高壓水除鱗系統的應用分析

摘? 要：高壓水除鱗系統在生產熱軋鋼工藝上是非常重要的系統組成。就是因為高壓水除鱗系統的重要性，所以必須要深入了解對系統的各個應用點的研究。在本篇文章中，側重研究高壓水除鱗系統的各個應用點，這些應用點是高壓水除鱗系統組成中必要的部分。為此，對高壓水除鱗系統的原理以及高壓水除鱗系統的各部分組成和其中功能應用點進行深入研究分析，只有深入透析其中的各部分應用點，才能進而有效的去應用高壓水除鱗系統。

關鍵詞：高壓;除鱗系統;原理;應用

高壓水除鱗系統通常放在鋼廠的熱軋生產線上，以去除因鋼坯表面加熱而產生的氧化皮（通常稱為鱗）。除鱗技術已經通過兩個步驟發展為當前的高壓水除鱗：機械除鱗和爆炸除鱗。目前，高壓水除鱗在高壓熱軋鋼生產過程中的技術應用非常廣泛，并且已經基本成熟。各種科研機構，設計單位和生產單位通常都知道將此技術應用于工程實踐中。不斷的改進導致了這項技術的飛速發展。隨著國家節能低碳減排技術要求的不斷提高，為了盡量達到相同的節能技術創新要求，降低能耗已逐漸成為各不同行業節能技術創新的主要技術突破口和方向之一。因此，在保證達到相同的除鱗技術質量的必要前提下，如何有效的進行高壓水除鱗系統的應用問題，已成為未來科學研究和應用發展的重要趨勢。

在熱軋鋼鐵的生產上，高壓除鱗系統的除鱗泵對水加壓，同時剝落了基材，并離開了坯料表面。經過沖刷后，達到去除氧化鐵皮的目的[1]。因此，其能否有效運行直接影響除鱗效果，并影響熱軋鋼生產質量。高壓泵性能決定著整個除鱗系統的工作能力和效率。目前主要由柱塞泵和高壓離心泵組成。柱塞泵和離心泵各有其優缺點。選擇哪種泵更合理，主要取決于諸如軋機生產的鋼的類型。因為兩個泵具有獨特的特性，其中柱塞泵效率很高，安裝量小，組合靈活方便，操作維護簡單;離心泵具有安裝面積小，流量大，易損件小的優點。由不同的泵組成的水除鱗系統也不同，組成系統也有自己的特點。對于停機時間較長的泵站來說，柱塞泵較為適合，在空轉狀態下泵空轉時泵電機的功耗僅為總負載的百分之十左右，從而節省了能源并降低了生產成本。對于大多數時候需要連續高壓水供應的泵站，多級高壓離心泵更為合適。如果高壓水系統不需要高壓水，則泵電機的功耗約為滿負荷的百分之五十。

一、高壓水除鱗系統的研究

由于高壓水除鱗系統具有免維護的優勢，因此通常無需更換過濾器元件。如果壓力差在設定的觸發壓力差之內，則可以自動進行反沖洗。但是，在實際操作中，自清潔過濾器還會定期清潔過濾器元件和過濾器的內壁，以確保安全有效地運行。爆破層的效果主要體現在恒定高溫壓力下，高壓水迅速滲透到氧化層表皮之間的薄層間隙和氧化層表皮與基材之間的薄層間隙中，在恒定高溫高壓條件下迅速受熱蒸發，形成具有爆炸力并具有破壞性的氧化層表皮。沖擊力主要體現在從坯料噴嘴內部噴出的水流高壓泵中水射流直接撞擊到了坯體材料的皮表面，高壓泵中水射流的化學動能迅速改變轉化電能為壓力脈沖，形成強大沖擊力，直接使其作用于坯料氧化皮上并直接破壞了坯料氧化皮。工程中所應用的各種高壓水除鱗噴嘴因其設計應具有特定的前凸后傾角。在通過減少施加后坐力的運動能量達到損失的程度同時，清除了破碎的氧化皮，不再殘留在坯料表面上并回滾到坯料中。目前，除鱗機理的研究基本上是在定性分析的水平上，對于各種除鱗機理的有效性尚無定量的判斷。研究表明，只能用數學公式計算沖擊力。因此，對于當前高壓水系統的設計和應用指標，國內外有關單位一般只能使用單位面積的力，即待評估的表面壓力。

二、多級離心式除鱗泵在高壓水除鱗系統的應用

離心泵利用結構上的優勢，軸向和徑向推力將隨之變化而改變。為了保證更高的推力平衡和更高的效率，它可以有效地防止高壓除鱗泵的過度散熱，并有效降低設備的運行成本。如果系統不需要進行除鱗，則在泵重新填充蓄能器之后泵運行的時間越長，并排出泵內循環形成的熱水。但是，有效地進行熱量傳導，使機殼達到溫度不要太高，最小流量閥由傳感箱在溫度和壓力參數的幫助下進行控制。這不僅延長了除鱗泵的使用壽命，而且節省了能源并減少了消耗。

三、最小流量閥在高壓水除鱗系統的應用

最小流量閥也是高壓水除鱗系統的主要組成部分之一。高壓水除鱗系統中最小流量閥采用的線性流路比較簡單，不僅壓力小，而且流量大，可以有效減少渦流現象。先導采用氣動或液動控制方式，通過調節節流閥，可以有效地控制閥門的開啟和關閉時間，從而抑制高壓水的產生。在整個排水過程中，高壓調節器在確保有效排水方面起著非常重要的作用。因此，有效冷卻以防止泵內燃燒或變形，維持系統壓力，并避免因各方面原因損壞除鱗泵的情況。

四、蓄能器在高壓水除鱗系統的應用

一種是調節能量，第二種是平衡壓力，第三種是減輕系統沖擊。這樣，可以有效地降低泵的功率。該蓄能器包括高壓水罐和高壓氣罐[2]。現代除鱗泵站都使用與空氣和水直接接觸的蓄能器，其主要功能是吸收系統產生的水錘現象的三個點：調節高壓供水以平衡系統壓力。填充要求通常是系統壓力，如果未執行除鱗，則流體為蓄能器。除鱗時為了平衡，大多數家用重型和紙板生產線都使用蓄壓器壓力調節和除鱗系統。由于系統使用儲能罐進行儲能，因此可以使用低流量高壓泵來實現更大的除鱗流量。除鱗系統是一個問題，但是該系統具有三種類型的高壓和高風險壓力容器：蓄能器，高壓空氣壓縮機和各種高壓閥。該系統很復雜，并且壓力容器已存儲。大量能量閥的故障給安全帶來了相對較大的隱患。壓力調節不便，對鋼種的適應性相對較低。蓄能器和空氣壓縮機的組合結構更加復雜，這也增加了操作和維護的難度。

五、最低液面閥與除鱗閥在高壓水除鱗系統的應用

液位始終在設定范圍內，以確保系統壓力。在自動關閉工作狀態下，最低高壓液位控制閥為高壓單向閥，外部有積水合物可以直接進入整個高壓泵的蓄能器，內部有積水不能直接流出，從而有效避免了高壓蓄能器的內部有積水，它可以防止關機時濺出水。除鱗閥主要分別安裝在除鱗傳動系統的兩個控制器和端子上，并主要連接在除鱗泵的主進出口和兩個蓄能器之間。除鱗閥通常是關閉的，預注水將注滿管道。當除鱗閥打開時，預填充閥自動關閉，除鱗系統開始噴涂，這樣高壓水去除了坯料表面的氧化皮。

變頻調壓高壓水除鱗系統具有調壓快，調壓范圍廣，方便安全，系統簡單等優點;適用于棒材，線材，窄帶鋼等熱軋生產線，鋼管用水量低。可變壓力調節高壓水除鱗系統的設備投資通常較高，但是使用成本（例如功耗，備件等）低于其他除鱗方法。這種壓力調節方法的工作原理是，在除鱗間隔期間，卸荷閥打開，高壓泵在低壓且無負載的情況下運行，從而節省了能源。這時，大部分水回流了，除鱗中仍有少量低壓水，以防止系統壓力上升時發生水擊[3]。從系統除鱗時，請關閉排水閥，系統壓力升至額定壓力，這時所有水都通過高壓管道，除鱗環和噴嘴被引導至鋼坯，以完成除鱗。使用變速調節器改變除鱗泵電機的轉數，可以輕松地為除鱗壓力提供所需的流量，并且可以調節除鱗系統中的壓力以穩定地啟動除鱗泵。目的是在較寬的速度范圍內，節約能源并減少設備磨損并降低運營成本。考慮到熱軋除銹工藝和現場環境的要求，變頻器必須具有較高的控制精度，良好的驅動特性，較大的輸出轉矩，防塵，耐腐蝕，強大的保護功能和實值監控功能。

六、調速研究

通常情況下，軋制鋁型比一般軋制鍍鋅合金型的除鱗所需時間要長。因此，通過大幅提升除鱗時的運轉速度，實現了兩臺高壓水泵的連續正常運轉。變頻器和高壓液力電流偶合器技術是目前解決此技術問題的兩種主要方法[4]。變頻變壓器元件調速變壓系統由整流器、濾波器和逆變器等變頻器元件組成，主要是作用于變壓系統在真空時調速降低變壓泵的額定轉速，達到環保節能的應用目的。這是關于減少啟動負荷并減少機械磨損。旋轉電機調速技術中使用的早期變頻器由于不成熟且成本較高而未能得到充分應用。近年來，變頻器的成本已逐漸降低，并且除鱗系統的應用在未來將逐漸增加。液力偶合器在調節旋轉機械的速度方面非常成熟，但很少在除鱗系統中使用。主要原因是變速調節時間長，并且不適合頻繁增加的除鱗系統的運行條件并降低速度。與熱軋鋼板相比，后者的可變負荷調整時間間隔相對較長，因此更適用于寬厚板生產線和鑄鐵軋機。同時，液力偶合器的調速具有節能效果低，操作精度低的問題。因此，國外泵公司正在開發和生產快速更換的液壓耦合器，這些液壓耦合器專門用于調節除鱗系統的泵速。但是，其成本高于一般的國內產品，實際應用情況較少[5]。

七、結語

綜上所述，在高壓水除鱗系統的運行中，各個部件能否有效運行將影響運行的安全性和效率，因此必須有效地加強運行原理的知識積累，只有對其中的原理都能夠學習通透才能夠對高壓水除鱗系統進一步維護。包括高壓噴嘴內部結構和高壓泵體內部結構等由大型高壓水除鱗設備系統部分組成的各種除鱗設備的設計研究工作得到了進一步加強。在高壓水除鱗機理的研究中，關于各種高壓水除鱗機理的單值效應尚無明確結論。為了進一步提高高壓水除鱗技術的水平并探索該技術的適用性，有必要加強除鱗機理的研究。特別對冷卻效果的分析研究是高壓水除鱗技術飛速發展的研究重點。

參考文獻：

[1]羅禎偉.多規格方坯高效節能高壓水除鱗系統的研究應用[J].南方金屬，2019，000（001）：14-16.

[2]楊小磊.中厚板軋機高壓水除鱗電氣系統的隱患分析與改進[J].冶金管理，2019，No.371（09）：104-105.

[3]史宏偉.高壓水除鱗系統在熱軋2250 mm的應用[J].包鋼科技，2019，v.45;No.197（05）：72-75.

[4]秦娜.高壓除鱗水罐液位不同步問題的解決[J].冶金動力，2020，No.243（05）：60-61+63.

[5]陳功彬，王萍.韶鋼中厚板生產線除鱗系統優化改進[J].寬厚板，2019，025（002）：38-40.

作者簡介：

劉玉峰，男，1986.05.12，漢，河北唐山人，本科，研究方向：軋鋼。