摘? 要：高壓水除鱗系統(tǒng)在生產(chǎn)熱軋鋼工藝上是非常重要的系統(tǒng)組成。就是因?yàn)楦邏核[系統(tǒng)的重要性，所以必須要深入了解對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)應(yīng)用點(diǎn)的研究。在本篇文章中，側(cè)重研究高壓水除鱗系統(tǒng)的各個(gè)應(yīng)用點(diǎn)，這些應(yīng)用點(diǎn)是高壓水除鱗系統(tǒng)組成中必要的部分。為此，對(duì)高壓水除鱗系統(tǒng)的原理以及高壓水除鱗系統(tǒng)的各部分組成和其中功能應(yīng)用點(diǎn)進(jìn)行深入研究分析，只有深入透析其中的各部分應(yīng)用點(diǎn)，才能進(jìn)而有效的去應(yīng)用高壓水除鱗系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：高壓;除鱗系統(tǒng);原理;應(yīng)用

高壓水除鱗系統(tǒng)通常放在鋼廠的熱軋生產(chǎn)線上，以去除因鋼坯表面加熱而產(chǎn)生的氧化皮（通常稱為鱗）。除鱗技術(shù)已經(jīng)通過(guò)兩個(gè)步驟發(fā)展為當(dāng)前的高壓水除鱗：機(jī)械除鱗和爆炸除鱗。目前，高壓水除鱗在高壓熱軋鋼生產(chǎn)過(guò)程中的技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，并且已經(jīng)基本成熟。各種科研機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)單位和生產(chǎn)單位通常都知道將此技術(shù)應(yīng)用于工程實(shí)踐中。不斷的改進(jìn)導(dǎo)致了這項(xiàng)技術(shù)的飛速發(fā)展。隨著國(guó)家節(jié)能低碳減排技術(shù)要求的不斷提高，為了盡量達(dá)到相同的節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新要求，降低能耗已逐漸成為各不同行業(yè)節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新的主要技術(shù)突破口和方向之一。因此，在保證達(dá)到相同的除鱗技術(shù)質(zhì)量的必要前提下，如何有效的進(jìn)行高壓水除鱗系統(tǒng)的應(yīng)用問(wèn)題，已成為未來(lái)科學(xué)研究和應(yīng)用發(fā)展的重要趨勢(shì)。

在熱軋鋼鐵的生產(chǎn)上，高壓除鱗系統(tǒng)的除鱗泵對(duì)水加壓，同時(shí)剝落了基材，并離開(kāi)了坯料表面。經(jīng)過(guò)沖刷后，達(dá)到去除氧化鐵皮的目的[1]。因此，其能否有效運(yùn)行直接影響除鱗效果，并影響熱軋鋼生產(chǎn)質(zhì)量。高壓泵性能決定著整個(gè)除鱗系統(tǒng)的工作能力和效率。目前主要由柱塞泵和高壓離心泵組成。柱塞泵和離心泵各有其優(yōu)缺點(diǎn)。選擇哪種泵更合理，主要取決于諸如軋機(jī)生產(chǎn)的鋼的類型。因?yàn)閮蓚€(gè)泵具有獨(dú)特的特性，其中柱塞泵效率很高，安裝量小，組合靈活方便，操作維護(hù)簡(jiǎn)單;離心泵具有安裝面積小，流量大，易損件小的優(yōu)點(diǎn)。由不同的泵組成的水除鱗系統(tǒng)也不同，組成系統(tǒng)也有自己的特點(diǎn)。對(duì)于停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)的泵站來(lái)說(shuō)，柱塞泵較為適合，在空轉(zhuǎn)狀態(tài)下泵空轉(zhuǎn)時(shí)泵電機(jī)的功耗僅為總負(fù)載的百分之十左右，從而節(jié)省了能源并降低了生產(chǎn)成本。對(duì)于大多數(shù)時(shí)候需要連續(xù)高壓水供應(yīng)的泵站，多級(jí)高壓離心泵更為合適。如果高壓水系統(tǒng)不需要高壓水，則泵電機(jī)的功耗約為滿負(fù)荷的百分之五十。

一、高壓水除鱗系統(tǒng)的研究

由于高壓水除鱗系統(tǒng)具有免維護(hù)的優(yōu)勢(shì)，因此通常無(wú)需更換過(guò)濾器元件。如果壓力差在設(shè)定的觸發(fā)壓力差之內(nèi)，則可以自動(dòng)進(jìn)行反沖洗。但是，在實(shí)際操作中，自清潔過(guò)濾器還會(huì)定期清潔過(guò)濾器元件和過(guò)濾器的內(nèi)壁，以確保安全有效地運(yùn)行。爆破層的效果主要體現(xiàn)在恒定高溫壓力下，高壓水迅速滲透到氧化層表皮之間的薄層間隙和氧化層表皮與基材之間的薄層間隙中，在恒定高溫高壓條件下迅速受熱蒸發(fā)，形成具有爆炸力并具有破壞性的氧化層表皮。沖擊力主要體現(xiàn)在從坯料噴嘴內(nèi)部噴出的水流高壓泵中水射流直接撞擊到了坯體材料的皮表面，高壓泵中水射流的化學(xué)動(dòng)能迅速改變轉(zhuǎn)化電能為壓力脈沖，形成強(qiáng)大沖擊力，直接使其作用于坯料氧化皮上并直接破壞了坯料氧化皮。工程中所應(yīng)用的各種高壓水除鱗噴嘴因其設(shè)計(jì)應(yīng)具有特定的前凸后傾角。在通過(guò)減少施加后坐力的運(yùn)動(dòng)能量達(dá)到損失的程度同時(shí)，清除了破碎的氧化皮，不再殘留在坯料表面上并回滾到坯料中。目前，除鱗機(jī)理的研究基本上是在定性分析的水平上，對(duì)于各種除鱗機(jī)理的有效性尚無(wú)定量的判斷。研究表明，只能用數(shù)學(xué)公式計(jì)算沖擊力。因此，對(duì)于當(dāng)前高壓水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用指標(biāo)，國(guó)內(nèi)外有關(guān)單位一般只能使用單位面積的力，即待評(píng)估的表面壓力。

二、多級(jí)離心式除鱗泵在高壓水除鱗系統(tǒng)的應(yīng)用

離心泵利用結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)，軸向和徑向推力將隨之變化而改變。為了保證更高的推力平衡和更高的效率，它可以有效地防止高壓除鱗泵的過(guò)度散熱，并有效降低設(shè)備的運(yùn)行成本。如果系統(tǒng)不需要進(jìn)行除鱗，則在泵重新填充蓄能器之后泵運(yùn)行的時(shí)間越長(zhǎng)，并排出泵內(nèi)循環(huán)形成的熱水。但是，有效地進(jìn)行熱量傳導(dǎo)，使機(jī)殼達(dá)到溫度不要太高，最小流量閥由傳感箱在溫度和壓力參數(shù)的幫助下進(jìn)行控制。這不僅延長(zhǎng)了除鱗泵的使用壽命，而且節(jié)省了能源并減少了消耗。

三、最小流量閥在高壓水除鱗系統(tǒng)的應(yīng)用

最小流量閥也是高壓水除鱗系統(tǒng)的主要組成部分之一。高壓水除鱗系統(tǒng)中最小流量閥采用的線性流路比較簡(jiǎn)單，不僅壓力小，而且流量大，可以有效減少渦流現(xiàn)象。先導(dǎo)采用氣動(dòng)或液動(dòng)控制方式，通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥，可以有效地控制閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)間，從而抑制高壓水的產(chǎn)生。在整個(gè)排水過(guò)程中，高壓調(diào)節(jié)器在確保有效排水方面起著非常重要的作用。因此，有效冷卻以防止泵內(nèi)燃燒或變形，維持系統(tǒng)壓力，并避免因各方面原因損壞除鱗泵的情況。

四、蓄能器在高壓水除鱗系統(tǒng)的應(yīng)用

一種是調(diào)節(jié)能量，第二種是平衡壓力，第三種是減輕系統(tǒng)沖擊。這樣，可以有效地降低泵的功率。該蓄能器包括高壓水罐和高壓氣罐[2]。現(xiàn)代除鱗泵站都使用與空氣和水直接接觸的蓄能器，其主要功能是吸收系統(tǒng)產(chǎn)生的水錘現(xiàn)象的三個(gè)點(diǎn)：調(diào)節(jié)高壓供水以平衡系統(tǒng)壓力。填充要求通常是系統(tǒng)壓力，如果未執(zhí)行除鱗，則流體為蓄能器。除鱗時(shí)為了平衡，大多數(shù)家用重型和紙板生產(chǎn)線都使用蓄壓器壓力調(diào)節(jié)和除鱗系統(tǒng)。由于系統(tǒng)使用儲(chǔ)能罐進(jìn)行儲(chǔ)能，因此可以使用低流量高壓泵來(lái)實(shí)現(xiàn)更大的除鱗流量。除鱗系統(tǒng)是一個(gè)問(wèn)題，但是該系統(tǒng)具有三種類型的高壓和高風(fēng)險(xiǎn)壓力容器：蓄能器，高壓空氣壓縮機(jī)和各種高壓閥。該系統(tǒng)很復(fù)雜，并且壓力容器已存儲(chǔ)。大量能量閥的故障給安全帶來(lái)了相對(duì)較大的隱患。壓力調(diào)節(jié)不便，對(duì)鋼種的適應(yīng)性相對(duì)較低。蓄能器和空氣壓縮機(jī)的組合結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，這也增加了操作和維護(hù)的難度。

五、最低液面閥與除鱗閥在高壓水除鱗系統(tǒng)的應(yīng)用

液位始終在設(shè)定范圍內(nèi)，以確保系統(tǒng)壓力。在自動(dòng)關(guān)閉工作狀態(tài)下，最低高壓液位控制閥為高壓?jiǎn)蜗蜷y，外部有積水合物可以直接進(jìn)入整個(gè)高壓泵的蓄能器，內(nèi)部有積水不能直接流出，從而有效避免了高壓蓄能器的內(nèi)部有積水，它可以防止關(guān)機(jī)時(shí)濺出水。除鱗閥主要分別安裝在除鱗傳動(dòng)系統(tǒng)的兩個(gè)控制器和端子上，并主要連接在除鱗泵的主進(jìn)出口和兩個(gè)蓄能器之間。除鱗閥通常是關(guān)閉的，預(yù)注水將注滿管道。當(dāng)除鱗閥打開(kāi)時(shí)，預(yù)填充閥自動(dòng)關(guān)閉，除鱗系統(tǒng)開(kāi)始噴涂，這樣高壓水去除了坯料表面的氧化皮。

變頻調(diào)壓高壓水除鱗系統(tǒng)具有調(diào)壓快，調(diào)壓范圍廣，方便安全，系統(tǒng)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn);適用于棒材，線材，窄帶鋼等熱軋生產(chǎn)線，鋼管用水量低?？勺儔毫φ{(diào)節(jié)高壓水除鱗系統(tǒng)的設(shè)備投資通常較高，但是使用成本（例如功耗，備件等）低于其他除鱗方法。這種壓力調(diào)節(jié)方法的工作原理是，在除鱗間隔期間，卸荷閥打開(kāi)，高壓泵在低壓且無(wú)負(fù)載的情況下運(yùn)行，從而節(jié)省了能源。這時(shí)，大部分水回流了，除鱗中仍有少量低壓水，以防止系統(tǒng)壓力上升時(shí)發(fā)生水擊[3]。從系統(tǒng)除鱗時(shí)，請(qǐng)關(guān)閉排水閥，系統(tǒng)壓力升至額定壓力，這時(shí)所有水都通過(guò)高壓管道，除鱗環(huán)和噴嘴被引導(dǎo)至鋼坯，以完成除鱗。使用變速調(diào)節(jié)器改變除鱗泵電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)，可以輕松地為除鱗壓力提供所需的流量，并且可以調(diào)節(jié)除鱗系統(tǒng)中的壓力以穩(wěn)定地啟動(dòng)除鱗泵。目的是在較寬的速度范圍內(nèi)，節(jié)約能源并減少設(shè)備磨損并降低運(yùn)營(yíng)成本?？紤]到熱軋除銹工藝和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的要求，變頻器必須具有較高的控制精度，良好的驅(qū)動(dòng)特性，較大的輸出轉(zhuǎn)矩，防塵，耐腐蝕，強(qiáng)大的保護(hù)功能和實(shí)值監(jiān)控功能。

六、調(diào)速研究

通常情況下，軋制鋁型比一般軋制鍍鋅合金型的除鱗所需時(shí)間要長(zhǎng)。因此，通過(guò)大幅提升除鱗時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，實(shí)現(xiàn)了兩臺(tái)高壓水泵的連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。變頻器和高壓液力電流偶合器技術(shù)是目前解決此技術(shù)問(wèn)題的兩種主要方法[4]。變頻變壓器元件調(diào)速變壓系統(tǒng)由整流器、濾波器和逆變器等變頻器元件組成，主要是作用于變壓系統(tǒng)在真空時(shí)調(diào)速降低變壓泵的額定轉(zhuǎn)速，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的應(yīng)用目的。這是關(guān)于減少啟動(dòng)負(fù)荷并減少機(jī)械磨損。旋轉(zhuǎn)電機(jī)調(diào)速技術(shù)中使用的早期變頻器由于不成熟且成本較高而未能得到充分應(yīng)用。近年來(lái)，變頻器的成本已逐漸降低，并且除鱗系統(tǒng)的應(yīng)用在未來(lái)將逐漸增加。液力偶合器在調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的速度方面非常成熟，但很少在除鱗系統(tǒng)中使用。主要原因是變速調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)，并且不適合頻繁增加的除鱗系統(tǒng)的運(yùn)行條件并降低速度。與熱軋鋼板相比，后者的可變負(fù)荷調(diào)整時(shí)間間隔相對(duì)較長(zhǎng)，因此更適用于寬厚板生產(chǎn)線和鑄鐵軋機(jī)。同時(shí)，液力偶合器的調(diào)速具有節(jié)能效果低，操作精度低的問(wèn)題。因此，國(guó)外泵公司正在開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)快速更換的液壓耦合器，這些液壓耦合器專門(mén)用于調(diào)節(jié)除鱗系統(tǒng)的泵速。但是，其成本高于一般的國(guó)內(nèi)產(chǎn)品，實(shí)際應(yīng)用情況較少[5]。

七、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在高壓水除鱗系統(tǒng)的運(yùn)行中，各個(gè)部件能否有效運(yùn)行將影響運(yùn)行的安全性和效率，因此必須有效地加強(qiáng)運(yùn)行原理的知識(shí)積累，只有對(duì)其中的原理都能夠?qū)W習(xí)通透才能夠?qū)Ω邏核[系統(tǒng)進(jìn)一步維護(hù)。包括高壓噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)和高壓泵體內(nèi)部結(jié)構(gòu)等由大型高壓水除鱗設(shè)備系統(tǒng)部分組成的各種除鱗設(shè)備的設(shè)計(jì)研究工作得到了進(jìn)一步加強(qiáng)。在高壓水除鱗機(jī)理的研究中，關(guān)于各種高壓水除鱗機(jī)理的單值效應(yīng)尚無(wú)明確結(jié)論。為了進(jìn)一步提高高壓水除鱗技術(shù)的水平并探索該技術(shù)的適用性，有必要加強(qiáng)除鱗機(jī)理的研究。特別對(duì)冷卻效果的分析研究是高壓水除鱗技術(shù)飛速發(fā)展的研究重點(diǎn)。

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作者簡(jiǎn)介：

劉玉峰，男，1986.05.12，漢，河北唐山人，本科，研究方向：軋鋼。