高压水除鳞系统适应性改造

张树萍

(莱钢股份有限公司棒材厂，山东 271126)

从DANIELI 公司引进的一套全连轧生产线，高压水除鳞装置安装在加热炉的出料侧，其作用是去除钢坯在炉内再加热过程中产生的氧化铁皮，提高产品表面质量。其设计特点是全自动控制。高压水除鳞系统自1995 年安装上线，经过十几年的运行。后出现下列问题:进口备件成本较高，进货周期长;卸荷阀换向冲击大，损坏频率高;进排液阀经常由于压力冲击而产生断裂现象，并且锈蚀严重;喷嘴喷射角度不合理，造成水向加热炉喷射，对炉墙耐材的使用寿命影响较大，同时除鳞效果不佳。

1 水除磷系统的构成

(1)除鳞斜台。由一个装有喷嘴的管状环组成，它位于辊道上，包括由齿轮电动机驱动的两个辊。该组件装入一个钢板防护壳内。

(2)喷气系统。在除鳞装置的出料侧有一根带喷嘴的管子，它能馈送压缩空气，以便吹除钢坯上残留的除磷用水。吹气周期受光电管控制。

(3)油脂润滑系统。双管式集中润滑脂润滑方式用于辊的轴承。

(4)抽水站。用来向除鳞斜台提供适量的水。其中水在吸入阶段采用自动清洗过滤器来过滤。

(5)气动系统。该系统配有一个过滤装置，其作用是激励所采用的双位气动阀，以便流入通道，并激励自动清洗过滤器，使之排入通道。

(6)电气系统。该系统包括反馈电路和辅助装置。用于AC 电动机和齿轮电动机、电磁阀、限位开关、仪表。

水除磷系统简图如图1。

2 改造方案

2.1 备件结构改造方案

2.1.1 气动卸荷阀的改造

改造前，气动卸荷阀在换向过程中由于所受冲击较大，瞬间压差达到30 MPa，致使其腔体内弹簧经常断裂失效，且断裂的弹簧卡在卸荷阀内部刮伤、磨损密封元件，使卸荷阀产生卡死现象，无法正常换向卸荷。由于气动卸荷阀更换维修比较困难，从而造成停机时间较长。

图1 水除磷系统简图Figure 1 Drawing of water descaling system

图2 气动卸荷阀结构简图Figure 2 Structure of pneumatic unloading valve

根据这种情况，我们将气动卸荷阀内弹簧去除，不再使用弹簧复位的方式，减少卸荷阀故障点;将原二位三通气动单电换向阀更换为二位四通双电电磁换向阀。这样改进，一是可以保证卸荷阀在无弹簧复位情况下实现卸荷;二是使用双电电磁阀提高了系统相应频率，避免了电磁铁长期吸附无法换向的缺点。气动卸荷阀结构如图2。

除鳞泵正常工作压力为13 MPa 以上，而卸荷状态下仅为0.4 MPa～0.5 MPa，压力冲击较大。卸荷阀换向过程中，冲击振动大，造成管路经常振裂。采用在换向阀附近管路加设蓄能器的方式，调节气流，减少输出气体压力脉动，使输出气体具有流量连续和气压稳定的性能。同时可以作为应急气源，分离油和水分。上端出气，下端进气，利于分离油和水，一举多得。

2.1.2 进排液阀改造:

改造前进排液阀经常由于压力冲击而产生断裂现象，并且锈蚀严重，经过多次实践，将该阀由整体式改为分体式结构，使应力分散，避免在阀壁产生应力集中，防止其断裂，并在泵体内空间允许范围内将阀壁厚度由3 mm 增加为5 mm，提高其强度。同时为了避免锈蚀，将其材质改为不锈钢36L 型，以提高其耐腐蚀性能。进排液阀改造前后结构对比如图3。

2.1.3 喷嘴角度调整

通过实践调整喷嘴喷射角度，使高压水全部作用于钢坯本身，增强除鳞效果，提高水利用率，减少高压对水除鳞护罩的冲击。在靠近加热炉炉墙的位置增设护板，防止除鳞水迸溅入炉，延长炉墙耐材的使用寿命。

图3 进排液阀改造前后结构对比图Figure 3 Structural comparison of charge and discharge valve before and after renovation

2.2 备件国产化改造方案

2.2.1 电机-泵联轴器测绘转化

原联轴器为RETEX 进口件，如果直接选用国标梅花ML 型联轴器，由于其最大外圆尺寸、爪部尺寸均不能直接套用，故对其联轴器进行测绘转化。材质选用45 #钢，调质硬度为220～250HBS;爪部淬火硬度为40HRC，孔配合尺寸选用H7。如图4。

图4 联轴器结构图Figure 4 Structure of coupling

2.2.2 各种法兰测绘转化

原水除鳞系统法兰联接软管中的法兰均为SAE6000Psi 型法兰，国内购买有一定困难，故将对开式法兰转化为整体法兰型式。挠性联接中的法兰尺寸改为国标尺寸，有利于备件的统一管理。

2.2.3 图纸的检查修改

对绘制的零件图纸进行会审审核。组织我方技术人员对零件的安装定位精度、机械加工精度和粗糙度进行审核，并提出要求。交由乙方修改。

2.2.4 零件材料的确定和热处理要求的提出

零件的外形尺寸可以测绘出来，但对于零件的材质和热处理参数却不容易得到。由于金相分析将破坏零件，而且效果不理想，故不采用。为解决这一问题，我们决定立足国内现有材料，根据零件的工作特点及要求进行选用并提出热处理要求。

3 设备的试车

上述改造完成后，在除鳞泵打压保压试验时出现泵头压盖处漏水现象，经检查确定为压盖密封槽尺寸不合理，致使O 型密封圈无法起到很好的密封作用，将沟槽尺寸调整为∅70 mm×∅80 mm×6 mm 后无渗漏现象。完成后，运至车间现场装机上线试运行，压力、容积效率较原设备有所提高。经过试运行跟踪记录，原来两台泵同时工作方可满足生产需要，由于国产化同时实施了适应性改造，现在只需一台泵工作就可以达到改造前两台泵的效果。这样改造后的水除鳞系统，由3 台泵组成，其中一台工作泵，两台备用，有效节约用电能耗，增加了设备保险系数，达到了预期效果。

4 结语

经过此次转化，对高压水除鳞系统零部件进行性能研究，并形成一整套准确的档案图纸。在不降低设备综合性能并达到与外方设备完全适配的前提下，实现该设备的备件国产化。水除鳞系统国产化研究与应用工作达到了预期的目的，不仅满足了生产的需要，而且其性能超过进口备件的水平，运行效果良好。