寬厚板高壓水除鱗技術研究與應用

李克明,史曉麗

（1.青島理工大學2.萊鋼集團機械動力部山東萊蕪271104，3萊鋼股份能源動力廠山東萊蕪271104）

寬厚板高壓水除鱗技術研究與應用

李克明1.2,史曉麗3

（1.青島理工大學2.萊鋼集團機械動力部山東萊蕪271104，3萊鋼股份能源動力廠山東萊蕪271104）

高壓水除鱗系統用于清除坯料在加熱過程中產生的爐生氧化鐵皮和軋件軋制過程中產生的二次氧化鐵皮，進而提高鋼板的表面質量、減小軋輥磨損及提高鋼板的機械性能。通過對除鱗系統的研究，在供水系統不變的條件下，對除鱗系統末端集管的改造，調整噴嘴數量、噴嘴間距、噴嘴高度等參數，達到優化打擊力、疊加量、水量的目標。

高壓水除鱗;軋輥機;寬厚板;除鱗集管

1 前言

高壓水除鱗系統用于清除坯料在加熱過程中產生的爐生氧化鐵皮和軋件軋制過程中產生的二次氧化鐵皮，進而提高鋼板的表面質量、減小軋輥磨損及提高鋼板的機械性能。萊鋼4300寬厚板生產線高壓水除鱗系統主要由爐后除鱗和粗軋機除鱗、精軋機除鱗三部分組成。除鱗系統有3臺高壓除鱗泵，單臺泵流量265 m3/h。系統壓力32 MPa,工作壓力29 MPa，最大流量1000 m3/h。

2 存在問題

2.1 除磷后氧化鐵皮的存在

在實際生產過程中，爐后除磷鋼板表面殘留紡錘狀的氧化鐵皮，呈對稱兩端尖葉狀，由若干破碎小塊組成，呈灰黑色或者赤紅色。缺陷的中央位置通常出現一道白線，寬度一般為3~10 mm，長寬比約為7~10。缺陷的軋入深度較深，分布無規則，屬全面性的零散分布，有時僅出現在板寬的半邊，部分缺陷可能有短暫的連續性。缺陷以外的帶鋼表面很潔凈。此為典型的一次氧化鐵皮軋入缺陷。其原因是爐后除鱗箱工作不正常或使用單組除鱗導致一次氧化鐵皮除鱗不盡，及加熱爐氣氛不當或者鋼坯出爐溫度過低導致一次氧化鐵皮難以剝離。

粗精軋軋機除鱗后鋼板表面氧化鐵皮主要表現為斑馬狀分布，比較規則，有規律性，主要是由于高壓水疊加量偏小或無疊加量，高壓水不能覆蓋整個鋼板表面造成的。由于除鱗不凈造成成品氧化鐵皮壓入、麻點、麻坑等缺陷。

2.2 除磷集管的高度問題

軋機除鱗上集管安裝在導衛盒上，通過調整導衛盒的高度來跟隨調整上集管噴嘴的高度，由于該部位水汽、振動比較大，用于檢測噴嘴高度的編碼器，故障頻繁，而無法準確檢測高度，往往通過人工觀察確認高度。由于剝離板安裝尺寸不合適，往往造成剝離板擠壓軋輥，造成劃傷工藝事故。為了避免工藝事故的發生，帶來噴嘴高度的不穩定性。由于爐后除鱗高度不能調整，采取往復二次除鱗，無明顯效果。

2.3 打擊力和疊加量的不足

在除鱗過程中，打擊力及疊加量和水量是三個主要性能指標，其直接關系到除鱗質量的好壞。氧化鐵皮沒有去除干凈，主要是高壓水對鋼板表面氧化鐵皮的打擊力不夠。由于生產鋼種不同，清除氧化鐵皮時所需要的打擊力也不相同，合金鋼大于普碳鋼，而一些含Nb、Cr、高合金鋼氧化鐵皮非常黏而致密，需要有更高的沖擊力和水壓才能得到滿意地清除效果。高合金鋼表面氧化鐵皮除不凈更加明顯。

3 改造方案

氧化鐵皮的存在，使軋鋼過程中鋼材表面產生凹坑、麻點等多種缺陷。此外，氧化鐵皮壓入鋼板表面，還會增加清理工作量。麻坑過深、麻點面積過大，會造成廢次品，并且會加快軋輥的磨損。

由于寬厚板生產使用的原料比較厚，加熱時間比較長，形成氧化鐵皮也比較厚。目前萊鋼寬厚板生產線高壓水除磷系統設計壓力達到32 MPa左右，在寬厚板生產線中屬于領先水平，由于除鱗系統末端集管的高度、噴嘴的布置原因，造成除鱗不凈，沒有取得預期效果。因此，非常有必要對除鱗的末端集管、噴嘴進行改造。

在系統壓力達到要求的情況下，除鱗效果主要取決于打擊力和疊加量。

根據除鱗水打擊力的經驗公式

其中P——除鱗打擊力，

k——與除鱗水嘴型號。噴射角相關的常數，

p——除鱗集管末端壓力，

v——除鱗噴嘴流量，

h——除鱗水嘴到鋼板表面的距離即除鱗高度。

從以上公式可知，要提高除鱗系統打擊力，提高鋼板的表面質量主要應從以下幾個方面著手。

(1)提高k值，采用新型的除鱗噴嘴；

(2)提主除鱗泵壓力，縮短除鱗管道距離，從而提高集管末端壓力；

(3)提高除鱗噴嘴的流量；

(4)縮短除鱗水的噴射距離，即降低除鱗高度；

(5)提高單位面積鋼板除鱗時間，提高除鱗流量，即在除鱗時，鋼板運行盡可能慢一些。

重疊量的計算公式如下：

其中:D——重疊量，mm；

E——相鄰兩個噴嘴的間距，mm；

α——噴嘴的噴射角，°；

β——噴嘴的傾斜角,°；

γ——噴嘴相對噴水軸線的偏轉角,°。

通過以上兩個公式可以看出，高壓水打擊力與高度H的倒數平方成正比，而重疊量與高度H成正比。因此通過降低噴嘴到板坯的垂直距離既可以提高打擊力同時降低了重疊量，因此，在提高打擊壓力時，要同時考慮水量和重疊量兩大要素，在設計時盡可能使高壓水除鱗噴嘴接近鋼板表面。

3.1 爐后除鱗

爐后除鱗集管進行改造，通過加長噴嘴底座高度，調整除鱗高度由原來的150 mm調整為110 mm，提高打擊力。通過增加噴嘴數量由25個增加到30個，調整噴嘴間距由原來的108 mm調整為88 mm，保證噴嘴射流間疊加量合理。噴嘴型號采用現有噴嘴642.768.27，除鱗噴嘴的偏轉角和傾斜角仍為15°。

3.2 粗軋機除鱗

由于粗軋機除鱗對鋼板表面影響不明顯，僅通過設計安裝噴嘴高度標示裝置，對軋機剝離板進行結構改進，加寬噴嘴高度調整的范圍和準確性，上下集管保留目前結構，暫不進行改造。

3.3 精軋機除鱗，噴嘴型號重新選型，流量不變

盡量提高除鱗打擊力，保證除鱗效果，直接換用同樣流量的30°噴射角的最新除鱗噴嘴6P4.767.27和配套穩流器06S.456.1Y.00，噴嘴布置參數如下：

噴嘴型號：6P4.767.27

除鱗壓力：25 MPa

噴嘴間距：115mm

噴嘴數量：37件

傾斜角β：15°

扭轉角γ：15°

在除鱗壓力25 MPa條件下，對不同高度進行測算，數據如表1。

分析：打擊力大，重疊量合理。

3.4 設計安裝噴嘴高度調整標識裝置，并對剝離板結構進行改造

設計標示裝置，將導位盒的高度標示在軋機牌坊上，換完軋輥后能夠保證噴嘴高度滿足工藝的要求。同時，對剝離板結構進行改造，避免裝配或剝離板變形對軋輥造成的損傷。

表1 除鱗壓力25 MPa下不同高度參數表

3.5 對預填充閥的控制進行改造

除鱗時，軋機用水首先通過預填充閥進入到除鱗管道中，確保管道中一直充滿水，以在開啟除鱗水之前將水流對管道的沖擊力減至最小。預填充閥閥桿由于動作頻繁經常出現斷裂，造成停機。在生產過程中，預填充閥處于常開狀態，造成對鋼板表面溫度不均勻。特別是薄規格軋制造成板型翹曲。通過重新設計軋機預填充閥的邏輯控制，分規格對預填充閥進行控制，保證薄規格鋼板軋制時，預填充閥處于關閉狀態，保證鋼板的溫度，為板形控制創造條件。

4 效果對比

4.1 爐后除鱗

改造前后爐后除鱗效果見表1。改造前后噴嘴布置圖見圖1、圖2。

表2 改造前后爐后除鱗參數表

圖1 改造前噴嘴布置圖

圖2 改造后噴嘴布置圖

（1）該方案的打擊力為1.11 N/ mm2，比原來提高約48%；

（2）單根集管水量165 m3/h（即2751.2 L/min），水量比原來增大19.5%；

（3）相鄰噴嘴射流間疊加量為7.3 mm，合理。

4.2 精軋機除鱗

精軋機除鱗參數見表3。

分析：（1）該方案可達到的除鱗打擊力為0.7N/ mm2以上，比原來提高約25%；

（2）單根集管水量不變；

（3）相鄰噴嘴射流間疊加量為5.2~9.7 mm，合理；

改造后，除鱗效果將會取得明顯改善。滿足生產要求。

Research and Application of High-pressure Water Descaling Technology for Wide Heavy Plates

Li Keming1,2,Shi Xiaoli3

(1.Qingdao Technological University;2.Equipment Department of Laiwu Iron and Steel Group; 3.Energy Power Plant of Laiwu Iron and Steel Group,Laiwu,Shandong 271104,China)

Thehigh-pressurewaterdescalingsystemcanremoveironoxidescales formed in heating furnace and secondary oxide scales formed during rolling process,to improve the surface quality of steel plates,reduce roll wear and improve the mechanical properties of steel plates.By studying the descaling system and through modifying manifold header at the end of the descaling system and adjusting parameters such as the number, spacing and height of nozzles,the hitting power,superimposed amount and water amount were optimized without changing the water supply system.

highpressurewaterdescaling;rollingmill;wideheavyplate;descaling header

TQ085

B

1006-6764（2014）11-0065-04