高壓水熱態(tài)除鱗技術(shù)的分析與改進(jìn)_圖文

1、高壓水熱態(tài)除鱗技術(shù)的分析與改進(jìn)張建彬(長(zhǎng)沙礦山研究院 , 湖南 長(zhǎng)沙 410012摘 要 :闡述了高壓水熱態(tài)除鱗的基本機(jī)理 , 分析了近幾年國(guó)內(nèi)高壓水熱態(tài)除鱗技術(shù)的發(fā) 展及使用狀況 , 列舉了國(guó)內(nèi)高壓水熱態(tài)除鱗系統(tǒng)在使用中存在的問題 , 介紹了長(zhǎng)沙礦山研 究院在高壓水熱態(tài)除鱗系統(tǒng)方面所作的技術(shù)改進(jìn) , 。 關(guān)鍵詞 :熱態(tài)除鱗 ; 高壓水射流 ; 高壓泵 ; ;,熱軋鋼坯 , 當(dāng)鋼坯遇到高流速的射流時(shí) , 鋼坯表面氧 化鐵皮 (由里到外主要是 Fe O 、 Fe3O 4、 、 Fe 2O 3, 俗稱 鱗皮 因瞬時(shí)驟冷收縮而發(fā)生爆裂 , 在水射流的沖 擊下迅速?gòu)匿撆鞅砻婷撀?, 實(shí)現(xiàn)除鱗 。1 國(guó)

2、內(nèi)高壓水熱態(tài)除鱗技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著近幾年高壓水射流技術(shù)的不斷發(fā)展 , 以及 鋼廠發(fā)展的要求 , 國(guó)內(nèi)高壓水除鱗技術(shù)迅速發(fā)展起 來 , 高壓水除鱗逐漸代替了其他形式的熱態(tài)除鱗 , 成 為鋼廠熱態(tài)除鱗的主流 。 為了適應(yīng)鋼鐵行業(yè)發(fā)展的 要求 , 提高鋼材產(chǎn)品質(zhì)量 , 近幾年國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)紛紛 采取有效措施以提高產(chǎn)品質(zhì)量 , 提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng) 力 , 獲取更多利潤(rùn) 。因此大部分鋼鐵企業(yè)都新上了 高壓水除鱗生產(chǎn)線 。僅 20032005年 3年時(shí)間我 國(guó)就在熱帶 、 線材 、 棒材 、 中板等生產(chǎn)線上新增熱態(tài) 除鱗生產(chǎn)線近 200條 。 再加上之前國(guó)外進(jìn)口的高壓 水除鱗生產(chǎn)線 , 全國(guó)共有高壓水熱態(tài)除

3、鱗近 300條 。 根據(jù)國(guó)內(nèi)高壓水熱態(tài)除鱗生產(chǎn)線用戶反映 , 目前國(guó) 內(nèi)高壓水熱態(tài)除鱗生產(chǎn)線的性價(jià)比要優(yōu)于國(guó)外高壓 水熱態(tài)除鱗生產(chǎn)線 , 總體使用狀況良好 , 但在具體使 用過程中也存在某些問題 。根據(jù)調(diào)查顯示 , 這些問 題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 :(1 離心泵使用效率太低 , 維修成本過高 ;(2 往復(fù)柱塞泵在使用濁環(huán)水時(shí)高壓密封壽命 短 (12個(gè)月 , 更換不方便 , 且維護(hù)成本較高 ; (3 除鱗噴嘴使用壽命短 , 一般進(jìn)口噴嘴使用 壽命 3個(gè)月左右 , 國(guó)內(nèi)仿造國(guó)外噴嘴使用壽命 2個(gè) 月左右 ;(4 高壓噴嘴容易堵塞 , 影響除鱗效果 ;(5 系統(tǒng)控制還不夠完善 。2 高壓水熱態(tài)除鱗

4、生產(chǎn)線系統(tǒng)的改進(jìn)針對(duì)國(guó)內(nèi)高壓水熱態(tài)除鱗現(xiàn)狀 , 長(zhǎng)沙礦山研究 院高壓水射流技術(shù)研究所通過多年研究與開發(fā) , 引 進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù) , 對(duì)高壓水熱態(tài)除鱗系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè) 備加以改進(jìn) , 研究開發(fā)出了一套完整的高壓水熱態(tài) 除鱗系統(tǒng) , 工作平穩(wěn) 、 噪聲低 , 除鱗效率高 、 使用壽命 長(zhǎng) 、 維護(hù)費(fèi)用低和性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn) , 在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先 水平 。 并已推廣應(yīng)用到湘潭鋼鐵 、 衡陽(yáng)鋼管 、 江蘇華 西鋼鐵 、 泰國(guó)鋼鐵 、 天津鋼鐵集團(tuán) 、 河北宣化鋼鐵 、 成 都鋼管有限公司等近百家鋼鐵企業(yè) 。 該套系統(tǒng)主要 在以下幾個(gè)方面有所改進(jìn) :2. 1 性能穩(wěn)定的除鱗泵目前國(guó)內(nèi)高壓水熱態(tài)除鱗使用的除鱗泵大致

5、分 為離心泵與往復(fù)柱塞泵兩類 , 離心泵主要是通過轉(zhuǎn) 子與定子的擠壓產(chǎn)生高壓 , 雖能沒有高壓密封受損 的情況 , 但是離心泵工作的效率低 , 約為 75%, 耗電 大 , 使用一段時(shí)間后轉(zhuǎn)子與定子之間間隙由于磨損 會(huì)慢慢加大 , 壓力會(huì)越來越低 , 而且這種磨損情況一 般廠家沒有能力維修 , 維修成本極高 。往復(fù)柱塞泵 流量小 , 功率小 , 效率高 , 約為 96%, 但普通的柱塞 泵高壓密封很容易壞 , 密封壽命一般為 12個(gè)月 , 使用維護(hù)成本比較高 。 長(zhǎng)沙礦山研究院生產(chǎn)的高壓 柱塞泵引進(jìn)美國(guó)高壓泵新技術(shù) , 綜合國(guó)內(nèi)高壓泵生 產(chǎn)廠的技術(shù)并結(jié)合多年設(shè)計(jì)制造高壓泵的經(jīng)驗(yàn) , 去 粗取精

6、 , 研究開發(fā)出鋼廠熱 、 冷態(tài)除鱗專用 A 型系 列除鱗泵 (高壓泵壓力 2060MPa, 流量 1090 m 3/h 。 該泵采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) , 動(dòng)力端的曲軸 采用四點(diǎn)支承 , 增強(qiáng)了在交變載荷工作條件下抗沖I SS N 1671-2900 CN 43-1347/TD 采礦技術(shù) 第 7卷 第 4期M ining Technol ogy, Vol . 7, No . 4 2007年 12月 Dec . 2007 擊的能力 , 保證高壓泵運(yùn)行平穩(wěn) ?？朔艘蚴芰Σ?均而引起的磨損 。 高壓泵動(dòng)力端的運(yùn)動(dòng)部件采用了 強(qiáng)制潤(rùn)滑系統(tǒng) , 這種潤(rùn)滑方式優(yōu)于飛濺式潤(rùn)滑 。高 壓密封是由 5種軟硬不同

7、的密封材料組合而成的自 緊式密封 , 結(jié)構(gòu)形式新穎 。 在濁環(huán)水條件下 , 使用壽 命達(dá) 6個(gè)月以上 。該泵用于成都飛機(jī)公司切割機(jī) , 最高工作壓力 600MPa, 使用壽命達(dá) 12個(gè)月以上 。 2. 2 高壽命除鱗噴嘴 除鱗噴嘴是高壓水射流除鱗系統(tǒng)關(guān)鍵部件之 一 , 據(jù)了解 , 國(guó)內(nèi)高壓水除鱗噴嘴大部分采用進(jìn)口噴 嘴 , 不但價(jià)格高而且使用壽命短 , 濁環(huán)水時(shí)壽命 3個(gè) 月 , 因此使用成本高 噴嘴 , 使用濁環(huán)水壽命 2廠都使用濁環(huán)水 , , 導(dǎo)致壓力下降 , , 設(shè) 計(jì)選型時(shí) , 不斷提高泵的壓力等級(jí) , 選取大功率電 機(jī) 、 大流量泵來補(bǔ)償噴嘴磨損造成的能量消耗 , 這樣 造成系統(tǒng)成本

8、高 。 而長(zhǎng)沙礦山研究院研制的高壓水 射流除鱗設(shè)備采用的是自行研制的紅寶石鑲嵌噴嘴 (已獲國(guó)家專利 , 專利號(hào) :Z L01249728. 2 , 使用壽命 可達(dá) 2a, 而且價(jià)格也要比進(jìn)口噴嘴便宜很多 。 2. 3 獨(dú)特的高壓水過濾器目前 , 國(guó)內(nèi)外高壓水過濾器與噴嘴連接在一起 , 長(zhǎng)沙礦山研究院研制的高壓水過濾器安裝位置在除 鱗環(huán)之前的高壓水管上 。 該過濾器從入水口到高壓 泵這段管子是普通的無縫鋼管 , 隨著使用時(shí)間的增 加 , 內(nèi)表面腐蝕脫落 , 銹皮進(jìn)入過濾器沉淀下來 , 每 年大修時(shí)打開過濾器一端清洗一次即可 。 此結(jié)構(gòu)過 濾器解決了單個(gè)噴嘴堵塞而增加清洗次數(shù)的問題 , 高壓過濾器

9、出水端管道至除鱗環(huán)噴嘴都是采用不銹 鋼制作 , 不存在銹蝕問題 。而且該過濾器處于噴嘴 之前 , 高壓水進(jìn)入高壓過濾器后 , 水流速度減慢 , 這 樣就解決了三柱塞泵輸出水流的波動(dòng) 。 高壓水經(jīng)過 高壓過濾器后起到了穩(wěn)壓作用 , 噴嘴噴射水流無波 動(dòng) , 除鱗效果更好 。 2. 4 方便實(shí)用的除鱗環(huán)傳統(tǒng)的除鱗環(huán) , 采用普碳鋼管整體彎制而成圓 環(huán)狀除鱗環(huán) , 在圓環(huán)內(nèi)側(cè)焊接噴頭 , 兩圓管相接 , 很 難保證除鱗噴嘴的前傾角和旋轉(zhuǎn)角 , 從而使除鱗不 干凈 。 由于采用普碳鋼管作為原材料 , 并且采用兩 圓管相焊接的加工方式 , 使用時(shí)間稍長(zhǎng) , 就會(huì)出現(xiàn)除 鱗環(huán)穿孔 , 噴嘴脫落等故障現(xiàn)象

10、。針對(duì)傳統(tǒng)除鱗環(huán) 存在的缺點(diǎn) , 研制了一種采用鍛造不銹鋼塊 , 經(jīng)亞弧焊接加工而成的多邊形除鱗環(huán) (見圖 1、 圖 2 。 該除 鱗環(huán) (專利號(hào) :Z L0224313. 5 由于噴頭體是焊接于不 銹鋼板平面上 , 不僅前傾角和旋轉(zhuǎn)角定位方便 , 同時(shí) 焊接加工方便 , 從而保證了高壓水噴射角度準(zhǔn)確 , 大 大提高了鱗皮除盡率 , 并且使用壽命大幅提高 。圖 1 方坯除磷環(huán)圖 2 管坯除磷環(huán)2. 5 增強(qiáng)的控制系統(tǒng)高壓水熱態(tài)除鱗電氣控制系統(tǒng)對(duì)整套除鱗系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)順序控制與聯(lián)鎖保護(hù) ; 實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)與參 數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) , 便于操作人員掌握除鱗系統(tǒng)運(yùn)行情況 ; 提高系統(tǒng)的自動(dòng)化程度 , 減少操

11、作人員的勞動(dòng)強(qiáng) 度 。 針對(duì)國(guó)內(nèi)高壓水除鱗系統(tǒng)使用狀況及用戶要 求 , 長(zhǎng)沙礦山研究院高壓水所對(duì)除鱗系統(tǒng)的控制部 分在動(dòng)力配電 、 順序控制 、 設(shè)備的狀態(tài)檢測(cè) 、 參數(shù)檢 測(cè)與顯示 、 極限報(bào)警和自動(dòng)保護(hù)等方面做了很大的 改進(jìn) 。 2. 5. 1 水位控制通過液位傳感器控制補(bǔ)水電動(dòng)球閥的開閉來控 制水箱水位 , 當(dāng)水箱水位低于設(shè)定值 (低補(bǔ)水 由76 張建彬 : 高壓水熱態(tài)除鱗技術(shù)的分析與改進(jìn)P LC 控制打開補(bǔ)水閥門 (電動(dòng)球閥 ; 當(dāng)水箱水位高 于設(shè)定值 (高停補(bǔ) 時(shí)關(guān)閉補(bǔ)水閥門 ; 程序里還增加 了低停機(jī)保護(hù)以及水位高 、 低報(bào)警 , 如果由于補(bǔ)水閥 門故障不能正常打開或關(guān)閉 , 或者

12、管路中沒有水 , 觸 摸屏上將會(huì)顯示故障原因 。 當(dāng)水箱水位低于設(shè)定值 (低停機(jī) , 整個(gè)系統(tǒng)將停機(jī) , 從而保證系統(tǒng)不會(huì)由 于缺水而損壞除鱗設(shè)備 。 另外在高壓泵進(jìn)水前端還 增加了供水壓力傳感器 , 這是為了保證水經(jīng)過濾器 后不會(huì)因?yàn)檫^濾器堵塞而導(dǎo)致高壓泵缺水損壞高 壓泵 。2. 5. 2 油壓控制制 ,點(diǎn)壓力表 ,機(jī) 、 低報(bào)警 、 高報(bào)警 3個(gè)值 , 當(dāng)油壓低于或高于設(shè)定 報(bào)警值時(shí) , 觸摸屏上將會(huì)出現(xiàn)閃爍提示油壓偏低或 偏高 ; 當(dāng)油壓低于程序設(shè)定的最低值時(shí)整套系統(tǒng)將 會(huì)自動(dòng)停機(jī) , 從而有效保護(hù)高壓泵潤(rùn)滑部位各零部 件免受損壞 , 提高高壓泵使用壽命 。2. 5. 3 連鎖保護(hù)高壓水

13、除鱗系統(tǒng)是一套自動(dòng)化程度較高的設(shè) 備 , 正常情況下處于無人看守狀態(tài) , 聯(lián)鎖保護(hù)對(duì)保護(hù) 系統(tǒng)設(shè)備有著至關(guān)重要的作用 。針對(duì)這一特點(diǎn) , 系 統(tǒng)在編程中增加了各設(shè)備之間的聯(lián)鎖保護(hù)措施 。 比 如 , 系統(tǒng)啟動(dòng)和停止都是按照預(yù)先程序設(shè)定的順序 , 任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障或不滿足啟動(dòng)條件都會(huì)導(dǎo)致 啟動(dòng)失敗 , 同時(shí)在觸摸屏上顯示啟動(dòng)失敗原因 。另 外 , 設(shè)備在運(yùn)行過程中如果出現(xiàn)供水不足 , 缺水 , 油 壓過低 , 高壓水壓力過高等非正?，F(xiàn)象 , 整個(gè)系統(tǒng)將 會(huì)出現(xiàn)報(bào)警或停機(jī) , 從而有效保護(hù)系統(tǒng)設(shè)備 。 2. 5. 4 顯示界面過去高壓水除鱗系統(tǒng)編程比較簡(jiǎn)單 , 除了控制 柜上幾個(gè)按紐以及電壓

14、、 電流表外 , 觸摸屏上很少能 找到反映系統(tǒng)運(yùn)行狀況的參數(shù) , 系統(tǒng)運(yùn)行狀況不直 觀 , 對(duì)檢修和維護(hù)人員來說具有一定的困難 , 也很難 預(yù)測(cè)系統(tǒng)故障發(fā)生 。為了克服以上缺點(diǎn) , 方便用戶 維護(hù)與檢修 , 系統(tǒng)增加了操作畫面 、 報(bào)警畫面 、 工藝 流程圖 、 , 各參數(shù)都能在,3 高壓水熱態(tài)除鱗的發(fā)展與完善經(jīng)過多年的開發(fā)與研究 , 國(guó)內(nèi)高壓水熱態(tài)除鱗 技術(shù)已日趨成熟 , 基本取代了化學(xué)除鱗 、 機(jī)械除鱗以 及國(guó)外進(jìn)口除鱗設(shè)備 。隨著鋼鐵行業(yè)的進(jìn)一步發(fā) 展 , 為了保證鋼材產(chǎn)品質(zhì)量 , 越來越多的鋼廠都要啟 用除鱗生產(chǎn)線 , 高壓水熱態(tài)除鱗則在整個(gè)除鱗行業(yè) 中占了相當(dāng)大的比例 。因此 , 如

15、何進(jìn)一步提高高壓 泵密封 、 高壓噴嘴及其它系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命 , 在保 證系統(tǒng)功能可靠性的同時(shí) , 最低限度的降低系統(tǒng)及 使用維護(hù)成本 , 將是今后國(guó)內(nèi)高壓水除鱗系統(tǒng)研究 與生產(chǎn)的發(fā)展方向 。參考文獻(xiàn) :1劉壽華 , 成鵬飛 , 等 . 水射流技術(shù)在鋼鐵企業(yè)熱軋生產(chǎn)中的應(yīng) 用 J .礦業(yè)研究與開發(fā) , 2006, (Z L :6871.2成鵬飛 , 劉壽華 , 等 . 高壓水噴砂除鱗技術(shù)的研究與應(yīng)用 J .礦業(yè)研究與開發(fā) , 2006, (Z L :7275.(收稿日期 :2006-12-30 (上接第 35頁(yè) (2 #滑坡 , 在三級(jí)公路內(nèi)側(cè)修筑擋土墻 , 逐 級(jí)回填夯實(shí) 、 分級(jí)支擋 ,

16、 恢復(fù)二級(jí)公路路面至第一級(jí) 公路 , 同時(shí)建議對(duì) “ 凹 ” 部現(xiàn)有松散堆積體整平后灌 漿加固 ;(3 #滑坡 , 清除坡面上的松散堆積土 , 兩側(cè) 修筑排水溝 , 坡面采用格構(gòu)護(hù)坡 ; 同時(shí) , 在三級(jí)公路 外側(cè) 、 四級(jí)公路內(nèi)側(cè)及前緣溪溝北西側(cè)修筑擋土墻 ; (4 對(duì) 、 號(hào)土溜建議清除變形體 , 并構(gòu)筑擋 土墻后采用格構(gòu)護(hù)坡 , 對(duì)高陡人工邊坡建議清除坡 面危巖后采取掛網(wǎng)噴錨等措施護(hù)坡 。在治理工程施工過程中 , 應(yīng)設(shè)置臨時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn) , 確 保施工安全并預(yù)防新的變形體發(fā)生 ; 完工后設(shè)置長(zhǎng) 期監(jiān)測(cè)點(diǎn) , 確保公路運(yùn)行安全 。參考文獻(xiàn) :1王松齡 , 韋明海 . 滑坡區(qū)巖土工程勘察與整治 M.北京 :中 國(guó)鐵道出版社 , 2001.2晏