厚板轧机高压水除鳞系统节能优化控制

杨秀超

（江苏江阴兴澄特种钢铁有限公司214400）

厚板轧机高压水除鳞系统节能优化控制

杨秀超

（江苏江阴兴澄特种钢铁有限公司214400）

面对钢铁市场的严峻形势，拓宽产品结构开发品种、降低生产成本、提高产品质量及服务是钢企生存之道。随着客户对钢板表面质量要求的提高，对高压水除鳞的使用也要求越来越高，但高压水除鳞占了生产成本的大头。如何有效使用高压水除鳞系统，既要保证钢板表面除鳞效果，又要最大限度控制好生产成本，公司对高压水除鳞系统的配置和控制方式进行了改进和优化。

厚板轧机；高压水除鳞；蓄能器；节能

1 现有除鳞泵站配置及轧制除鳞工艺

1.1 除鳞泵站设备配置

1.1.1 高压离心泵

压力：225bar，流量：450m3/h，转数4800rpm。

1.1.2 高压电机

功率：4300kW，电压：6kV，转数1450rpm，变频调速。

1.1.3 传动方式

电机+增速机+高压离心泵。

1.1.4 供水方式

采用离心泵直接供水：根据轧制除鳞信号，变频器控制高压电机升速/降速运行，当需要除鳞时，变频器控制电机+高压离心泵高速运行；不需要除鳞时，变频器控制电机+高压离心泵低速运行；调速范围40～100%：600～1450rpm，负载电流110～350A，泵出口压力：195～225bar。

1.2 除鳞点设置及流量

炉后除鳞：坯料长度3m&8m；运行速度：0.8m/s；喷射阀滞后4s；除鳞时间：9～14s；粗轧机：中间坯max40m轧制速度2.5m/s；喷射阀滞后4s；除鳞时间：20s；

精轧机：成品max70m轧制速度3.5m/s；喷射阀滞后4s；除鳞时间：24s。

运行三台泵：

（1）满足DS双排、R+F和DS单排+R&F二点除鳞，除鳞点压力＞22MPa，除鳞泵过剩能力17～27%；

（2）DS双排+F和DS单排+R+F三点除鳞，除鳞点压力＜18MPa，除鳞泵欠能力14.4～18.1%。

运行二台泵：

（1）满足R&F单点除鳞压力＞22MPa；除鳞泵过剩能力55～58%；

（2）DS双排除鳞，除鳞压力＜19MPa，除鳞泵欠能力9.6%。

运行一台泵：

满足DS单排除鳞，压力＜19MPa；除鳞泵欠能力9.6%。

综上分析，运行三台泵也只能满足二点同时除鳞的压力，三点同时除鳞时，对长的钢板，除鳞到后半段时压力＜18MPa，钢板表面不能满足质量要求，就会出现麻面、凹坑等缺陷。由于电机转子转动惯量大，且高压离心泵是高转速非容积式泵，其转数与流量成一次方、与压力成平方、与功率成三次方关系，因此电机升降速响应没那么快。厚板轧制除鳞工艺是间断、重叠用水方式，即使高压离心泵采用变频调速，不能完全满足轧制除鳞工况需求。为了保证除鳞压力，钢板到达除鳞箱前，除鳞泵就升到高速，憋着压力（最小流量阀打开），随时准备除鳞。只有除鳞箱、粗轧、精轧三点都没有钢时除鳞泵才降到低速等待。实际生产中三点同时没钢的时间很少，但大部分时间是不在除鳞的，能耗就这么白白的浪费掉。多种因素造成了除鳞在整个生产工序中占了能耗的最大头。

2 系统优化改造

为了满足钢板除鳞的压力要求，同时又要最大限度的降低生产成本，对整个除鳞系统的配置进行了改造，在原系统上增加蓄能器组；同时对除鳞泵的控制进行优化。

2.1 采用高压离心泵+蓄能器组

新增蓄能器组，随着中厚板生产的发展，产品定位及表面质量要求越来越高，对除鳞水量的要求也越来越大，水压要求越来越高。这就要求蓄能器的容积越大越好，但受安全、加工难度、场地等限制，罐体又不能做到很大。根据三点同时除鳞的最大需求，选定高压蓄能罐4台，2台水气罐，2台气罐，单台设备静重约54t，设备高101700mm，外径最大1800mm；罐体容积15m3，根据高压离心泵工作压力25MPa，确定蓄能器工作压力为26MPa，设计压力28MPa。

2.2 控制方式优化

（1）不在除鳞的情况，除鳞泵降到低速运行（20%基速），最小流量阀打开，泵的负载很小，此时的系统压力靠蓄能器保持。当蓄能器内压力小于设定值或液位低于设定值，除鳞泵升速，最小流量阀关闭，给蓄能器补水，补水完成后再次降到低速待命。

（2）除鳞的情况，当接到DS除鳞或DS+R+F重叠除鳞信号，主泵提前6s升速，系统压力提升到工艺要求值，当钢坯进入除鳞箱或轧机时，喷射阀自动打开，同时最小流量阀关闭，一台除鳞泵和蓄能器同时供水除鳞。如钢板比较长或多点重叠除鳞，水量和压力跟不上除鳞，则副泵根据蓄能器设定压力下限和二个除鳞点以上重叠除鳞信号升速运行，此时由两台除鳞泵和蓄能器同时供水除鳞。变频器调速要求：20%↗99%≤5s。不同工况下除鳞泵和蓄能器供水情况：

①一台泵运行：满足DS双排和R&F单点除鳞；高压离心泵负载运行时间32s和40.16s；蓄能器进出水量3m3和2.8m3；

②二台泵运行：满足R+F二点；高压离心泵负载运行时间26.471s，蓄能器进出水量达到4.77m3；

③二台泵运行：在DS双排（8m坯料）+R+F三点除鳞，高压离心泵负载运行时间34.57s，蓄能器进出水量达到6.57m3。

2.3 改造成果

改造后除鳞系统运行稳定，系统压力满足了多点同时除鳞的要求，最小压力不低于20MPa，除鳞效果改善明显。系统由原来的三台泵同时满负荷运行减配到目前的一主一副+蓄能器组方式运行，系统功率减少近一半，吨钢电耗下降了9度左右。

3 结论

通过增加蓄能器组，优化控制方式，系统压力更稳定，降低了电机和泵的高速运转时间，延长了电机和泵的使用寿命，减少了维护工作量。不仅满足了工艺对除鳞的要求，且取得了节能效果，创造了经济效益和社会效益。

[1]李成志，姚伟智.高压水除鳞系统节能改进及存在的问题分析[J].鞍钢技术，2006（1）.

[2]肖丽，陈池，顾威.高压水除鳞系统的节能改造及控制方法.Baosteel BAC，2013.

TG333.7

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1004-7344（2016）28-0249-01

2016-9-11