熱軋H型鋼除鱗工藝的研究與應(yīng)用

吳 杰

（首鋼長治鋼鐵有限公司設(shè)備處，山西 長治 046031）

高壓水熱態(tài)除鱗是H型鋼軋制前的一道必須工藝程序，它將有效除去從加熱爐里出爐高溫鋼坯表面的氧化渣（鱗皮），使鋼坯順利進入粗軋機。采用高壓水熱態(tài)除鱗工藝可以提高軋制型材的表面質(zhì)量，提高鋼材售價，增加經(jīng)濟效益，減少產(chǎn)品質(zhì)量投訴和訴賠，同時減少精軋工序?qū)l(wèi)、軋機孔型的磨損，減少軋輥的使用量及換輥次數(shù)，節(jié)約生產(chǎn)費用，消除了鋼材表面凹坑、麻點、氧化渣壓入等多種缺陷，增加產(chǎn)品市場競爭力。

首鋼長治鋼鐵有限公司（以下簡稱長鋼）60萬t/a中型H型鋼除鱗工藝的主要設(shè)備選型依據(jù)德國SMS MEER公司提供的生產(chǎn)節(jié)奏鋼材軋制程序表時間設(shè)計。主要設(shè)備配置有：高壓水站、除鱗裝置、除鱗環(huán)。為了穩(wěn)定高壓水壓力，高壓水站內(nèi)配置了3.3 m3的蓄能器。其中高壓水站內(nèi)的水泵將會產(chǎn)生21 MPa的水壓，并使高壓水通過不銹鋼管道輸往除鱗箱與除鱗閥。除鱗箱外形尺寸為3 000 mm×2 400 mm，裝有噴嘴的噴射環(huán)與固定除鱗箱內(nèi)的除鱗閥相連。另外，除鱗箱的鋼坯進口設(shè)有水簾和雙層鏈式簾。該除鱗裝置適用首鋼長治鋼鐵有限公司生產(chǎn)的150 mm×150 mm方坯和292 mm×205 mm×85 mm異型坯，由于不同斷面鋼坯需要不同的打擊面和打擊力，所以生產(chǎn)中在更換鋼坯型號時，除鱗環(huán)也要作相應(yīng)的更換。

1 高壓水除鱗系統(tǒng)工藝配置介紹

該高壓水除鱗系統(tǒng)產(chǎn)生高壓水，該系統(tǒng)除鱗裝置安裝在型鋼生產(chǎn)線加熱爐與第一架開坯軋機前間，系統(tǒng)包含主要設(shè)備有帶有吸入閥的高壓泵、水簾泵、空氣壓縮機、水箱、除鱗閥、蓄能器、過濾器及附件等，工藝流程詳見圖1。

圖1 高壓水系統(tǒng)工藝流程

2 高壓水除鱗系統(tǒng)技術(shù)性能

2.1 安裝位置

泵站安裝在高壓水泵站內(nèi)地面上，高壓蓄能器距離高壓水泵8 m以內(nèi)。

2.2 技術(shù)參數(shù)

1）高壓泵。工作壓力：21 MPa；高壓泵數(shù)量：3臺；每臺泵流量Q=110 L/min；高壓泵形式：三柱塞往復式。

2）水簾泵。工作壓力：7 MPa；高壓泵數(shù)量：1臺；水泵流量Q=77 L/min；高壓泵形式：三柱塞往復式。

3）蓄能器。設(shè)計壓力：22 MPa（有效容積3.3 m3）

4）空氣壓縮機。數(shù)量：2臺；工作壓力：21 MPa；排量：8.4 m3/h。

5）過濾系統(tǒng)。自動反沖洗過濾器：1臺；反沖洗過濾器：1臺；水箱裝置：12 m3；過濾能力：50 m3/h；過濾精度：80μm。

6）除鱗裝置。由除鱗箱、除鱗環(huán)、除鱗閥、高壓噴嘴、接頭、除鱗環(huán)、高壓軟管等組成。

7）噴嘴。噴嘴形狀與尺寸及其配置對耗水量以及水柱高度、角度、重疊量等關(guān)系密，噴嘴結(jié)構(gòu)對除鱗效果有直接關(guān)系。該系統(tǒng)噴嘴選擇紅寶石鑲嵌的噴頭1組12個，上面垂直4個噴嘴，下面垂直4個噴嘴，左、右面各水平2個噴嘴噴射高度150 mm，噴嘴上安裝過濾器，均勻布置，保證一定的噴射傾斜角和噴射水寬度，工作壓力21 MPa。

8）其他。該系統(tǒng)配有手動截止閥，液位檢測裝置，最低液面閥，氣動除鱗閥，氣動控制閥，安全報警裝置，壓力傳感器，手動操作箱，自動化集中控制系統(tǒng)等附件。

3 控制原理

1）水箱水位控制。在水箱的排污口安裝有液位壓力變送器，液位變送器輸出4~20 mA信號，PLC可根據(jù)水位信號實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)鎖和補水電動球閥開關(guān)控制。

2）管道泵控制。水箱水位高于工作水位（0.8 m），管道泵進水閥和出水閥處于開的位置；水箱水位低于故障水位（0.7 m），出水閥處于關(guān)閉位置。

3）高壓泵的控制：水箱水位高于工作水位（0.8 m），高壓泵進水閥和出水閥處于開的位置，水泵運行；水箱水位低于（0.7 m），系統(tǒng)壓力高于安全壓力22 MPa，高壓泵停止。

4）除鱗裝置控制。在型鋼生產(chǎn)過程中每軋制一根鋼坯時除鱗閥要開閉一次，當紅外探測議檢測到鋼坯時，PLC發(fā)出除鱗信號，除鱗閥打開；當紅外探測議檢測不到鋼坯時，PLC發(fā)出停止除鱗信號，除鱗閥關(guān)閉。除鱗后蓄能器內(nèi)水壓、水位下降并低于設(shè)定壓力時，此時高壓泵產(chǎn)生的高壓水向蓄能器補充高壓水，最終達到設(shè)定水壓和水位。

5）壓力保護。本系統(tǒng)有兩個壓力傳感器P1和P2，P1設(shè)定為21 MPa，P2設(shè)定為22 MPa。當壓力達到21 MPa時，循環(huán)閥打開；如果壓力繼續(xù)上升到22 MPa，則高壓水除鱗系統(tǒng)停機。

6）自動化聯(lián)鎖及生產(chǎn)工藝控制。新出爐的高溫鋼坯通過輸送輥道傳送并接近除鱗箱入口時，安裝在除鱗箱上進口的紅外探測儀檢測到高溫鋼坯并向控制系統(tǒng)發(fā)出要水信號，控制系統(tǒng)收到要水信號后立即發(fā)出給水信號。控制系統(tǒng)收到給水信號后以水簾水、除鱗水兩種水壓分別向水簾和噴射環(huán)供水，安裝在噴射環(huán)上的噴嘴以一定的偏角立即向中心高溫鋼坯噴射、打擊，在高壓水射流的沖蝕和剝離及熱效應(yīng)作用下，氧化渣（鱗皮）迅速從鋼坯表面脫落下來，被沖入渣溝內(nèi)，松動沒有掉下的少量鐵皮被除鱗箱出口的鐵鏈刮下。等鋼坯全部通過除鱗箱出口后，安裝在除鱗箱出口上的紅外探測儀檢測不到高溫鋼坯時發(fā)出停水信號，控制系統(tǒng)收到反饋的停水信號后立即停水。在系統(tǒng)不除鱗時，除鱗泵先為蓄能器補水，當蓄能器補水達到設(shè)定壓力（21 MPa）和水位后系統(tǒng)自動打開循環(huán)閥，電機處于低頻率運行，系統(tǒng)進入準備對下一根高溫鋼坯除鱗的工作循環(huán)。

4 水過濾及水質(zhì)要求

進入高壓泵前水質(zhì)有三道處理，第一道為自動反沖洗過濾器，過濾精度為100μm；第二道為水箱內(nèi)過濾器，過濾精度為80μm；第三道為反沖洗過濾器，過濾精度為80μm。

水質(zhì)要求：pH值為7~8；顆粒度為80μm；懸浮物（mg/L）為20~25；水溫≤35℃。

5 結(jié)語

該高壓水系統(tǒng)采用了高耐磨噴嘴，可以延長噴嘴使用壽命。噴頭傾斜均勻布置，保證除鱗效果并便于鱗皮收集。采用該工藝后改善了生產(chǎn)環(huán)境，減少了空氣中粉塵污染。大幅度降低了生產(chǎn)噪音，同時鋼材質(zhì)量滿足了市場要求。