高压水除鳞系统的应用分析

摘  要：高压水除鳞系统在生产热轧钢工艺上是非常重要的系统组成。就是因为高压水除鳞系统的重要性，所以必须要深入了解对系统的各个应用点的研究。在本篇文章中，侧重研究高压水除鳞系统的各个应用点，这些应用点是高压水除鳞系统组成中必要的部分。为此，对高压水除鳞系统的原理以及高压水除鳞系统的各部分组成和其中功能应用点进行深入研究分析，只有深入透析其中的各部分应用点，才能进而有效的去应用高压水除鳞系统。

关键词：高压;除鳞系统;原理;应用

高压水除鳞系统通常放在钢厂的热轧生产线上，以去除因钢坯表面加热而产生的氧化皮（通常称为鳞）。除鳞技术已经通过两个步骤发展为当前的高压水除鳞：机械除鳞和爆炸除鳞。目前，高压水除鳞在高压热轧钢生产过程中的技术应用非常广泛，并且已经基本成熟。各种科研机构，设计单位和生产单位通常都知道将此技术应用于工程实践中。不断的改进导致了这项技术的飞速发展。随着国家节能低碳减排技术要求的不断提高，为了尽量达到相同的节能技术创新要求，降低能耗已逐渐成为各不同行业节能技术创新的主要技术突破口和方向之一。因此，在保证达到相同的除鳞技术质量的必要前提下，如何有效的进行高压水除鳞系统的应用问题，已成为未来科学研究和应用发展的重要趋势。

在热轧钢铁的生产上，高压除鳞系统的除鳞泵对水加压，同时剥落了基材，并离开了坯料表面。经过冲刷后，达到去除氧化铁皮的目的[1]。因此，其能否有效运行直接影响除鳞效果，并影响热轧钢生产质量。高压泵性能决定着整个除鳞系统的工作能力和效率。目前主要由柱塞泵和高压离心泵组成。柱塞泵和离心泵各有其优缺点。选择哪种泵更合理，主要取决于诸如轧机生产的钢的类型。因为两个泵具有独特的特性，其中柱塞泵效率很高，安装量小，组合灵活方便，操作维护简单;离心泵具有安装面积小，流量大，易损件小的优点。由不同的泵组成的水除鳞系统也不同，组成系统也有自己的特点。对于停机时间较长的泵站来说，柱塞泵较为适合，在空转状态下泵空转时泵电机的功耗仅为总负载的百分之十左右，从而节省了能源并降低了生产成本。对于大多数时候需要连续高压水供应的泵站，多级高压离心泵更为合适。如果高压水系统不需要高压水，则泵电机的功耗约为满负荷的百分之五十。

一、高压水除鳞系统的研究

由于高压水除鳞系统具有免维护的优势，因此通常无需更换过滤器元件。如果压力差在设定的触发压力差之内，则可以自动进行反冲洗。但是，在实际操作中，自清洁过滤器还会定期清洁过滤器元件和过滤器的内壁，以确保安全有效地运行。爆破层的效果主要体现在恒定高温压力下，高压水迅速渗透到氧化层表皮之间的薄层间隙和氧化层表皮与基材之间的薄层间隙中，在恒定高温高压条件下迅速受热蒸发，形成具有爆炸力并具有破坏性的氧化层表皮。冲击力主要体现在从坯料喷嘴内部喷出的水流高压泵中水射流直接撞击到了坯体材料的皮表面，高压泵中水射流的化学动能迅速改变转化电能为压力脉冲，形成强大冲击力，直接使其作用于坯料氧化皮上并直接破坏了坯料氧化皮。工程中所应用的各种高压水除鳞喷嘴因其設计应具有特定的前凸后倾角。在通过减少施加后坐力的运动能量达到损失的程度同时，清除了破碎的氧化皮，不再残留在坯料表面上并回滚到坯料中。目前，除鳞机理的研究基本上是在定性分析的水平上，对于各种除鳞机理的有效性尚无定量的判断。研究表明，只能用数学公式计算冲击力。因此，对于当前高压水系统的设计和应用指标，国内外有关单位一般只能使用单位面积的力，即待评估的表面压力。

二、多级离心式除鳞泵在高压水除鳞系统的应用

离心泵利用结构上的优势，轴向和径向推力将随之变化而改变。为了保证更高的推力平衡和更高的效率，它可以有效地防止高压除鳞泵的过度散热，并有效降低设备的运行成本。如果系统不需要进行除鳞，则在泵重新填充蓄能器之后泵运行的时间越长，并排出泵内循环形成的热水。但是，有效地进行热量传导，使机壳达到温度不要太高，最小流量阀由传感箱在温度和压力参数的帮助下进行控制。这不仅延长了除鳞泵的使用寿命，而且节省了能源并减少了消耗。

三、最小流量阀在高压水除鳞系统的应用

最小流量阀也是高压水除鳞系统的主要组成部分之一。高压水除鳞系统中最小流量阀采用的线性流路比较简单，不仅压力小，而且流量大，可以有效减少涡流现象。先导采用气动或液动控制方式，通过调节节流阀，可以有效地控制阀门的开启和关闭时间，从而抑制高压水的产生。在整个排水过程中，高压调节器在确保有效排水方面起着非常重要的作用。因此，有效冷却以防止泵内燃烧或变形，维持系统压力，并避免因各方面原因损坏除鳞泵的情况。

四、蓄能器在高压水除鳞系统的应用

一种是调节能量，第二种是平衡压力，第三种是减轻系统冲击。这样，可以有效地降低泵的功率。该蓄能器包括高压水罐和高压气罐[2]。现代除鳞泵站都使用与空气和水直接接触的蓄能器，其主要功能是吸收系统产生的水锤现象的三个点：调节高压供水以平衡系统压力。填充要求通常是系统压力，如果未执行除鳞，则流体为蓄能器。除鳞时为了平衡，大多数家用重型和纸板生产线都使用蓄压器压力调节和除鳞系统。由于系统使用储能罐进行储能，因此可以使用低流量高压泵来实现更大的除鳞流量。除鳞系统是一个问题，但是该系统具有三种类型的高压和高风险压力容器：蓄能器，高压空气压缩机和各种高压阀。该系统很复杂，并且压力容器已存储。大量能量阀的故障给安全带来了相对较大的隐患。压力调节不便，对钢种的适应性相对较低。蓄能器和空气压缩机的组合结构更加复杂，这也增加了操作和维护的难度。

五、最低液面阀与除鳞阀在高压水除鳞系统的应用

液位始终在设定范围内，以确保系统压力。在自动关闭工作状态下，最低高压液位控制阀为高压单向阀，外部有积水合物可以直接进入整个高压泵的蓄能器，内部有积水不能直接流出，从而有效避免了高压蓄能器的内部有积水，它可以防止关机时溅出水。除鳞阀主要分别安装在除鳞传动系统的两个控制器和端子上，并主要连接在除鳞泵的主进出口和两个蓄能器之间。除鳞阀通常是关闭的，预注水将注满管道。当除鳞阀打开时，预填充阀自动关闭，除鳞系统开始喷涂，这样高压水去除了坯料表面的氧化皮。

变频调压高压水除鳞系统具有调压快，调压范围广，方便安全，系统简单等优点;适用于棒材，线材，窄带钢等热轧生产线，钢管用水量低。可变压力调节高压水除鳞系统的设备投资通常较高，但是使用成本（例如功耗，备件等）低于其他除鳞方法。这种压力调节方法的工作原理是，在除鳞间隔期间，卸荷阀打开，高压泵在低压且无负载的情况下运行，从而节省了能源。这时，大部分水回流了，除鳞中仍有少量低压水，以防止系统压力上升时发生水击[3]。从系统除鳞时，请关闭排水阀，系统压力升至额定压力，这时所有水都通过高压管道，除鳞环和喷嘴被引导至钢坯，以完成除鱗。使用变速调节器改变除鳞泵电机的转数，可以轻松地为除鳞压力提供所需的流量，并且可以调节除鳞系统中的压力以稳定地启动除鳞泵。目的是在较宽的速度范围内，节约能源并减少设备磨损并降低运营成本。考虑到热轧除锈工艺和现场环境的要求，变频器必须具有较高的控制精度，良好的驱动特性，较大的输出转矩，防尘，耐腐蚀，强大的保护功能和实值监控功能。

六、调速研究

通常情况下，轧制铝型比一般轧制镀锌合金型的除鳞所需时间要长。因此，通过大幅提升除鳞时的运转速度，实现了两台高压水泵的连续正常运转。变频器和高压液力电流偶合器技术是目前解决此技术问题的两种主要方法[4]。变频变压器元件调速变压系统由整流器、滤波器和逆变器等变频器元件组成，主要是作用于变压系统在真空时调速降低变压泵的额定转速，达到环保节能的应用目的。这是关于减少启动负荷并减少机械磨损。旋转电机调速技术中使用的早期变频器由于不成熟且成本较高而未能得到充分应用。近年来，变频器的成本已逐渐降低，并且除鳞系统的应用在未来将逐渐增加。液力偶合器在调节旋转机械的速度方面非常成熟，但很少在除鳞系统中使用。主要原因是变速调节时间长，并且不适合频繁增加的除鳞系统的运行条件并降低速度。与热轧钢板相比，后者的可变负荷调整时间间隔相对较长，因此更适用于宽厚板生产线和铸铁轧机。同时，液力偶合器的调速具有节能效果低，操作精度低的问题。因此，国外泵公司正在开发和生产快速更换的液压耦合器，这些液压耦合器专门用于调节除鳞系统的泵速。但是，其成本高于一般的国内产品，实际应用情况较少[5]。

七、结语

综上所述，在高压水除鳞系统的运行中，各个部件能否有效运行将影响运行的安全性和效率，因此必须有效地加强运行原理的知识积累，只有对其中的原理都能够学习通透才能够对高压水除鳞系统进一步维护。包括高压喷嘴内部结构和高压泵体内部结构等由大型高压水除鳞设备系统部分组成的各种除鳞设备的设计研究工作得到了进一步加强。在高压水除鳞机理的研究中，关于各种高压水除鳞机理的单值效应尚无明确结论。为了进一步提高高压水除鳞技术的水平并探索该技术的适用性，有必要加强除鳞机理的研究。特别对冷却效果的分析研究是高压水除鳞技术飞速发展的研究重点。

参考文献：

[1]罗祯伟.多规格方坯高效节能高压水除鳞系统的研究应用[J].南方金属，2019，000（001）：14-16.

[2]杨小磊.中厚板轧机高压水除鳞电气系统的隐患分析与改进[J].冶金管理，2019，No.371（09）：104-105.

[3]史宏伟.高压水除鳞系统在热轧2250 mm的应用[J].包钢科技，2019，v.45;No.197（05）：72-75.

[4]秦娜.高压除鳞水罐液位不同步问题的解决[J].冶金动力，2020，No.243（05）：60-61+63.

[5]陈功彬，王萍.韶钢中厚板生产线除鳞系统优化改进[J].宽厚板，2019，025（002）：38-40.

作者简介：

刘玉峰，男，1986.05.12，汉，河北唐山人，本科，研究方向：轧钢。