熱軋產線高壓水除鱗系統優化改造

王效強

（萊蕪鋼鐵集團有限公司板帶廠，山東萊蕪 271104）

經驗交流

熱軋產線高壓水除鱗系統優化改造

王效強

（萊蕪鋼鐵集團有限公司板帶廠，山東萊蕪 271104）

為提高1 500 mm寬帶熱軋生產線高壓水除鱗系統的除鱗效果，對系統進行優化改造，重新對噴嘴進行選型，增強了高壓水對板坯表面打擊力，系統實現了離心泵、空壓機1用2備。優化后，除鱗效果得到改善，軋制速度得到提高，年產量達200萬t以上。

高壓水除鱗系統；噴嘴；集管；水流量

萊鋼1 500 mm寬帶熱軋生產線高壓水除鱗系統由2臺ZDS-350/200高壓離心水泵、2臺高壓空壓機、3臺蓄能器、除鱗箱、噴嘴、集管、閥門（噴射閥）管系及附屬設施組成。其運行狀態直接影響熱軋寬帶機械性能和表面質量，是寬帶生產的關鍵環節。噴嘴的選型、安裝布置、使用壽命是確保高壓除鱗系統穩定順行的瓶頸環節。為此，對噴嘴功能失效的原因進行分析，采取有效改造措施，提高其綜合性能，以保證生產順行。

1 高壓除鱗系統缺陷分析

2臺高壓除鱗泵并聯運行，單臺水泵設計供水量為350 m3/h，3個除鱗點噴嘴總流量即軋線最大用水量為583 m3/h。運行發現系統存在多項缺陷：

1）除鱗效果差。2）電耗指標超高。2臺除鱗泵1用1備，無法滿足生產工藝水量要求，需2臺泵并聯運行，每年造成電能浪費200多萬元。3）離心水泵、空壓機故障頻繁，閥門、噴嘴使用周期短，設備運行成本高，軋制節奏緩慢。4）若單臺水泵運行，只允許單點除鱗，不允許2點同時噴射除鱗，軋制1支鋼約需要6 min，每天產量在3 990 t左右，不能滿足生產線設計產量要求。

根據板坯打擊力控制理論，除鱗效果的好壞與打擊力的大小有直接關系，在整個系統壓力穩定的前提下，打擊力與噴嘴流量、噴嘴噴射角、集管到鋼坯表面的噴射距離有關。通過對粗除鱗、E1立輥除鱗、精除鱗3個除鱗位置的噴嘴噴射角進行充水測量，噴射角與原設計不符，實際噴嘴噴射角均大于設計噴射角，導致除鱗打擊力偏小。經現場測繪核實，粗除鱗集管和精除鱗噴嘴的噴射距離過大，導致爐后粗除鱗和精除鱗打擊力減小。

除鱗泵壽命短。板帶廠軋鋼用水是重復利用的濁環水，其懸浮物等雜質含量高，水質較差，現場工況不能滿足十級高壓離心泵運行條件。同時，軋線除鱗用水量大于水泵額定供水量，水泵始終處于大流量運行狀態，引起十級泵長軸撓性變性，導致葉輪口環磨損，水泵串壓失效，造成除鱗泵故障。同時，水壓波動大造成水流不穩，其蓄能用的空壓機頻繁啟動，故障率偏高。

2 高壓水除鱗系統改造措施

高壓水除鱗噴嘴與集管優化從兩方面入手：重新選定噴嘴；改變除鱗噴嘴在集管上的分布（排數、間距、數量等），集管的安裝位置、本身的參數調整（噴嘴外沿距鋼坯上、下表面距離調整，集管的內經、長度等優化）［1］。此次優化改造在原軋線進行，對集管改造只局限在噴嘴外沿距鋼坯上、下表面距離的調整。

2.1 噴嘴與集管優化改造

1）粗除鱗噴嘴改造。原噴嘴噴射角30°，流量為75 L/min。根據軋鋼工藝要求及相近裝備水平軋線的使用經驗，確定噴嘴規格選用萊克勒進口噴嘴，型號682.726.H7，噴嘴角度26°，流量63.64 L/min。噴嘴沿粗除鱗距鋼坯上、下表面由200 mm調整為140 mm；噴嘴間距70 mm；數量21個，均勻分布，有效除鱗寬度1 475 mm。高壓水流量分配：單集管80 m3/h，單排集管除鱗高壓水流量160 m3/h，雙排集管除鱗高壓水流量320 m3/h。噴射流量與打擊力成正比，在一定的壓力和流量下，噴嘴的噴射角對除鱗系統的打擊力影響較大。噴射角越小，噴射面積越小，噴射沖擊壓力越大。在噴嘴噴射角一定的情況下，噴射距離是噴射面積變化的唯一變量［2-3］。

2）E1立輥除鱗噴嘴改造。原噴嘴角度40°，流量為90 L/min。根據E1立輥除鱗區域軋鋼工藝要求，選用萊克勒進口噴嘴，型號645。噴嘴角度22°，流量39.6 L/min。噴嘴安裝距鋼坯上下表面由120 mm調整為100 mm；噴嘴間距70 mm；單排集管噴嘴數量21個；噴嘴的散射角2°～3°。高壓水流量單集管47.5 m3/h，除鱗高壓水流量95 m3/h。

3）精除鱗噴嘴性能強化改造。原噴嘴角度30°，流量為25.5 L/min。根據精除鱗區域軋鋼工藝要求，最終選用萊克勒進口噴嘴，型號606。噴嘴角度26°，流量35.5 L/min。噴嘴安裝位置距鋼坯上下表面200 mm，噴嘴間距76 mm。單排集管噴嘴數量20個，均勻分布，噴嘴有效除鱗寬度1 500 mm。高壓水流量單集管44.7 m3/h，單排集管除鱗高壓水流量89.5 m3/h，雙排集管除鱗高壓水流量179 m3/h。

高壓水除鱗噴嘴與集管優化前后3個除鱗點主要參數對照見表1。

2.2 動力源改造升級

由于除鱗噴嘴改造升級后，單臺高壓離心泵運行完全能夠滿足工藝要求。根據萊鋼熱軋鋼生產現狀，在原高壓水除鱗系統中新增加了1臺空壓機和1臺新型高壓離心泵，與原系統互為備用，同時，對原系統高壓離心泵進行了改造。目前高壓除鱗系統實現了離心泵、空壓機1用2備的可靠運行模式。

表1 3個除鱗點優化前后參數

3 改進效果

1500mm寬帶高壓水除鱗系統通過噴嘴、集管、動力源優化改造，設備運行穩定。除鱗泵運行實現1用2備，減少了1臺3 150 kW電機的日常運行。高壓水壓力波動僅在1.5 MPa左右，除鱗效果得到改善，由除鱗效果差引起的質量異議明顯減少。每支鋼軋制速度有由6 min減少至3 min左右，軋線產能得到有效釋放，年產量達200萬t以上。

［1］陳力，夏建國，周昌勇，等.高壓水除鱗裝置評述［J］.液壓與氣動，2001（7）：28-30.

［2］盛敬超.液壓流體力學［M］.北京：機械工業出版社，1985.

［3］李學通，杜鳳山，張健民.帶高壓水除鱗換熱的帶鋼粗軋過程溫度場數值模擬［J］.鋼鐵研究學報，2005，17（3）：39-41.

TG333

B

1004-4620（2013）01-0073-02

2012-11-27

王效強，男，1964年生，1986年畢業于山東冶金工業學校冶金機械專業。現為萊鋼板帶廠機動科工程師，從事機械設備管理工作。