除鱗閥開啟延時時間太短，預充水未全部充滿管路，管路內存有空氣，在除鱗水高壓沖擊下產生氣錘，導致管路劇烈振動，使管路管夾松動或斷裂、產生密封損壞、軟管爆裂等事故［2］。

2）噴嘴穩流桿鎖不住水，當關閉除鱗閥和預充水閥后，管道的余水會因重力繼續流出，產生漏水。

3）為解決余水漏出，更換成帶止回閥的穩流桿后，短期內效果較好，但穩流桿內的彈簧易斷裂，又產生漏水，分析彈簧斷裂的原因有三，一是預充水壓力過高，其次為預充水閥啟閉過于頻繁，再者是生產線長時間停機停水后，管路內沒有余水，當開機送水后，部分空氣被止回閥鎖在管道內，除鱗時產生氣錘導致彈簧壽命急劇下降。

其次，鋼板的表面除鱗不干凈，產生大量氧化鐵皮嵌入、斑馬紋、凹坑、紅斑等現象，嚴重影響鋼板的表面質量與品相。隨著品種結構的調整，對鋼板的質量要求越來越高，因鋼板表面質量不好引起的質量異議及質量糾紛事件大幅增加，為改變這個被動局面，解決鋼板除鱗問題成為當務之急。經研究發現主要有五個原因：

1）噴嘴螺帽選型有缺陷，外螺帽頂部內六角槽口過深，干擾噴射扇形角，致噴射扇形打擊面未重合，造成除鱗盲區。

2）機上除鱗下集管噴射距離設計有缺陷，造成雖打擊力大，但打擊面未重合，有盲區。

3）當運行一段時間后，因管壁銹蝕及其它雜質造成噴嘴堵塞，影響除鱗效果。

4）板坯經除鱗箱一次除鱗時輥道線速度過快，導致板坯單位面積打擊時間過短，造成一次氧化鐵皮去除不凈。

5）當除鱗箱、粗軋、精軋除鱗同時開啟，流量增大，除鱗壓力下降明顯，打擊力得不到保證。隨著產能的釋放，軋制節奏加快，除鱗系統同時開啟已不可避免，故三臺除鱗泵已不能滿足生產需要。

最后，反噴效果差，影響鋼板頭尾質量。機上除鱗系統除鱗時，反噴封不住除鱗水，除鱗水沿著鋼板噴出，鋼板頭尾產生黑頭或黑印。經現場檢查及反復試驗，查明反噴集管與上噴射集管距離過短，反噴噴射角度過小，噴射力度與上除鱗沿鋼板反向后余力不能抵消。

4 改進措施

4.1 消除噴嘴漏水與管路振動

1）使用帶止回閥的穩流桿，彈簧是鎖壓的關鍵點，必須解決彈簧斷裂問題。穩流桿止回閥鎖壓最高為10bar，最佳工作壓力4bar，除鱗系統預充水原為13bar高壓濁環水，現改為6bar低壓濁環水，并在預充水主管路入口加裝減壓閥，把預充水壓力減至4bar。改進后，止回閥彈簧使用壽命達到要求，徹底解決了集管噴嘴漏水問題。

2）在有止回閥的前提下，把預充水控制閥常開，使管道始終充滿水，既不會漏水，又使管道一直保持者一定壓力，徹底解決了除鱗管路振動問題，減少了除鱗故障發生率。

3）從管理制度上完善，規定停水停泵超半小時復產準備時，除鱗系統必須在除鱗泵低速模式，手動預噴20s，排盡管內空氣，再恢復成自動狀態。

4.2 改進除鱗質量

1）優化螺帽選型，積極與廠家技術員及同行業專家溝通，對噴嘴外螺帽重新選型，使用外六角平口式螺帽，既便于拆卸，又徹底解決了因螺帽產生的除鱗問題。

2）下除鱗集管原設計噴射距離為160mm，既噴嘴噴射口至鋼板下表面的距離為160mm，打擊面重疊量不夠。經多次試驗，在不影響打擊力的條件下，把噴射距離調整到180mm（見圖5）。經過噴嘴扇形面重疊度理論模擬效果較好（見圖6）。

圖5 下噴射距離改進前后對比

圖6 改進后噴嘴扇形面重疊度理論模擬

3）針對噴嘴堵塞問題，首先確保水質合格；其次對除鱗水過濾器定期清洗、檢查，避免過濾網破損后繼續使用情況；再者利用定修時間，每6個月拆除所有噴嘴清洗檢查，利用高壓除鱗水沖洗管路，沖出銹蝕塊及其它雜質沉淀物，基本解決噴嘴堵塞問題［3］。

4）優化除鱗箱除鱗速度，原除鱗輥道線速度為2m／s，經過摸索試驗與參考同行業專家建議，現把線速度調整到0.8m／s，既保證了板坯的單位面積打擊時間，又避免了鋼板的過度溫降。

5）針對三臺除鱗泵不能滿足生產需求的現狀，新增一臺除鱗泵，現三用一備，完全滿足生產需要，保證了除鱗泵的切換周期，避免了因除鱗泵故障引起的產線停機事故。

6）對反噴集管進行技改，位置外移500mm、上移100mm，安裝在集水箱外側，支架固定在上導板上，反噴噴射角由原設計的15°增加到30°（見圖7）。保證反噴打擊力的基礎上，最大程度增加噴射扇形面的重合度，避免除鱗水從反噴扇形間隙噴出，管路利用原先高壓膠管連接，經驗證，使用效果較好，除鱗水外噴現象得到有效控制。

圖7 反噴改造前后對比

5 結語

高壓水除鱗系統是厚板分廠生產線的關鍵設備，是影響到生產節奏與鋼板質量的關鍵點。針對除鱗系統出現的運行故障問題和設計缺陷，分析了原因，提出了改進措施。目前，4300寬厚板除鱗系統運行穩定，結構合理，產生的表面質量問題明顯減少。