热轧板带高压水除鳞优化设计.docxVIP

热轧板带高压水除鳞优化设计张元奇1，黄维学2随着现代工业的发展，市场对板带材的质量提出了更高、更严格的要求，而钢板表面质量作为衡量板带材质量的重要参数也越来越受到钢厂和用户的重视，这进一步促使高压水除鳞技术在热轧板带材生产线上得以推广和应用，主要表现在对老生产线除鳞系统的改造升级和新生产线除鳞系统在结构和性能要求方面的加强和功能细化等。众所周知，在板带材生产中除鳞效果的好坏取决于除鳞喷嘴喷射出的高压水流所产生的打击效率的高低，而影响打击效率的因素有高压水系统压力、喷嘴自身参数以及喷嘴布局形式等。长期以来，在热轧板带材生产线上的高压水除鳞系统设计中，因为缺乏比较详细、完整的理论计算模型，设计师们往往采用比照设计（同规格或者同类型轧线之间互相对比参考）的方法进行参数设定和设备选型，这种方法虽有其一定的优势，但是却存在着更大的缺点：首先是所参考的原始设计参数与新设计项目不一定完全相同；其次即使是设备原始参数完全相同，但新旧生产线所轧制的产品品种不完全相同；这种简单嫁接过来的设计方案最终将导致不合理的设计结果或者将造成设计结果优化程度的不足，这将直接导致欠佳的除鳞效果或者过高的成本投入。除鳞系统的设计原则是既能保证较佳的除鳞效果而且在成本上又能具有最佳的经济性，这也是除鳞系统设计的重要目标之一。本文针对这一目标，通过分析高压水除鳞工作原理和现代高压水除鳞先进技术，提出高压水除鳞系统参数确定和喷嘴选型及布置的优化模型，并以具体实例做以说明和比较。1高压水除鳞工作原理高压水除鳞是利用高压水的冷却效应、爆破效应、冲刷效应、破碎效应的共同作用来达到除鳞的目的。冷却效应当热轧钢坯受到高压水喷射时，由于钢坯表层氧化皮要大于母体材料温降，且收缩率有略微不同，导致氧化铁皮收缩程度大于母体而产生切向剪力和拉应力，促使氧化铁皮开裂并从钢坯母体上脱落。爆破效应由于表层氧化铁皮厚度不均，并存在有裂缝，具有高压力的水滴钻入氧化铁皮和钢坯母体之间，在几乎封闭的空间内，当突然受热汽化而产生爆炸效应，促使氧化铁皮脱落。冲刷效应通过高压水流将破碎的氧化铁皮冲刷掉，避免被轧辊压入钢坯母体表面。1.一重集团大连设计研究院工程师，辽宁大连1166002.一重集团大连设计研究院高级工程师，辽宁大连11660072009年第4期（总130期）yz.js@CFHI摘要：主要介绍热轧板带高压水除鳞装置工作原理和设计原则以及除鳞喷嘴的选型和布置的优化设计等。关键词：打击力；系统压力；打击距离；喷嘴；优化设计中图分类号：TG333文献标识码：B文章编号：1673-3355（2009）04-0003-04OptimizedDesignofHigh-PressureWaterDescalingSystemforHot-rolledStripProductionZhangYuanqi，HuangWeixueAbstract:thearticlepresentstheworkinganddesignconceptsofhighpressurewaterdescalingsystemforhot-rolledstripproductionaswellastheselectionandoptimizedarrangementofthespraynozzles.Keywords:impactforce;systempressure;impactdistance;nozzle;optimizeddesign一重技术设计与计算破碎效应在高压水高的打击力作用下使得氧化铁皮层破裂，进而使氧化铁皮从钢坯母体脱落。这4种效应中破碎效应起主导作用，即除鳞效果的好坏主要取决于破碎效应发挥的结果，而破碎效应的主要决定因素是高压水对氧化皮打击力的大小。系统。热轧板带生产线除鳞装置集水管喷嘴布置参数将对除鳞效果产生影响，主要影响除鳞效果的参数有：喷射角α、倾斜角β、偏转角γ、打击距离A、喷嘴间距E、重叠量D等（见图1）。其中倾斜角β和重叠量D对打击效果的影响通过铝片深冲试验冲击痕已经得出明确结果（见表2）（以Everloy的DNH1534喷嘴，P=15MPa，E=120mm为例）。从表2的冲击效果来看，当β=15°，γ=15°，D=10%C的时候冲击效果相对较好，相邻喷嘴射流间相互干扰较小，打击截面打击力分布更加均匀，打击压力损失也更小，因此，该方案现在已被广泛采用。根据系统最佳经济性分析和减少高压水对板坯降温的不利影响，高压水除鳞装置设计的基本原则高压水除鳞装置的设计2应用在热轧板带生产线上的高压水除鳞装置用于清除热轧板坯炉生一次氧化铁皮和轧制过程产生的二次氧化铁皮。一次氧化铁皮厚度较大，鳞片面积大，硬度较高，清除难度较大；而二次氧化铁皮相对要小一些。根据实践经验和实验结果现已得出各钢种所需最小除鳞打击力的数据（见表1