高压水热态除鳞技术的分析与改进_图文

1、高压水热态除鳞技术的分析与改进张建彬(长沙矿山研究院 , 湖南 长沙 410012摘 要 :阐述了高压水热态除鳞的基本机理 , 分析了近几年国内高压水热态除鳞技术的发 展及使用状况 , 列举了国内高压水热态除鳞系统在使用中存在的问题 , 介绍了长沙矿山研 究院在高压水热态除鳞系统方面所作的技术改进 , 。 关键词 :热态除鳞 ; 高压水射流 ; 高压泵 ; ;,热轧钢坯 , 当钢坯遇到高流速的射流时 , 钢坯表面氧 化铁皮 (由里到外主要是 Fe O 、 Fe3O 4、 、 Fe 2O 3, 俗称 鳞皮 因瞬时骤冷收缩而发生爆裂 , 在水射流的冲 击下迅速从钢坯表面脱落 , 实现除鳞 。1 国

2、内高压水热态除鳞技术的发展现状 随着近几年高压水射流技术的不断发展 , 以及 钢厂发展的要求 , 国内高压水除鳞技术迅速发展起 来 , 高压水除鳞逐渐代替了其他形式的热态除鳞 , 成 为钢厂热态除鳞的主流 。 为了适应钢铁行业发展的 要求 , 提高钢材产品质量 , 近几年国内钢铁企业纷纷 采取有效措施以提高产品质量 , 提高产品市场竞争 力 , 获取更多利润 。因此大部分钢铁企业都新上了 高压水除鳞生产线 。仅 20032005年 3年时间我 国就在热带 、 线材 、 棒材 、 中板等生产线上新增热态 除鳞生产线近 200条 。 再加上之前国外进口的高压 水除鳞生产线 , 全国共有高压水热态除

3、鳞近 300条 。 根据国内高压水热态除鳞生产线用户反映 , 目前国 内高压水热态除鳞生产线的性价比要优于国外高压 水热态除鳞生产线 , 总体使用状况良好 , 但在具体使 用过程中也存在某些问题 。根据调查显示 , 这些问 题主要体现在以下几个方面 :(1 离心泵使用效率太低 , 维修成本过高 ;(2 往复柱塞泵在使用浊环水时高压密封寿命 短 (12个月 , 更换不方便 , 且维护成本较高 ; (3 除鳞喷嘴使用寿命短 , 一般进口喷嘴使用 寿命 3个月左右 , 国内仿造国外喷嘴使用寿命 2个 月左右 ;(4 高压喷嘴容易堵塞 , 影响除鳞效果 ;(5 系统控制还不够完善 。2 高压水热态除鳞

4、生产线系统的改进针对国内高压水热态除鳞现状 , 长沙矿山研究 院高压水射流技术研究所通过多年研究与开发 , 引 进国外先进技术 , 对高压水热态除鳞系统中关键设 备加以改进 , 研究开发出了一套完整的高压水热态 除鳞系统 , 工作平稳 、 噪声低 , 除鳞效率高 、 使用寿命 长 、 维护费用低和性价比高等优点 , 在国内处于领先 水平 。 并已推广应用到湘潭钢铁 、 衡阳钢管 、 江苏华 西钢铁 、 泰国钢铁 、 天津钢铁集团 、 河北宣化钢铁 、 成 都钢管有限公司等近百家钢铁企业 。 该套系统主要 在以下几个方面有所改进 :2. 1 性能稳定的除鳞泵目前国内高压水热态除鳞使用的除鳞泵大致

5、分 为离心泵与往复柱塞泵两类 , 离心泵主要是通过转 子与定子的挤压产生高压 , 虽能没有高压密封受损 的情况 , 但是离心泵工作的效率低 , 约为 75%, 耗电 大 , 使用一段时间后转子与定子之间间隙由于磨损 会慢慢加大 , 压力会越来越低 , 而且这种磨损情况一 般厂家没有能力维修 , 维修成本极高 。往复柱塞泵 流量小 , 功率小 , 效率高 , 约为 96%, 但普通的柱塞 泵高压密封很容易坏 , 密封寿命一般为 12个月 , 使用维护成本比较高 。 长沙矿山研究院生产的高压 柱塞泵引进美国高压泵新技术 , 综合国内高压泵生 产厂的技术并结合多年设计制造高压泵的经验 , 去 粗取精

6、 , 研究开发出钢厂热 、 冷态除鳞专用 A 型系 列除鳞泵 (高压泵压力 2060MPa, 流量 1090 m 3/h 。 该泵采用独特的结构设计 , 动力端的曲轴 采用四点支承 , 增强了在交变载荷工作条件下抗冲I SS N 1671-2900 CN 43-1347/TD 采矿技术 第 7卷 第 4期M ining Technol ogy, Vol . 7, No . 4 2007年 12月 Dec . 2007 击的能力 , 保证高压泵运行平稳 。克服了因受力不 均而引起的磨损 。 高压泵动力端的运动部件采用了 强制润滑系统 , 这种润滑方式优于飞溅式润滑 。高 压密封是由 5种软硬不同

7、的密封材料组合而成的自 紧式密封 , 结构形式新颖 。 在浊环水条件下 , 使用寿 命达 6个月以上 。该泵用于成都飞机公司切割机 , 最高工作压力 600MPa, 使用寿命达 12个月以上 。 2. 2 高寿命除鳞喷嘴 除鳞喷嘴是高压水射流除鳞系统关键部件之 一 , 据了解 , 国内高压水除鳞喷嘴大部分采用进口喷 嘴 , 不但价格高而且使用寿命短 , 浊环水时寿命 3个 月 , 因此使用成本高 喷嘴 , 使用浊环水寿命 2厂都使用浊环水 , , 导致压力下降 , , 设 计选型时 , 不断提高泵的压力等级 , 选取大功率电 机 、 大流量泵来补偿喷嘴磨损造成的能量消耗 , 这样 造成系统成本

8、高 。 而长沙矿山研究院研制的高压水 射流除鳞设备采用的是自行研制的红宝石镶嵌喷嘴 (已获国家专利 , 专利号 :Z L01249728. 2 , 使用寿命 可达 2a, 而且价格也要比进口喷嘴便宜很多 。 2. 3 独特的高压水过滤器目前 , 国内外高压水过滤器与喷嘴连接在一起 , 长沙矿山研究院研制的高压水过滤器安装位置在除 鳞环之前的高压水管上 。 该过滤器从入水口到高压 泵这段管子是普通的无缝钢管 , 随着使用时间的增 加 , 内表面腐蚀脱落 , 锈皮进入过滤器沉淀下来 , 每 年大修时打开过滤器一端清洗一次即可 。 此结构过 滤器解决了单个喷嘴堵塞而增加清洗次数的问题 , 高压过滤器

9、出水端管道至除鳞环喷嘴都是采用不锈 钢制作 , 不存在锈蚀问题 。而且该过滤器处于喷嘴 之前 , 高压水进入高压过滤器后 , 水流速度减慢 , 这 样就解决了三柱塞泵输出水流的波动 。 高压水经过 高压过滤器后起到了稳压作用 , 喷嘴喷射水流无波 动 , 除鳞效果更好 。 2. 4 方便实用的除鳞环传统的除鳞环 , 采用普碳钢管整体弯制而成圆 环状除鳞环 , 在圆环内侧焊接喷头 , 两圆管相接 , 很 难保证除鳞喷嘴的前倾角和旋转角 , 从而使除鳞不 干净 。 由于采用普碳钢管作为原材料 , 并且采用两 圆管相焊接的加工方式 , 使用时间稍长 , 就会出现除 鳞环穿孔 , 喷嘴脱落等故障现象

10、。针对传统除鳞环 存在的缺点 , 研制了一种采用锻造不锈钢块 , 经亚弧焊接加工而成的多边形除鳞环 (见图 1、 图 2 。 该除 鳞环 (专利号 :Z L0224313. 5 由于喷头体是焊接于不 锈钢板平面上 , 不仅前倾角和旋转角定位方便 , 同时 焊接加工方便 , 从而保证了高压水喷射角度准确 , 大 大提高了鳞皮除尽率 , 并且使用寿命大幅提高 。图 1 方坯除磷环图 2 管坯除磷环2. 5 增强的控制系统高压水热态除鳞电气控制系统对整套除鳞系统 实现顺序控制与联锁保护 ; 实现对系统的状态与参 数的实时监测 , 便于操作人员掌握除鳞系统运行情况 ; 提高系统的自动化程度 , 减少操

11、作人员的劳动强 度 。 针对国内高压水除鳞系统使用状况及用户要 求 , 长沙矿山研究院高压水所对除鳞系统的控制部 分在动力配电 、 顺序控制 、 设备的状态检测 、 参数检 测与显示 、 极限报警和自动保护等方面做了很大的 改进 。 2. 5. 1 水位控制通过液位传感器控制补水电动球阀的开闭来控 制水箱水位 , 当水箱水位低于设定值 (低补水 由76 张建彬 : 高压水热态除鳞技术的分析与改进P LC 控制打开补水阀门 (电动球阀 ; 当水箱水位高 于设定值 (高停补 时关闭补水阀门 ; 程序里还增加 了低停机保护以及水位高 、 低报警 , 如果由于补水阀 门故障不能正常打开或关闭 , 或者

12、管路中没有水 , 触 摸屏上将会显示故障原因 。 当水箱水位低于设定值 (低停机 , 整个系统将停机 , 从而保证系统不会由 于缺水而损坏除鳞设备 。 另外在高压泵进水前端还 增加了供水压力传感器 , 这是为了保证水经过滤器 后不会因为过滤器堵塞而导致高压泵缺水损坏高 压泵 。2. 5. 2 油压控制制 ,点压力表 ,机 、 低报警 、 高报警 3个值 , 当油压低于或高于设定 报警值时 , 触摸屏上将会出现闪烁提示油压偏低或 偏高 ; 当油压低于程序设定的最低值时整套系统将 会自动停机 , 从而有效保护高压泵润滑部位各零部 件免受损坏 , 提高高压泵使用寿命 。2. 5. 3 连锁保护高压水

13、除鳞系统是一套自动化程度较高的设 备 , 正常情况下处于无人看守状态 , 联锁保护对保护 系统设备有着至关重要的作用 。针对这一特点 , 系 统在编程中增加了各设备之间的联锁保护措施 。 比 如 , 系统启动和停止都是按照预先程序设定的顺序 , 任何一个环节出现故障或不满足启动条件都会导致 启动失败 , 同时在触摸屏上显示启动失败原因 。另 外 , 设备在运行过程中如果出现供水不足 , 缺水 , 油 压过低 , 高压水压力过高等非正常现象 , 整个系统将 会出现报警或停机 , 从而有效保护系统设备 。 2. 5. 4 显示界面过去高压水除鳞系统编程比较简单 , 除了控制 柜上几个按纽以及电压

14、、 电流表外 , 触摸屏上很少能 找到反映系统运行状况的参数 , 系统运行状况不直 观 , 对检修和维护人员来说具有一定的困难 , 也很难 预测系统故障发生 。为了克服以上缺点 , 方便用户 维护与检修 , 系统增加了操作画面 、 报警画面 、 工艺 流程图 、 , 各参数都能在,3 高压水热态除鳞的发展与完善经过多年的开发与研究 , 国内高压水热态除鳞 技术已日趋成熟 , 基本取代了化学除鳞 、 机械除鳞以 及国外进口除鳞设备 。随着钢铁行业的进一步发 展 , 为了保证钢材产品质量 , 越来越多的钢厂都要启 用除鳞生产线 , 高压水热态除鳞则在整个除鳞行业 中占了相当大的比例 。因此 , 如

15、何进一步提高高压 泵密封 、 高压喷嘴及其它系统设备的使用寿命 , 在保 证系统功能可靠性的同时 , 最低限度的降低系统及 使用维护成本 , 将是今后国内高压水除鳞系统研究 与生产的发展方向 。参考文献 :1刘寿华 , 成鹏飞 , 等 . 水射流技术在钢铁企业热轧生产中的应 用 J .矿业研究与开发 , 2006, (Z L :6871.2成鹏飞 , 刘寿华 , 等 . 高压水喷砂除鳞技术的研究与应用 J .矿业研究与开发 , 2006, (Z L :7275.(收稿日期 :2006-12-30 (上接第 35页 (2 #滑坡 , 在三级公路内侧修筑挡土墙 , 逐 级回填夯实 、 分级支挡 ,

16、 恢复二级公路路面至第一级 公路 , 同时建议对 “ 凹 ” 部现有松散堆积体整平后灌 浆加固 ;(3 #滑坡 , 清除坡面上的松散堆积土 , 两侧 修筑排水沟 , 坡面采用格构护坡 ; 同时 , 在三级公路 外侧 、 四级公路内侧及前缘溪沟北西侧修筑挡土墙 ; (4 对 、 号土溜建议清除变形体 , 并构筑挡 土墙后采用格构护坡 , 对高陡人工边坡建议清除坡 面危岩后采取挂网喷锚等措施护坡 。在治理工程施工过程中 , 应设置临时监测点 , 确 保施工安全并预防新的变形体发生 ; 完工后设置长 期监测点 , 确保公路运行安全 。参考文献 :1王松龄 , 韦明海 . 滑坡区岩土工程勘察与整治 M.北京 :中 国铁道出版社 , 2001.2晏