秦柏巖

軋輥冷卻及除鱗導(dǎo)衛(wèi)裝置是粗軋機主要組成設(shè)備之一，它的性能好壞會直接影響冶金軋鋼廠成品板材的質(zhì)量。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，市場對板帶材的質(zhì)量提出了更高、更嚴(yán)格的要求，這不僅對軋機本體，而且對軋輥冷卻及除鱗導(dǎo)衛(wèi)裝置也提出更高的要求。除設(shè)置高壓水除鱗裝置以提高帶材的表面質(zhì)量以外，為改善軋鋼車間的工作環(huán)境還增加了煙塵抑制裝置，并增加封掃裝置和收集裝置。這在結(jié)構(gòu)設(shè)計上要求打破舊結(jié)構(gòu)形式，開發(fā)研制新結(jié)構(gòu)以滿足使用要求。

該裝置是在我公司以前完成設(shè)計制造的熱連軋機基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)的，是在總結(jié)現(xiàn)有國內(nèi)外同類設(shè)備使用情況和存在問題的基礎(chǔ)上，通過查閱參考國外技術(shù)資料，結(jié)合用戶的特殊要求設(shè)計完成的。此裝置結(jié)構(gòu)合理，它集工作輥冷卻、支承輥冷卻、煙塵抑制和高壓水除鱗于一體，功能齊全、性能可靠，代表了目前國際先進(jìn)水平和國內(nèi)領(lǐng)先水平。本文著重介紹和論述該裝置的結(jié)構(gòu)原理和設(shè)計方法。卻等5個部分組成。

下面對于各部分的功能特點分別進(jìn)行介紹：

（1） 提升液壓缸

提升液壓缸連接著支承輥平衡裝置和入、出口側(cè)導(dǎo)衛(wèi)架體，導(dǎo)衛(wèi)架體的下底板托住工作輥的刮板，隨著軋制道次的不同及板坯厚度的變化，整個導(dǎo)衛(wèi)架體在液壓缸的作用下調(diào)整高度，保證了除鱗噴嘴距板坯的額定高度，這樣就確保了最佳除鱗效果。

（2） 工作輥冷卻

入口和出口工作輥冷卻噴嘴的排布采用交叉布置，其目的是為了更好的達(dá)到工作輥冷卻的最佳效果（見圖1）。

（3） 煙塵抑制裝置

煙塵抑制主要是通過上下噴嘴噴出的水交錯形成水幕，軋制過程中產(chǎn)生的煙塵顆粒會被水包住一

1 結(jié)構(gòu)特點

該軋輥冷卻及除鱗導(dǎo)衛(wèi)裝置主要由工作輥冷同落下，從而達(dá)到抑制煙塵的作用。

（4）高壓水除鱗裝置

由于初生和二次氧化皮極大的損害了板材的表面質(zhì)量，不僅會影響軋制的質(zhì)量，而且會對軋輥造成嚴(yán)重的磨損。因此必須通過除鱗保證板材的表面質(zhì)量。本臺粗軋機根據(jù)用戶要求和工藝需要，僅在出口側(cè)設(shè)置了上下除鱗裝置。

高壓水除鱗是利用高壓水的冷卻效應(yīng)、爆破效應(yīng)、沖刷效應(yīng)、破碎效應(yīng)的共同作用來達(dá)到除鱗的目的。

在以上4種效應(yīng)中破碎效應(yīng)起到主要作用，除鱗的效果取決于破碎效應(yīng)發(fā)揮的效果，而破碎效應(yīng)的決定因素是高壓水對氧化鐵皮的打擊力的大小。

（5）除鱗高壓水收集和封掃裝置

當(dāng)板坯完成軋制后，噴出的下除鱗高壓水在收集罩內(nèi)經(jīng)多次折射，降低其水流的壓力后，從側(cè)處排水口排入地溝（見圖2）。

當(dāng)軋制過程中，噴出的上除鱗高壓水經(jīng)過板材的折射，連同氧化皮一起向外飛濺，這時封掃裝置噴出的水形成一道水墻，從而把除鱗水和氧化皮攔截下來，一同流入地溝（見圖3）。

收集和封掃裝置可以維護(hù)車間環(huán)境，保護(hù)操作者的人身安全。

2 參數(shù)計算

2.1 液壓缸

式中，P—液壓缸所承受重量（kg）；F—液壓缸壓

力（MPa）；S—缸內(nèi)徑截面積（m2）。

2.2 除鱗噴嘴

（1）噴嘴位置的選擇

除鱗噴嘴的排布方式有兩種：

①所有噴嘴以同一方向偏轉(zhuǎn)排列（見圖4）。

②所有噴嘴都向最近的外緣偏轉(zhuǎn)—即從板材中心向外排列噴射（見圖5）。

比較這兩種噴嘴排列方式，第一種為通用排列方式，大多數(shù)噴嘴都以此種方式排列；而第二種是最新排列方式，采用此種排列方式可使排水較快，并且易于控制板材導(dǎo)向，所以此次噴嘴按第二種方式排列。

圖2 除鱗高壓水收集裝置

圖3 除鱗高壓水封掃裝置

圖4 噴嘴布置方式1

圖5 噴嘴布置方式2

（2）除鱗集管和噴嘴的整體參數(shù)計算

高壓水除鱗設(shè)計的原則是試圖以最小的水量和最低的工作壓力達(dá)到較好的除鱗效果。要保證較好的除鱗效果，首先單個噴嘴的打擊力必須滿足除鱗要求。單個噴嘴的打擊力按如下公式計算：

式中，F(xiàn)—沖擊力（N）；ρ—介質(zhì)密度，ρ=1000kg/m3；Q—流速（m3/s）；kQ—大氣中減速系數(shù)，距離 200 mm，kQ=1，距離 300 mm，kQ=0．95；kV—流量系數(shù)，kV=0．85；g—重力加速度，g=9．8 m/s2；h—水頭壓力，h=P×102 m （P 為系統(tǒng)壓力 （MPa））。

射流截面積

式中，δ—噴嘴噴射出水流的厚度（mm）。則打擊力

在實際生產(chǎn)中，目前多數(shù)采用打擊力不變，總水量減少的原則來設(shè)定參數(shù)。由于高壓除鱗噴嘴已經(jīng)專業(yè)化和系列化，在設(shè)計過程中，應(yīng)首先根據(jù)所需的單位面積打擊力計算出噴嘴的流速，并根據(jù)此數(shù)據(jù)選擇噴嘴的型號，然后進(jìn)行噴嘴布局設(shè)計和系統(tǒng)總水量核算，經(jīng)優(yōu)化后最終確定最佳方案。

從實際應(yīng)用的結(jié)果來看，要保證較好的除鱗效果，打擊距離一般以50～250 mm之間為宜，在此范圍內(nèi)可以獲得較高的打擊力、較低的系統(tǒng)壓力和較小的系統(tǒng)流量。

在本裝置中，參數(shù)選擇如下：

2.3 水量計算

（1） 低壓水水量計算

低壓水包括軋輥冷卻水、支承輥冷卻水和煙塵抑制水。

式中，V總低—低壓水總水量（m3）；V軋輥—軋輥冷卻水量（m3）；V支承輥—支承輥冷卻水量（m3）；V除塵—煙塵抑制水量（m3）；n1—軋輥冷卻噴嘴數(shù)（個）；V1—單個軋輥冷卻噴嘴流量（m3）；n2—支承輥冷卻噴嘴數(shù)（個）；V2—單個支承輥冷卻噴嘴流量（m3）；n3—煙塵抑制噴嘴數(shù)（個）；V3—單個煙塵抑制噴嘴流量（m3）。

（2）高壓水水量計算

高壓水包括除鱗水和封掃水。

式中，V總高—高壓水總水量（m3）；V除鱗—除鱗水量（m3）；V封掃—封掃水量（m3）；n4—除鱗噴嘴數(shù) （個）；V4—單個除鱗噴嘴流量（m3）；n5—封掃噴嘴數(shù)（個）；V5—單個封掃噴嘴流量（m3）。

3 結(jié)語

此軋輥冷卻及除鱗導(dǎo)衛(wèi)裝置具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)、功能齊全、工作性能可靠等優(yōu)點，克服了現(xiàn)有同類裝置的缺點，已在我公司設(shè)計制造的熱連軋機組R2粗軋機中投入使用，取得了良好的應(yīng)用效果。