热处理淬火机冷却喷嘴堵塞解决方案

刘军刚 邢长怀 李 强 焦国修 张 强 谷荣坤

(山钢集团莱芜分公司宽厚板事业部，山东271104)

热处理淬火机冷却喷嘴堵塞解决方案

刘军刚 邢长怀 李 强 焦国修 张 强 谷荣坤

(山钢集团莱芜分公司宽厚板事业部，山东271104)

淬火机主要用于高强钢、耐磨钢等钢板的淬火生产。生产过程当中，淬火机高段喷嘴常发生堵塞现象，而且有的地方堵塞比较严重，导致喷嘴出水能力下降，淬火后钢板板形和性能受到影响。本文通过增加过滤器，对主管路清洗，预膜处理，建立排污制度等方法解决了喷嘴堵塞的问题。

淬火机；喷嘴；堵塞

中厚板连续辊式淬火机是一种工艺性很强的机电一体化设备，采用分区冷却技术、特殊喷嘴设计和计算机控制等先进技术，具有生产效率高、板形质量好、组织性能均匀等优点,得到广泛应用[1-4]。淬火机快速冷却段(高压段)的缝隙式喷嘴，缝隙间距为2.3 mm，冷却水压力为8 bar，可以最大限度吸收钢板热量。为避免翘曲变形，该系统在设计上保证钢板上下表面具有相同的冷却速率[5-7]。高压区沿宽度方向分为3个部分，可独立供水调节。生产过程中，淬火机高段喷嘴常发生堵塞现象，而且有的地方堵塞比较严重，导致喷嘴出水能力下降，钢板淬火后板形和性能受到影响。

本文针对淬火机高压端容易堵塞的问题，对堵塞杂物进行了化验分析，并提出了解决方案。

1 淬火机结构特点

淬火机冷却系统分为高、低压分段式喷水冷却，如图1所示。高压段喷水系统的喷嘴有三种形式，分别为水幕、密集快速冷却喷嘴和常规喷嘴，喷嘴布置方式为上下对称。1～6线为缝隙式喷嘴，布置于淬火机第3根辊道之后，喷水角度和喷嘴到钢板表面的距离可以调节；7～12线为水箱式喷嘴，每组喷嘴各有3排高压喷水孔，以一定角度喷水;13～14线为Nozzle喷嘴，设置在密集快速冷却喷嘴后，每组喷嘴各有1排高压喷水孔，喷水孔倾斜角度与密集喷嘴喷水孔倾斜角度一致；15～20线为低压段喷水系统，由51组低压喷嘴组成，每组喷嘴各有1排低压喷水孔。为了有效去除淬火后钢板表面残余冷却水，淬火机出口安装有5台扫风机。

图1 淬火机喷嘴示意图

2 杂物成分及来源分析

2.1 杂物成分分析

表1 堵塞物化学成分(质量分数，%)

对现场喷嘴堵塞物取样进行化验分析，分析结果见表1。

从以上成分分析情况来看，喷嘴堵塞物主要由铁锈构成，另外还有一些钙化物、硅化物；从实物表现形式看，主要有以下几大类：

(1)锈瘤及垢类腐蚀物。

(2)水池、高位水箱等构筑内脱落或积存的沙子、小石子等。

(3)系统滋生菌藻、粘泥。

2.2 杂物来源分析

现阶段实现汽车轻量化的技术主要有3类：①结构优化，将CAD、CAE、CAM技术结合使用；②使用轻量化材料，目前使用较多的是铝、镁、钛合金、高强度钢、塑料及复合材料等[2]；③先进的制造工艺，主要有激光拼焊、液压成形、热成形等.

通过系统运行状况和日常维护情况，初步判定异物来源于以下几方面：

(1)系统内原有存留。

(2)管路在不断运行过程中腐蚀结垢、菌藻粘泥滋生产生的脱落衍生物。

(3)在系统设备检修时，漏过的杂质、填料或其他大颗粒杂质。

经分析造成喷嘴堵塞的物质大多数为供水管道内表面脱落的锈蚀和积垢。淬火机供水系统有自清洗过滤器，但安装在供水泵房里，无法过滤中间供水管道中的杂物，而淬火机旁空间狭小，无法在主管道上安装过滤器。

3 解决方案

3.1 增设Y型法兰管道式不锈钢过滤器

在进入淬火机高、低压段之前的每一集管分支不锈钢管路阀门后面增设Y型法兰管道式不锈钢过滤器，并对过滤器滤网定期清理、维护。需加装的过滤器明细见表2。

表2 管道过滤器明细

该方案投资相对较少，检修维护简单易行，能够彻底解决喷嘴堵塞问题。

3.2 增加锥形过滤器

3.2.1 增加锥形过滤器具体方案

利用前期增加管道Y型过滤器的法兰空间，制作一个管径一致的锥形过滤器，其过滤面积可增大一倍，且锥形过滤器强度高，不易被高压水冲坏，寿命长，过滤精度达到2 mm，锥形过滤器如图2所示。

图2 锥形过滤器示意图

3.2.2 表面积计算

锥形过滤器网孔为∅2 mm，每平方开孔率37%。

锥形过滤器面积为：

3.14×0.075×0.387=0.091 m2

DN150管道截面积为：

0.15×0.15×3.14/4=0.0177 m2

实际过滤器流通截面积为：

0.091×0.37=0.033 m2>0.0177 m2

锥形过滤器流通截面积远大于管道截面积，不影响水量，不会对淬火机冷却水压力和流量产生影响。

3.3 主管路清洗及预膜处理

在冷水池内加粘泥菌藻类剥离药剂，控制水中药剂浓度，进行系统循环，使管路内的垢类腐蚀物、粘泥、菌藻类逐步从管内壁剥离出来，随着循环水进入各水池沉淀或排出系统外；当管内壁达到一定洁净程度时，在系统中投加预膜剂，循环24 h～48 h，在管壁内形成一层氧化保护膜，达到延缓管壁氧化的目的。

3.4 管路预循环排污

泵站至淬火机的碳钢主管路在长时间静态下容易滋生锈瘤、垢化物，管内壁的这些附着物在水流冲击下，容易脱落进入水中，从而进入淬火机喷嘴，发生堵塞。为防止这种情况的发生，当超过两天以上的停炉检修时，系统重新开启前，必须提前半天将淬火机底部主管放水阀打开，淬火机所有冷却水阀保持关闭，对淬火机水阀之前主管路进行循环冲洗，以保证管路内新滋生的附着物经过水流冲击作用，能够脱落并被排出管路系统，从而阻止滋生物进入淬火机集管和喷嘴。

4 结论

经过现场生产使用，过滤器的增加没有影响淬火机冷却水流量和压力。经过以上方法改造后，淬火机喷嘴堵塞的问题得到了解决，保证了淬火钢板板形和性能。

[1] 张荣明.中厚板连续辊式淬火机运行参数计算与优化[J].金属热处理, 2013(11):46-48.

[2] 孙鲁平.冷轧辊淬火机床的电气控制和应用[J].金属热处理, 2013(5):24-26.

[3] 董京帅.辊底式热处理炉和淬火机的PLC控制系统[J].自动化应用, 2014(7):23-26.

[4] 张晓玮.高压变频器在不锈钢中厚板淬火机冷却水系统的应用[J].冶金动力, 2014(8):12-16.

[5] 刘步乾.厚板辊压式淬火机板型控制的研究[J].冶金设备管理与维修, 2012(6):54-57.

[6] 王珺.淬火机冷却过程控制的研究[J].中国科技博览, 2012(32):154-157.

[7] 付天亮.中厚板辊式淬火机Fuzzy-PID喷水控制系统研究[J].轧钢, 2012(3):15-18.

编辑 陈秀娟

Solution of Cooling Nozzle Clogging in Heat Treatment Quenching Machine

Liu Jungang， Xing Changhuai， Li Qiang， Jiao Guoxiu， Zhang Qiang， Gu Rongkun

Quenching machine is mainly used for quenching of high strength steel, wear-resistant steel and other steel plate. During the production process, the high section nozzle of the quenching machine is often blocked, and some local blockage is more serious, which decrease the discharge capacity of the nozzle, and the shape and performance of the steel plate after quenching are affected. The problem of the nozzle clogging have solved by adding the filter, cleaning the main road, preprocessing the membrane, and establishing the sewage system, etc.

quenching machine; nozzle; clogging

2016—07—06

TG156.2

A