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除鳞

冶金工程术语

除鳞是指将氧化铁皮除净以免压入表面产生缺陷，从而提高产品的表面质量，主要工具是除鳞机和高压水。为了解决这一问题，国内外已经采用多种除鳞方法。相比之下，高压水除鳞技术具有适应钢种范围广，除净率高，综合成本低等优点，在热态除鳞和冷态除鳞中得到了广泛应用，成为当今除鳞方法的主流。该系统除鳞工作可靠，除鳞效果良好。

高压水除鳞技术的应用
在热轧钢材生产过程中，钢坯表面的炉生氧化铁皮是影响钢材表面质量的主要原因之一，由于它的存在，使钢材表面产生凹坑、麻点、氧化铁压入等多种产品缺陷。为了解决这一问题，国内外已经采用多种除鳞方法。相比之下，高压水除鳞技术具有适应钢种范围广，除净率高，综合成本低等优点，在热态除鳞和冷态除鳞中得到了广泛应用，成为当今除鳞方法的主流。该系统除鳞工作可靠，除鳞效果良好。
高压水除鳞的机理
待除鳞的热轧钢坯在经过除鳞点时，高压泵站产生的高压水经喷嘴形成高速射流，在水流的冲蚀和剥离及热爆效应作用下，钢坯表面的鳞皮迅速从其表面脱落下来，此时除鳞工作即告完成。
高压水除鳞装置的工作流程及特点
高压水除鳞装置的工作流程
源水经供水站送入高位水箱，经过滤器后进入管道泵，加压后输入自动反冲过滤器再进入高压泵，当不除鳞时，高压水从卸荷阀溢流回高位水箱。高压系统处于低压循环工作状态，以利于节能。
当加热的红钢坯送到除鳞箱之前，红外探测仪检测到红钢坯后传出电信号，油泵站的电磁换向阀打开，液压油通过电磁换向阀进入卸荷阀控制的油缸，此时阀芯下移，关闭高压水溢流口，高压水进入喷嘴进行喷水除鳞，红钢坯从除鳞箱内出来时，红外探测仪检测到红钢坯后传出电信号，系统恢复原位，并进入下一个循环，除鳞结束。
对不同的钢种，可通过调节高压泵电机的转速来调节系统的流量和压力，以保证系统工作处于最佳状态。当电磁控制卸荷阀出现故障时，关闭高压截止阀，系统仍可正常工作。若变频器出现故障时，可通过设置的手动转换装置使系统正常工作。
高压水除鳞装置的特点
实现间隙除鳞控制，高压水关、开的卸荷阀安装在旁路上。每次除鳞结束时，不需要旁路单向阀控制，主管内高压水的压力始终保持1-2MPa，这样，高压水除鳞时，可减小水锤对管路及设备的冲击震动，系统使用的高压水控制阀体积小。
除鳞系统技术参数确定
高压水额定工作压力的确定
系统工作压力是影响除鳞质量的主要因素。其值取决于所轧钢种氧化铁皮的状况，对于形成的一次氧化铁皮为“干结构”。 采用较低水压（12-15MPa）和水量（2-3g/m2）即可除去，对于许多合金钢来说。 其氧化铁皮与钢坯表面粘着较紧。要用较高水压（16-18MPa）的水才能有效地除去。
根据待除鳞钢坯一般为普碳钢和部分合金钢的具体情况。一般系统工作压力为15-17MPa。其值可通过变频调速实现，考虑到管路的压力损失。 确定高压泵的额定工作压力为20 MPa。
高压泵额定流量的确定
确定高压泵额定流量的依据是钢坯断面尺寸、除鳞速度及钢坯允许温降。热轧带钢坯料的断面规格（mm2）为150×1540,160×200，200×200；长度为3.5-5.0m；除鳞速度为0.8-1.2m/s；钢坯经除鳞后的温降小于20℃；一次性除鳞后钢坯表面无氧化铁皮。
根据实际经验和国际上有关高压水热态除鳞的通用设计准则。对于普碳钢和低合金钢采用2-3g/cm2的高压水可以有效地清除炉生氧化铁皮，为此，取除鳞速度为0.8m/s，钢坯断面尺寸为200mm×200mm。
除鳞温降采用激光测温仪对钢坯除鳞前后的温度进行测量，其结果是温差不到2℃，实践证明高压水除鳞只要满足温降影响就不大。
喷嘴的确定
国内外热轧钢材高压水除鳞，喷嘴结构大体相同，由于都是采用相贯的原理设计的，故喷嘴出口处机械强度低，磨损很快，使用寿命较短（喷嘴面积扩散率达13%），导致除鳞不干净，喷嘴更换频繁。同时，这种类型喷嘴喷射的扇形水射流中心部位水流量小，两侧流量较大，导致打击力不均匀，影响了除鳞效果。
对此，研制了一种红宝石喷嘴镶嵌喷头，此种喷头与用传统的相贯设计原理制作的喷头截然不同，其水流结构好，能用生产浊环水，抗腐耐磨，除鳞干净，已用于钢坯除鳞。
喷头在除鳞环上的安装位置
考虑到待除鳞钢坯断面尺寸不同和钢坯表面鳞皮厚度不一致，为满足对不同钢坯尺寸的除鳞要求，除鳞装置设置了两个除鳞环，每个除鳞环上安装12个喷头，每个面各3个。如用于150mm×150mm断面的钢坯，各面喷头间隔距离为50mm；用于200mm×200mm断面的钢坯，各面喷头间隔距离为70mm。
设计高压水除鳞环时，相邻两喷嘴射流设计重叠量为10-30mm。为了防止两喷头水流在同一断面相互干涉，在设计上使除鳞环上喷头布置位置都相互错开。
喷嘴与钢坯运动方向的前倾斜安装角为15°。除鳞箱置于钢坯输送线特定位置，箱内安装两个除鳞环。该除鳞箱用于收集鳞皮和废水。
高压设备的关键部件设计
高压泵
高压泵是整个系统的心脏，其性能的好坏对整个系统有决定性的影响，杭钢的钢坯除鳞属周期性间隙喷水除鳞，压力从0到8MPa，工作4s后又降为零，对高压泵动力端冲击较大。为了解决这个问题，在设计高压泵时，对动力端采用4个支撑，以保证高压泵运转时受力均匀，工作平稳。
由于除鳞的高压泵是连续，24h运转，高压密封的使用寿命也是一个关键问题，对此，所研制的高压密封采用，种软硬不同的材料组成，经现场运行考验，工作可靠。
高压水的控制阀
高压卸荷阀（除鳞阀）为间隙式，除鳞时使用频繁，阀芯和阀座接合面受周期性开启和水锤作用，容易损坏，对此采用了专用材料镶嵌阀芯和阀座的措施，由此，其使用寿命大大提高，且工作更加可靠。
总结
1. 高压水除鳞系统经生产实践证明：该系统设置科学、合理，主体设备运行正常、稳定，除鳞效果好。
2. 高压水除鳞系统采用的组合式红宝石喷嘴，其耐磨性远远高于国内外使用的不锈钢座碳化钨喷嘴，解决了常见的喷嘴磨损快问题。另外，由于采用了红宝石喷嘴，该系统便有条件使用浊环水，为此可节约大量的新水费用，避免废水外排，既有可观的经济效益，又有显著的环保效益。
3. 高压水除鳞系统采用的组合式高压密封，质量稳定，使用寿命长，很适合钢厂的高压水除鳞。
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