包钢轨梁厂高压水除鳞系统改进

包钢轨梁厂高压水除鳞系统改进

【摘要】本文简述了包钢轨梁厂高压水除鳞系统的发展过程，结合实际重点介绍了百米重轨生产线高压水除鳞系统中喷嘴的选

型和布置设计原则、管路改进措施，并对旧线改造中高压水除鳞系统提出建议和注意事项。

【关键词】高压水除鳞系统；百米重轨生产线；喷嘴

0.前言

轧钢生产中由于在加热炉加热钢坯表面形成一层较厚且致密的

氧化铁皮，如果不能完全去除，在轧制过程被轧辊压入，经退火、矫直脱落后成品表面形成凸凹痕迹，严重影响产品表面质量。利用除鳞系统泵站提供的18～27mpa高压水，通过按一定距离和角度排列的特制高压除鳞喷嘴喷射到钢坯表面，经过冷却效应、龟裂效应、蒸汽效应和冲刷效应将氧化铁皮清除干净。

随着轧制技术的发展和产品质量的高要求，对除鳞技术和除鳞效果的要求也在不断提高；同时，近十几多年来，射流技术在中国有了飞跃的发展，对高压水除鳞技术的发展也起到了很大的推动作用，高压水除鳞的趋势向高压力、大打击力、钢坯温降小、节约能源及装备低故障率高寿命的方向发展。

现对包钢轨梁厂新、旧两条生产线除鳞系统中一些问题进行探讨。

1.包钢轨梁厂高压水除鳞系统介绍

1.1包钢轨梁厂旧线（25米重轨生产线）高压水除鳞系统

现有的高压水除鳞系统为1998年10月投入使用的，为950轧机前一次除鳞，仅考虑了钢坯加热后表面产生氧化铁皮的处理，轧制过程中轧件表面产生再生氧化铁皮没有考虑。使用除鳞泵三台（用2备1），电动机型号：y355l－4,315kw，1488r/min。

设备主机用途及技术性能：

（1）用五柱塞高压泵向除鳞喷嘴提供压力。

（2）除鳞压力≤25mpa。

（3）除鳞喷嘴数量：20个。

（4）进口管径ф121×6，出口管径ф83×11.5。

1.2包钢轨梁厂新线（百米重轨生产线）高压水除鳞系统

借鉴旧线经验，2005年建成了百米重轨生产线高压水除鳞系统。系统采用两次除鳞方案，因bd轧机及ccs轧机均需高压水除鳞且bd轧机与ccs轧机距离较远，故设2个高压水泵站。

一次除鳞泵房（bd1除鳞）除鳞泵三台（2用1备）,电动机型号：y315l1－4,160kw,1486r/min

设备主机用途及技术性能：

（1）用于向除鳞喷嘴提供高压水。

（2）除鳞压力≤25mpa。

（3）除鳞喷嘴数量：20个。

（4）进口管径ф121×6，出口管径ф83×11.5。

精轧除鳞泵房（ccs除鳞），除鳞泵三台（2用1备），电动机型号：y2－355l－6，250kw，980r/min。

设备主机用途及技术性能：

（1）用于向除鳞喷嘴提供高压水，除去坯料表面的氧化铁皮。（2）除鳞压力≤25mpa。

（3）介质温度≤75℃。

2.包钢轨梁厂（新线）高压水除鳞系统的改进

2.1高压喷嘴的结构及选型

高压水喷嘴是除鳞技术中关键元件之一，喷嘴的设计和选取在一定意义上决定了除鳞的效果，通常喷嘴是由过滤稳流器、喷嘴帽、喷嘴套及扁平喷嘴所组成。喷嘴采用椭圆形扁平喷射头结构，水的喷射角为扇形，扇形角为26°、30°、36°三种，也有采用40°扇形角的。一般喷嘴头都采用耐磨的硬质合金，使用寿命长。由于采用过滤器和稳流器的结构，具有单位面积上的打击力大，在喷射宽度方向的打击力分布均匀的特点。

喷嘴的主要参数有打击力、喷嘴流量、喷射角等，根据经验和有关的实验资料显示，喷嘴的选型应注意以下几方面的问题：

2.1.1喷嘴喷出高压水的打击力在水帘厚度上和在扇形面上的分布不是均匀的，水帘中间的打击力大，边缘的打击力小，同一中心位置越远离中心，打击力越小。高压水压越大，喷嘴的打击力越大。随着喷射距离的增加，喷嘴的打击力降低，而且降低的幅度较大。例如在系统压力为25mpa时，喷射距离150，200，250mm，对应的打击力约为1.00，0.67，0.50mpa。

2.1.2一个除鳞系统是由多个喷嘴组成。不同的喷嘴在不同压力

的情况下，喷射的流量也不同，所以喷嘴的流量和数量将直接影响到系统流量的选定。同型号喷嘴的流量与嘴前压力成正比。压力越大，流量越大。不同型号喷嘴的流量也不同，原因是不同喷嘴的嘴孔面积不同。

2.1.3为适应不同的工况要求，喷嘴一般都设计成几个不同的角度。喷射角不同，其所喷射的高压水覆盖的宽度就不同，在热轧钢坯除鳞中常用的距离150，200，250mm下，喷射角实际值与名义值的偏差为±3%，可以按喷射角的名义值进行系统设计。

2.2高压水除鳞的机理和喷嘴的布置

高压水除鳞的作用有：冷却效应、破裂效应、蒸汽效应和冲刷效应。它的工作原理是利用高压水喷出时产生的强大的冲击力和冲刷力、基体材料和氧化铁皮层冷却收缩率不同而产生的剪切力以及水渗入基体材料和氧化铁皮之间产生的蒸汽膨胀爆裂，使氧化铁皮破碎成小碎片并与基体表面迅速脱离，同时高压水按设定方向冲掉氧化铁皮。

根据高压水除鳞机理，高压喷嘴的布置如下：

2.2.1沿钢坯运动方向的布置，根据高压水除鳞机理的冲刷效应，沿钢坯运动方向，喷嘴应逆向倾斜布置。综合考虑冲刷效果和水流打击力的矛盾，借鉴在旧线除鳞装置上经验，喷嘴倾斜角选取15°。

2.2.2垂直钢坯表面高度的布置

有资料指出：喷嘴的打击力与喷射距离的二次方成反比，所以，在高度上喷嘴的布置应尽量缩短，以充分使用高压水的打击力，节

约能源。根据现场钢坯的实际情况，因为部分钢坯的头部有较大的翘起，同时考虑喷嘴喷射扇形的覆盖情况，选喷嘴与钢坯上下表面的喷射距离150mm；选择30°的扇形喷嘴。

2.2.3沿钢坯宽度方向的布置，考虑相邻喷嘴喷射的高压水重合，会产生相互干涉的现象。这将造成干涉部分的高压水相互撞击，抵消能量，大大降低打击力。所以必须避免干涉的发生。在喷嘴布置时，使每个喷嘴的椭圆长轴线与集水管的轴线，在同一方向上成同一夹角（即旋转角）。一般取此角为15°。

2.3除鳞系统管路改进

高压水除鳞系统属于高压、高危害工序，除鳞频率（下转第353页）（上接第330页）快，喷射阀启闭频繁，对系统管路造成的冲击和震动比较大，容易发生管路振动。针对高压水水锤产生的原因（当阀门开、关或水泵开、停造成流速的突然变化，则动能转变为弹性能，产生一连串的正负压力波，在管路中来回振动，这就是所谓的水锤。由此可见水锤的产生，一是由于外加驱动力的突然变化造成的，二是由于运动的液体速度突然变化造成的。）可以分析得到易出现震动的管路段为：（1）除鳞泵高压出口和除鳞喷射阀之间的主管路段；（2）喷射阀和除鳞箱之间的管路；（3）给喷射阀提供低压预冲水的低压管路。巨大的冲击和剧烈的振动会造成管路管夹损坏、管路开焊，固定连接螺栓断裂、支架开焊断裂或者底座的破碎失效，造成系统无法正常工作，中断生产。

通过分析改进了管路，使管路重心和形心更低，管夹固定更加牢