中厚板高压水打击测试模块设计、实践与运用

陈伟

摘要：介绍了高压水钢坯除鳞的机理，探讨了射流相关参数对钢坯除鳞效果的影响，分析了各参数之间的关系及合理取值，提出了新的理论计算公式和方法，可为高压水除鳞系统参数设计及系统的改进提供参考。

關键词：钢坯除鳞；聚四氟乙烯；打击测试模块；设计；实践；运用

在热轧工艺中，钢坯经加热炉加热后，因钢坯表面与氧化性气体直接接触而氧化，表面会产生氧化铁皮，俗称板坯鳞皮。钢坯表面的氧化铁皮如不及时清除，不仅会损坏轧辊，而且氧化铁皮还会轧入钢坯表面，形成凹坑、麻面等表面缺陷，严重影响钢材的表面质量。[1]高压水除鳞系统是中板厂重要生产工艺设备之一。为适应中板新的产品大纲的要求，充分发挥中板厂高压水除鳞生产能力，合理使用和维护高压水设备，有效提升现有高压水设备的最优打击效果，使我们生产的钢板得到最优的表面质量，提出增设高压水打击测试模块设计和研究方案。

一、设计方案依据

中板厂由于产品大纲及工艺变化，轧线高压水除鳞的使用维护状况，已不能满足生产对质量的要求。根据研究现有在线3个高压水喷射部位使用和维护现状，都没有量化的在线检测除鳞效果的检测手段。本方案通过对粗除鳞箱、粗轧机除鳞以及精轧机的除鳞配置相应接近生产的模拟坯料，通过在线实时测试，使轧制线上的高压水集管和喷嘴得到有效的监控和评估。

该项目完成以后，填补了中板厂高压水在线测试空白，实现了定期对高压水设备除鳞打击能力和除鳞喷嘴覆盖面和重叠量的量化评估，为高压水系统压力的调定和高压水设备部件维护调整及更换提供评估依据，同时也为技术工艺提供钢板表面质量提供原始的数据采集，提高中板厂钢板的表面质量。

依据集团公司兄弟单位已有的类似经验，结合中板厂多年来的实践经验，作为设计依据。

二、设计制作可行性方案

（一）改造预期目标

在现有高压水设备保持不变的情况下，通过增加打击测试模块，使高压水设备的打击能力和有效打击范围得到量化监控，来指导高压水设备的维护调整和高压水工艺布置，满足钢板表面质量的要求。

1.设计打击测试模块，合理选择模块标准厚度

根据研究中板厂现有在线3个除鳞部位的能力范围及现状，合理设计模块厚度范围，实现仿真设计的最优化。现实生产中，粗除鳞箱高压水集管的喷射对象是板坯，大多板坯厚度为220mm；粗轧机除鳞则是对粗除鳞工序后的板坯进行轧制，厚度范围在90220mm；精轧机除鳞则是高压水除鳞的最后一道工序，它的厚度范围集中在3090mm这个范围。我们知道集管喷嘴的高度直接就影响了高压水打击的重叠量和打击能力，所以厚度的仿真尤为重要。本方案通过对现场钢板厚度变化的比对，选定模块测试的最佳厚度，来得到打击测试的最真实的结果。

2.打击模块上下表打击部位的选定

通过各部分除鳞集管的布置，可翻阅图纸资料确定上下表打击点的准确位置，但考虑在线情况的复杂性，要求把打击模块部位适当放大一些，确保打击测试部位测试结果清晰，满足辨别要求。

3.建立规定高压水喷射测试的常态化

①每次计划检修恢复生产前测试；

②长时间停产恢复生产前测试；

③更换高压水主要部件后恢复生产前测试；

④更换支承辊恢复生产前测试。

（二）设计制作所需材料

打击测试模块结构分为模块本体、测试部位镶嵌块、压板三个部分。

1.测试模块本体

测试模块本体一般采用板坯和钢板来制作，要求板坯不平度达5mm以下，钢板不平度达3mm以下，具备有较大的抗弯刚度。

2.测试部位镶嵌块（材料聚四氟乙烯）

3.压板采用45#钢加工，钻沉空以备固定安装

三、高压水打击测试模块的结构设计实施

经过设计、采购材料在集团内部施工安装，完成打击模块的研制，2015年7月投入生产使用。

四、高压水打击测试模块实践与运用

高压水打击模块分两个模块，分粗除鳞装置、粗轧共用模块和精轧打击模块，两块模块尺寸规格分别为220*1810*4000和90*2500*4000。打击模块主要用于辨识测试高压水除鳞效果，测试结果分为“合格”、“不合格”两种，（规定技术科和机动科为试验结果评判部门；轧钢车间保管、维护），“合格”的评判标准为高压水模块被打击的深度、重合度以及覆盖面，如图：

测试合格标准为：（1）每道测试口的头尾位置沿钢板横向投影相连接；（2）测试口深度一般在2mm以上；（3）测试口头尾投影重合部位5mm15mm。

每次检修超过8小时或停产，开轧前必须进行高压水打击测试，如测试结果为“不合格”需由机电车间检查高压水除鳞系统，包括水压、喷射角度、高度、以及喷嘴等，直至测试“合格”后才能进行轧钢。每次测试“合格”后，需拍下模块测试部位形貌的照片，用以测试档案存储备案。

五、结论

通过对高压水打击测试模块的研制，填补了中板厂高压水在线测试空白，实现了定期对高压水设备除鳞打击能力和除鳞喷嘴覆盖面和重叠量的量化评估，为高压水系统压力的调定和高压水设备部件维护调整及更换提供评估依据，从2015年7月2017年6月的投入使用大大提升了高压水设备使用的效能，确保钢板表面质量的稳步提升。

参考文献：

[1]丁玉光.磨料高压水除鳞系统设计研究[J].钢铁，2003（02）.

[2]黄先球，卢鹰，杨大可，陈良.冷轧酸洗钢板表面黑斑缺陷分析[J].钢铁，2005（05）.

[3]王东.水喷淋系统的研究[J].武汉工程职业技术学院学报，2001（02）.