点此下载——高压水除鳞系统在2250热轧线的应用

摘要：热轧高压水除鳞是利用水的急冷，使板坯表面氧化铁皮产生龟裂，进而依靠高压水产生的打击力去除板坯表面的氧化铁皮。介绍了邯钢2 250 mm热轧生产线中高压水除鳞系统的主要设备结构、工作原理及技术参数。高压水除鳞技术的应用为邯钢生产高质量的板带产品奠定了基础。

关键词：热轧；除鳞；氧化铁皮

l  前言

随着工业的发展，汽车和家电等行业的用户对板带质量的要求越来越高。作为热连轧中重要的除鳞工艺，经历了从过去的人工刷除，机械除鳞，低压除鳞直到今天的高压水除鳞。为获得高质量的板带产品，板坯表面氧化铁皮(FeO，Fe₂O₃)可分为一次氧化铁皮(也叫初次氧化铁皮)和二次氧化铁皮(也叫新产生的氧化铁皮)，板坯进入加热炉前和加热炉中进行加热生成的氧化铁皮称为一次氧化铁皮，这种氧化铁皮较厚、量多，附着力大，也最难消除。

二次氧化铁皮，即被加热后的板坯在轧制过程中与空气接触产生的新的氧化铁皮，这层氧化铁皮是在除掉一次氧化铁皮后产生的，较薄、量少，附着力较小，容易除掉。

高压水除鳞过程，就是利用水的急冷作用，氧化铁皮与板坯钢基产生温差，使板坯表面的氧化铁皮龟裂，进而依靠高压水产生的打击力去除板坯表面的氧化铁皮。

2  2 250 mm热连轧线高压水除鳞系统

邯钢2 250 mm热连轧除鳞系统主要由高压离心泵、高压蓄势器、最小流量阀、除鳞阀、除鳞喷嘴及配套润滑油站等设施组成。高压水泵向压力管路提供高压水，压力管路直接与除鳞阀和除鳞喷嘴连接，高压喷嘴向板坯表面喷射高压水以除鳞。为了保证压力稳定和瞬间流量，在压力管路上安装了高压蓄势器。在除鳞时，高压水由水泵和蓄势器提供。当除鳞阀关闭时，水泵向蓄势器补水，蓄势器的压力按照水泵压力曲线增加。从而保证板坯除鳞效果，并节省能量。

当压力达到最大值时，水泵的最小流量阀打开，约20％流量的水流向低压管路(用于冷却水泵)。蓄势器配有最低液位阀，在蓄势器水位达到最低位时自动关闭，可防止空气进入高压管路。除鳞阀配有连接低压水管路的旁路，在高压水打开之前，低压水先打开，预先填充集管，使管道中充满水，防止高压水泵打开时产生的压力瞬间冲击管道。同时为了防止低压管路与高压管路窜通，除鳞阀的旁路安装有单向阀和溢流阀。每台离心泵设有单独的润滑油站，润滑油站采用自动控温形式。除鳞泵和高压电机的每个轴承都配有油温检测，油泵为螺杆泵，主油泵与辅助油泵互为备用。

3  系统技术参数

高压水除鳞系统技术参数如下：

除鳞泵型号：ZDS360—200

额定流量：360 m³／h

额定压力：200 Bar

转速：2 985 r／min

功率：3 150 kW

泵效率：≥76％

轴封水泄漏量：5 m³／h

泵组外形尺寸：≤7．5 m×3．2 m

钢材的品种不同，所生成的氧化铁皮的厚度、附着力也不同，因此，所需除鳞的打击力大小也不同。除鳞系统所提供的打击力与喷嘴参数有如下函数关系：

            P=f(Q、P₀、H、a、d)

式中，P——打击力，kg／cm²；

    Q——喷嘴流量，L／min；

    P₀——喷嘴压力，kg／cm²。

在生产过程中，由于在线板坯数量的变化，导致各个阶段除鳞水量需求不断的变化，使整个水量消耗呈现有规律的曲线变化(见图1)。

4  主要设备结构及工作原理

4．1 ZDS除鳞泵

邯钢2 250 mm热连轧除鳞系统采用了ZDS除鳞泵，该泵采用对称布置叶轮的转子部件，由于各级叶轮所产生的轴向力相互抵消，在运转过程中泵腔内巨大的轴向力自动平衡而不需外加平衡机构或推力轴承。因此不需采用平衡盘或平衡鼓结构，就能使泵腔内巨大轴向力达到自动平衡；传统离心泵采用平衡盘或平衡鼓承受瞬时轴向力时，在泵腔未建立压力时，转子部件频繁左右移动，极易造成平衡盘和平衡鼓咬合烧死而断轴事故。同时在泵的末端设置了承受瞬时轴向力的推力系统，当泵组启动或停止时，其可承受足够大的瞬时轴向力以保证泵组稳定可靠运行。

轴封采用迷宫螺旋密封型式，保证其运行可靠性，延长使用寿命。泵的级间密封和平衡轴套都采用热套方式，各级密封环及中间密封套密封，在螺旋齿表面上镀硬铬来提高硬度。在压差大的部位加长密封环，尽可能地减少了级间的渗漏，和普通离心泵采用的单独机械密封或填料密封相比，密封效果更优；减小了维修频率，降低运行成本。

轴承采用强制润滑滑动轴承以及双面自动调正推力轴承，承受运转过程中所产生的径向力及瞬时轴向力。泵转子部件上的残余轴向力和泵启动瞬时的轴向力采用自动找正推力盘系统来承担，推力盘的润滑也采用滑动轴承，进行强制润滑，避免推力盘烧死的发生，保证推力承受系统安全稳定运行。

4．2最小流量阀

最小流量阀是保护泵的重要元件，为泵的安全运行提供了可靠的保证。最小流量阀一般安装于泵的出口端，泵正常运行时处于关闭状态。当泵的温度升至50℃以上时，通过温度传感装置，使电磁换向阀换向，打开最小流量阀，通过节流孔板，使高压水降压后排放，待泵的温度小于50℃时，电磁阀换向，通过气控系统，使最小流量阀重新处于关闭状态。如此循环反复，严格控制泵温小于50℃，保证了水泵的安全运行。

4．3最低液面阀

最低液面阀是泵和蓄势器之间的重要元件，是一种先导控制快关止回阀，它为气—水混合的高危系统提供了可靠的安全保障。在正常的工况条件下，始终处于开启状态。阀两端压力基本相同，电磁阀一直得电，克服活塞上端弹簧力使阀打开。一旦当主管路破裂或因其它原因系统迅速失压时，蓄势器瞬时释放巨大流量产生液动力使阀门在低压信号和低液位信号传出前克服气缸推力而瞬间关闭，从而防止可能发生的重大事故。

在常态下，最低液面阀是根据预设定的信号由电磁换向阀控制气缸动作，从而控制阀的启闭。当最低液面阀在接到信号之前没有关闭(或无先导控制)的情况下，阀门由蓄势器作用在阀杆园盘上的压力和弹簧力来保证闭合。同时可借助存在于阀杆及阀座间的液体及缓冲装置形成缓冲，以保护阀门。一旦阀门关闭且泵端压力低于蓄势器端压力，在泵运行至系统压力较接近蓄势器压力之前，它都不能打开。只有在系统压力和蓄势器压力平衡的条件下，阀门才可借助气缸的推力而打开(见图2)。

4．4反冲洗过滤器

反冲洗过滤器位于泵入口处，主要是为离心泵提供达到一定清洁等级的除鳞水。和一般过滤器不同的是反冲洗过滤器采用逆洗模式，每个过滤模组可单独进行逆洗，反冲洗由电机驱动，由压差开关控制；当一个过滤模组进行逆洗时，其它过滤模组继续正常过滤，不会影响到生产。逆洗下的污染流体由排污管排放，当所有过滤模组依次执行完成逆洗程序，则该过滤器恢复正常运行。清洗模式可选择内源反冲、外源反冲和空气辅助反冲。逆洗快速效率

较高，可实现持续供水(见图3)。

5  结语

作为热连轧中关键工艺之一，邯钢2 250 mm热连轧高压水除鳞系统采用了当前国际先进的除鳞技术，其优势必将在今后生产中得到发挥，为使热连轧生产出高质量产品起到重要作用。