濟鋼2 500產線高壓水除鱗系統優化

王小水，陳龍芬，宋光鑫，宋長榮

（山鋼股份濟南分公司，山東濟南 250101）

經驗交流

濟鋼2 500產線高壓水除鱗系統優化

王小水，陳龍芬，宋光鑫，宋長榮

（山鋼股份濟南分公司，山東濟南 250101）

為提高除鱗能力，濟鋼中厚板廠對2 500產線高壓水除鱗系統進行優化改進。高壓水泵站采用分步改造漸進提壓，噴射區增加精除鱗噴管覆射寬度，降低上噴管噴射高度，高壓噴嘴進行了國產化設計。系統優化改進后，有效地提高了鋼板的表面光潔度。

中厚板生產線；高壓水除鱗；高壓水泵站；噴射區

濟鋼中厚板廠2 500產線目前在用高壓水除鱗系統為2004年投用，隨著產線產量的逐年提升和新品種板的開發，用戶對產品的表面質量要求越來越高，設備除鱗能力已不能滿足生產要求。因此，中厚板廠對原有高壓水除鱗系統進行優化改進，以提高除鱗能力來適應當前的生產。

1 高壓水除鱗系統存在的問題

1.1 系統主要設備組成

中厚板廠2 500產線高壓水除鱗設備包括：2套高壓泵組、2套蓄勢器裝置、1套低壓水罐裝置、3套液壓站、1套聯合油站、1套高位油箱裝置、3套全自動噴射閥組及預沖水閥組、1套除鱗箱及精除鱗噴射裝置、高壓低輸水管線及閥門等。

1）高壓泵組1用1備。每套由高壓離心泵、液力耦合器、電機及相應的檢測控制元件組成。離心泵的出口管路上設置了逆止平衡閥、電磁控制的液動錐閥及過熱閥組（循環閥組）。

2）蓄勢器裝置由2個高壓氣水罐、4個高壓氣罐（容積4 m3）、低液面閥組（1個低液面閥、2個手動閘閥、1個電磁分配器）、1臺高壓空壓機、6臺氣閘閥及相應的檢測控制元件組成。

3）低壓水罐裝置由10 m3水罐、氣動活塞閥、氣控裝置及相應的檢測控制元件組成。

4）高位油箱裝置用于事故狀態時，由于電機的轉動慣性，油液從高位油箱自流入潤滑管路，對各軸承進行強制潤滑，保護軸瓦。

這些設備中，由液壓站提供的液壓油用于控制噴射閥、耦合器的勺管油缸、過熱閥組、預充水閥組；潤滑站提供兩種潤滑油，一種為耦合器的工作油，另一種為耦合器、電機、離心泵的軸承潤滑油。

1.2 系統參數

除鱗系統能力：工作壓力16～18 MPa；工作流量300 m3/h。供水設備：高壓離心泵2臺，設計壓力18.5 MPa，電機功率2 300 kW。除鱗點：粗除鱗箱為單排1+1固定式，精除鱗為固定式。

1.3 系統存在的問題

1）系統壓力偏低，設備裝機容量制約系統提壓。

2）精除鱗噴管幅寬不足，2 000 mm以上寬副板邊部除鱗不凈；為了防止鋼板翹頭碰撞擋水板，設置擋水板高度較高，使上噴管噴射高度較高，從而降低了除鱗能力。

3）除鱗箱上集水管固定，不能根據坯料厚度變化改變噴射高度，致使軋制厚坯料時除鱗水重疊量不夠，產生條狀鐵皮；薄坯料噴射高度高，對鋼板打擊力不夠，鋼板表面鐵皮不能清除，導致大面積鐵皮壓入出現壓痕，部分鋼種坯面氧化鐵皮附著性強，單道次除鱗不凈。

4）對高壓水噴嘴無在線工況仿真，不能使噴嘴配置與現場匹配。

2 系統改造

結合高壓水除鱗系統的工況及工藝要求，對系統進行改造。

2.1 泵站提壓優化

高壓水泵站采用漸進提壓的方式對高壓水泵組進行設備分步升級改造，充分利用設備性能，把設備的潛能發揮到最大，同時保證泵組能安全穩定運行。

增加24 MPa、280 m3/h高壓離心泵和2 600 kW電機（地腳與原有電機相同）各1臺。現有2臺高壓離心泵除前、后段，其他部件全部更新，葉輪級數10級改為12級，壓力18.5 MPa提高到24 MPa，流量300 m3/h降低到280 m3/h。2臺電機增容到2 600 kW。耦合器、離心泵配套閥門、工作潤滑油站、液壓站及電控儀表等設備利舊。

1）利用原有設備安裝底座，完成舊泵電機拆除和新泵及電機安裝（包括潤滑液壓管路和高壓電纜），利用小修完成泵出口閥門移位接點、電機空轉試車和新泵聯動試車。

2）拆除的泵和電機送制造廠改造，改造后的泵和電機技術指標、安裝尺寸與新泵和電機相同。

3）第2臺舊泵和電機送制造廠改造后備用。改進過程中由于資金及設備制造周期不同的原因，使得改造后的水泵與電機沒能同時到貨。電機與新水泵功率不匹配，無法按常規方法進行泵站提壓。為了盡早地把系統壓力提高，應用了高壓水泵功率控制調速法解決了此問題，比計劃工期提前半年。

2.2 應用水泵功率控制調速法提壓

根據廠家提供的性能指標，高壓水泵出口壓力與流量成反比（非線性），而所需功率與壓力和流量的乘積成正比關系，因此要想使泵組滿足生產的需要，必須找到合適的運行工作點。建立了以提高泵壓力為目的、調速為主要方式的水泵功率控制運行模式，通過試驗，把高壓水泵的壓力提高到20 MPa，電機運行電流控制在安全范圍之內。

2.3 噴射區優化

增加精除鱗噴管覆射寬度，降低上噴管噴射高度，提高除鱗能力；改進除鱗箱，設置雙排噴管并可根據坯料厚度進行噴射高度調節，并對雙噴管的工作制進行優化，降低水量消耗實現坯料個性化除鱗。按照2 500產線現場工況，對各噴管高壓噴嘴進行實驗室打擊力仿真，優化噴嘴結構和運行參數，提高除鱗打擊力。

1）精除鱗上噴管改進。精除鱗上噴管安裝在精軋機的東側擋水板上，受噴管安裝位置的限制，上噴管除鱗寬度2 000 mm，使產線生產2 000 mm以上寬副板存在邊部除鱗不凈，影響寬規格板的開發；另外，為了避免鋼板翹頭對擋水板的碰撞，擋水板的中間旋轉鉸軸距鋼板表面較高，造成了上噴管噴嘴的噴射距離較遠，消弱了除鱗能力。改造后的噴射高度為260 mm，且實際噴射高度將隨著中間坯的厚度增加而減小，同時除鱗寬度增加了340 mm。

2）除鱗箱噴管進行重新設計，采用雙排集水管，上集水管升降式，下集水管固定式。上集水管升降采用電機—蝸輪蝸桿壓下，蝶形彈簧平衡機構，上集水管高度調節范圍150 mm；入口設置導衛裝置，防止坯料跑偏；設置雙層擋水鏈和反噴遮蔽噴嘴，防止廢水和鐵皮外濺。噴射高度顯示及控制：采用遠程傳輸實現遠程操作臺顯示坯料厚度；通過WICC畫面輸入、人工調整或二級計算機給定下一規格坯料厚度，自動調整噴射高度，保持不同規格坯料噴射高度相同。集水管上下行程限位有接近開關硬極限和編碼器軟極限兩種形式，接近開關和編碼器安裝設計要合理，確保限位準確并便于調整。同時根據生產現場實際建立相應工作制度：自動/手動；單噴/雙噴。

3）高壓噴嘴優化改進。由于除鱗過程及預充過程都會產生鋼板溫降問題，因此，需要尋找一種既能防止水錘發生，又能停止低壓預充水外排的噴嘴。經過與國內噴嘴廠家進行國產化攻關，經過反復試驗測試改進，解決國產噴嘴單向閥壓力損失及彈簧壽命等關鍵性技術難點問題，并成功應用。經過對比試驗證實，國產單向除鱗噴嘴單向閥改進前后打擊力提升15%，射流寬度提升10%。

3 結語

通過對中厚板廠2 500產線的高壓水泵的功率控制調速、精除鱗上噴管的增寬降高結構改造、除鱗箱對不同類型坯料的個性化除鱗，實現了高壓水除鱗系統優化改進。優化運行1a多，運行狀態優良，各項性能指標完全符合相關要求，其性能達到預期所需的技術指標和使用要求。高壓水系統優化改進后，有效地提高了鋼板的表面光潔度，減少麻點導致的鋼板改判20%以上；表面質量提升后，獲得市場認可，有效提升了接單能力。

TG333.1

B

1004-4620（2015）03-0065-02

2014-09-02

王小水，男，1972年生，1996年畢業于東北重型機械學院軋鋼機械專業。現為濟鋼檢修公司工程師，從事設備維護工作。