分段式高压水精除鳞箱

李晋，雷刚

(中冶赛迪工程技术股份有限公司轧钢事业部，重庆 401122)

分段式高压水精除鳞箱

李晋，雷刚

(中冶赛迪工程技术股份有限公司轧钢事业部，重庆 401122)

介绍了分段式高压水精除鳞箱的设备结构，阐述了分段式集管的设计原理与控制方法，并根据新选喷嘴的布置方式计算喷嘴的打击力、重叠量、用水量等。该设备经改造后减少了精除鳞工序的温降，改善了除鳞工况，提高了除鳞效果。

分段式高压水精除鳞箱;分段式集管;喷嘴;除鳞工序;温降

descaling process;heat drop

现代化热连轧线上，为彻底清除生产过程中产生的氧化铁皮，配置有粗除鳞、粗轧机上除鳞、精除鳞、精轧机机架间除鳞等多次高压水除鳞措施。粗除鳞用于去除钢坯表面在加热炉内生成的一次氧化铁皮(又称炉生氧化铁皮)。粗轧机上除鳞、精除鳞、精轧机机架间除鳞均为去除轧制过程中产生的再生氧化铁皮。精除鳞箱安装在飞剪后和精轧机组前，用来清除进入精轧机的板坯表面的再生氧化铁皮，以提高热轧板带的质量。如果氧化铁皮被轧入成品带钢，带钢表面将产生黑印、斑点或黑带，大幅降低带钢的表面质量，甚至影响带钢的力学性能。除鳞机是确保板材表面质量的关键工艺设备，已成为评定热连轧设备装备水平的一个要素。

本文结合某热轧生产线精除鳞箱改造的实例，介绍了改造后精除鳞箱的结构特点。

1 改造前状况、改造目的及措施

该热轧生产线于1996年12月投产，产品主要是冷轧原料卷和部分热轧商品卷。该热轧线上的精除鳞箱采用高压水除鳞技术，有上、下共4根集管，集管喷嘴到带钢表面的距离不可调。上集管喷嘴到辊面高度为283 mm，下集管喷嘴到辊面高度为253 mm，集管处的压力为14.73 MPa，总流量为7 956 L/min。

改造前精除鳞箱存在以下问题:

1)除鳞温降大，约为40℃左右，难以满足生产要求;

2)除鳞水流量大，约为7 956 L/min，能耗大;

3)产品规格窄料比重较大，集管全宽喷水导致除鳞电能浪费严重。

改造目的如下:

1)通过降低水量以满足高品质带钢生产及节能降耗的要求;

2)减少精除鳞工序的温降，有效改善除鳞效果。

改造措施有:

1)降低集管喷嘴与带钢表面的距离;

2)选用低流量高打击力喷嘴，既降低水量又可保证打击力;

3)除鳞集管采用分段式设计，可根据带坯宽度规格，通过控制各段集管的开闭来进一步实现节能降耗;

4)对除鳞箱体结构和除鳞管路进行重新设计，满足集管高度降低、集管结构改变以及打击力提高后有效收集除鳞水等要求，弥补除鳞箱存在的结构缺陷。

2 改造后的设备结构及效果

2.1 精除鳞箱整体结构

精除鳞箱是一个基本封闭的箱体，由入口反喷水、入口和出口夹送辊、入口和出口上集管、入口和出口下集管、带收集水槽的箱盖、箱内箱外辊道等组成，如图1所示。

图1 精除鳞箱整体结构

入口和出口夹送辊布置在精除鳞箱的头部和尾部，用于导入、运送钢坯。上夹送辊直径比下夹送辊直径大，且为空心辊，可由装置于上方的气缸(或带位移传感器的油缸)垂直升降。生产时，预设辊缝，待钢坯经过后，上夹送辊压下，除鳞箱封闭，尽量将高压水封闭于箱体内。入口夹送辊还可以在发生事故时反方向旋转将钢坯拖出精轧机。入口反喷水装置为一钢管上装有的一排低压喷嘴，在入口夹送辊前面的上方(如图1所示)，一般采用约1 MPa的低压水、低压喷嘴喷出的水形成一道水幕，进一步防止除鳞高压水从箱内喷溅出来。与反冲水一体的导板能引导钢坯，防止钢坯翘头时对除鳞箱体冲撞。箱盖与箱体单边铰接，由液压缸驱动。箱盖上设置有收集水槽，可及时将钢坯表面的水导出箱体。箱内设置有入口喷水集管组和出口喷水集管组。每组集管都分上、下两根集管，每根集管上都安装有一排高压水喷嘴，分别对钢坯的上、下表面进行除鳞，喷嘴朝向来料方向，使高压水与钢坯表面形成更强的冲击，以达到更好的除鳞效果。箱内箱外辊道以及入出口夹送辊负责运送钢坯。

2.2 分段式集管设计

此种结构的除鳞箱的上下集管均固定在除鳞箱体上，其高度均不可调。为节约用水，本次改造采用分段式集管设计。通过对该热轧线的成品进行统计分析，发现80%的成品板宽小于1 100 mm。按照此统计，设计将集管喷水区域分成3段，用隔板隔开，形成3个封闭区域，3个区域均单独供水。每根集管的中间段安装17个喷嘴，喷射宽度约1 250 mm，两端各安装2个喷嘴，则全段为21个喷嘴，喷射宽度约1 540 mm，如图2所示。

图2 分段式集管结构

除鳞水控制方法有2种:一种是集管中间段单独喷水除鳞，4根集管总用水量约为2 638.3 L/min，用于坏料宽度小于1 100 mm的情况;另一种是集管两端与中间段合起来一起喷水，用于坏料宽度大于1 100 mm的情况，4根集管总用水量约为3 258.3 L/min。在只使用中间段控制的工况下，比在全宽段喷水的工况下节约水流量约19%。

2.3 喷嘴布置方案及计算

当钢坯在除鳞辊道上运行时，上、下两排喷嘴同时喷射高压水进行除鳞。每根集水管上各装有若干个喷嘴，喷嘴朝向来料方向，喷射角度为15° (见图1)。前排和后排喷嘴交错布置，以提高除鳞效果。为了降低钢坯在除鳞工序的温度损失，应尽量使用流量小的喷嘴，同时，为使喷嘴布置满足除鳞水在钢坯表面的重叠量和打击力要求，必须减小喷嘴出口与钢坯表面的距离(由200 mm多降到100 mm左右)，并采用适合的喷嘴。

因此，本次改造喷嘴的选择需考虑喷嘴的打击力大、水流量小、间距大(方便喷嘴间加隔板)、耐高温(喷嘴离高温带钢近且烘烤受热温度高)等。最终选用进口高性能喷嘴，其安装倾斜角为15°，喷嘴与集管轴线的偏转角为15°。

喷嘴间距设置为73 mm，上集管喷嘴出口离辊面150 mm，下集管喷嘴出口离辊面90 mm，钢坯厚度为35～65 mm，即上集管喷嘴出口离钢坯表面的距离为85～115 mm。上下集管选用不同的喷嘴，喷嘴布置如图3所示。计算结果如表1所示。

图3 喷嘴布置

表1 计算结果

由计算结果可看出:上集管喷嘴最大打击力为0.59 MPa，此时重叠量为3.0 mm，发生在垂直喷射高度最小时;最小打击力为0.41 MPa，此时重叠量为24.8 mm，发生在垂直喷射高度最大时。改造后某一工况的打击效果与重叠量如图4所示。

图4 改选后某工况打击效果与重叠量图

由图4可见:喷射打击去除表面油漆的痕迹明显，打击力足够;喷嘴间的痕迹有明显的重叠部分，重叠量满足要求。

2.4 改造实施效果

该设备改造后的效果如表2所示。由表2可见:其节水效果非常明显，改造前总用水量约为7 956 L/min，改造后约为3 258.3 L/min，节约59%。如果只使用分段集管的中间段，总用水量降低为2 638.3 L/min，则可在3段全开的基础上进一步节水19%。

表2 设备改造后的效果

3 结束语

改造后的除鳞箱降低了集管喷射高度，采用了进口高效喷嘴，大大节约了精除鳞工序的用水量。集管采用分段设计，可根据带坯宽度规格，通过控制各段集管的开闭来进一步实现节能降耗，从而减小了精除鳞工序的温降，有效改善了除鳞效果。

将热连轧线上的精除鳞箱的集管根据板坯宽度和产量进行分段，以实现节能降耗。该应用在国内尚属首次。此次精除鳞箱的成功投产，为精除鳞箱设备高效节能的设计及改造提供了新思路。

［1］雷刚，李方奇.不锈钢热连轧生产线中的精轧除鳞改造［J］.重庆理工大学学报:自然科学版，2011，25(2): 43－46.

［2］孙波.高压水除鳞机的结构特点［J］.一重技术，2007，(2):11－12.

［3］李迎星.精轧除鳞箱结构优化［J］.四川冶金，2006，28 (2):21－25.

［4］任大明，张美玲，李波.热带钢除鳞系统的改进方法［J］.冶金设备，2010(2):61－63.

［5］付祎雄.唐钢1700热轧精除鳞的优化改造［J］.工业技术与职业教育，2010，8(4):40－42.

(责任编辑 刘舸)

Sectional Type High-Pressure Water for Finishing Descaler

LI Jin，LEI Gang
(Rolling Mill Department，CISDI Engineering Co.Ltd.，Chongqing 401122，China)

The article described the structure of sectional type high－pressure water for finishing descaler simply，details the designing principle and control of the sectional type header.According to the arrangement of the new nozzles，we calculated the maximum impact，overlap，total flow rate of the nozzles.The revamped finishing descaler shortens the heat drop of the descaling process，makes the working condition better，and improves the descaling result.

sectional type high－pressure water for finishing descaler;sectional type header;nozzle;

TG333.2

A

1674－8425(2014)05－0048－04

10.3969/j.issn.1674－8425(z).2014.05.010

2013－10－27

李晋(1983—)，男，四川人，工程师，主要从事冶金设备设计研究。

李晋，雷刚.分段式高压水精除鳞箱［J］.重庆理工大学学报:自然科学版，2014(5):48－51.

format:LI Jin，LEI Gang.Sectional Type High－Pressure Water for Finishing Descaler［J］.Journal of Chongqing U－niversity of Technology:Natural Science，2014(5):38－51.