1、DOI:10.16683/J.CNKI.ISSN1674-0971.2022.4065前言攀长钢连轧棒材生产线可生产16100mm棒材、5.520mm盘圆、2040mm大盘圆，主要产品为高强度机械用钢、铁路用钢、工模具钢、铬系不锈钢、气阀钢、高温合金、耐蚀合金、钛及钛合金棒材和线材等，综合设计年产量45万吨。该生产线的坯料主要是（200200）6000mm和（150150）12000mm的方坯,由于品种结构调整，合结钢、不锈钢、高温合金等品种钢较多，原来设计的高压水除鳞系统，经十几年运行，柱塞、密封件、控制阀等磨损严重，备件更换后也难以达到设连轧棒材线高压水除鳞系统改造曹远刚摘要：攀长钢连轧棒
2、材线高压水除鳞系统由于生产品种钢结构的调整、坯料长度的变化，且高压水除鳞系统使用近15年，设备性能下降，已不能完全满足所有钢坯表面除鳞要求，红钢表面氧化皮去除不干净，轧制时压入严重影响了成品钢材的质量。通过研究计算和分析，为节约投资，部分改造升级原系统，设备基础、电机及控制系统全部利旧；泵阀、管路、除鳞箱、喷嘴进行优化升级，除鳞箱位置、辊道、翻钢剔废装置等相关设备进行局部改造。改造后高压水系统压力最高可以达到30MPa，满足连轧各类品种钢棒线材的生产，完全达到干净除去氧化皮的效果。关键词：高压水除鳞；除鳞喷嘴；连轧棒材线；辊道中图分类号：TG333文献标识码：B文章编号：1674-0971（2
3、022）-004-05Modification of high-pressure water descaling system forcontinuous rolling bar lineCao Yuangang（Jiangyou Changcheng Special Steel Co.,Ltd.,Pangang Group,Jiangyou 621701,Sichuan,China）Abstract:Due to the adjustment of the steel structure of the production variety,the change of the billetle
4、ngth,and the use of the high-pressure water descaling system for nearly 15 years,the equipment performance ofthe high-pressure water descaling system in the continuous rolling bar line of Changcheng Special Steel Co.,Ltd.has declined,which can no longer fully meet the requirements for descaling of a
5、ll steel billet surfaces.The oxidescale on the surface of red steel is not removed cleanly,and the pressing during rolling has seriously affected thequality of finished steel products.Through research,calculation and analysis,in order to save investment,part of theoriginal system is upgraded,and the
6、 equipment foundation,motor and control system are all used;The pump valve,pipeline,descaling box and nozzle are optimized and upgraded,and the position of descaling box,roller table,steelturnover and waste removal device and other related equipment are partially modified.After the transformation,th
7、emaximum pressure of the high-pressure water system can reach 30MPa,which can meet the requirements of con-tinuous rolling of all kinds of steel bars and wires,and completely achieve the effect of clean removal of oxide scales.Keywords:high-pressure water descaling,descaling nozzle,continuous rollin
8、g bar line,roller收件日期：2022-06-08作者简介：曹远刚（1966-），男，正高级工程师，2002年毕业重庆大学机械工程专业，现供职于攀钢集团长城特钢，主要从事机械设计与管理。（攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 四川江油 621701）特钢技术Special Steel Technology第28卷 总第113期2022年第4期Vol.28（113）2022.No.4冶金设备与技术改造计性能，设备劣化严重，且原来由于坯料长度的限制，设计除鳞箱位置距离加热炉出口的位置太近、喷嘴布置也不太合理，因此，长时间使用之后，除鳞系统压力仅能达到1522Mpa，且除鳞时产生高压水喷溅对
9、加热炉炉门、耐材、辊道等产生了非常不利的影响。由于产品市场变化和产品结构的调整、钢种坯料长度的变化、原高压水除鳞系统使用时间较长和设备劣化，除鳞箱位置局限，有必要对原高压水除鳞系统进行分析研究，确保达到干净除掉氧化皮、降低炉门维修成本、降低炉门等设备故障，保证设备的正常运行，更好满足现有品种钢生产质量的需求。根据相关资料和高压水除鳞系统的发展，目前除鳞泵站的高压水最高压力已超过20MPa，国外已经达到25MPa以上1。为保持企业可持续发展，不断提高连轧产品市场占有率，除净钢坯表面氧化铁皮，减少因除鳞不尽氧化铁皮压入产品表面而产生的现场废品，提高成材率，改善产品表面外观质量，提升产品商品化形象，
10、从而提高产品市场竞争力2，因此，利用连轧线大修的时间同步进行高压水除鳞系统的全面优化和改造升级势在必行。1原高压水除鳞系统分析原来高压水除鳞系统，由于考虑有6米和12米长度的坯料，且现场位置有限，为了保证12米的剔废装置能够正常使用，其除鳞箱位置布置在距离加热炉炉门口约3米的位置；该高压水除鳞系统主要组成为低压供水过滤系统、高压水泵组系统、除鳞箱喷射系统、高低压水除鳞管线系统、配套的电气控制及配电、仪表、润滑和动力装置等。泵站系统平面布置图如图1所示，除鳞箱在辊道位置布置如图2所示。1.1坯料参数1）主要钢种：热作模具钢（H13）、冷作模具钢（Cr12MoV）、不锈钢(2Cr13)、齿轮钢、合
11、金结构钢(40Cr)、轴承钢(GCr15)等。2）坯料规格：方坯（150150）12000 mm(200200)6000 mm3）辊道速度：0.25 1 m/s（调速）1.2原高压水除鳞系统参数原高压水除鳞系统主要参数如表1所示。原高压水除鳞箱在出炉辊道上的布置，分别为两组喷嘴，每8个一组，前后各一组，其布置示意图如图3所示。曹远刚：连轧棒材线高压水除鳞系统改造第28卷第4期图1 泵站系统平面布置图Fig.1 Layout plan of pump station system图2 除鳞箱辊道位置布置图Fig.2 Layout of descaling box at roller table表
12、1 高压水除鳞系统参数表Table 1 Parameters of high pressure water descaling system1234567名 称高压泵柱塞泵压力泵流量（每台）除鳞箱体喷嘴钢坯距离电机功率坯料速度喷嘴数量参 数柱塞泵3台25 MPa32 m3/h两组（8个一组）工作压力20 MPa16个145215 mm280 kw0.251 m/s备注两用一备前后各8个变频调速变频调速图3 连轧线喷嘴布置图Fig.3 Spray nozzle equipment layout of the continuous rolling 561.3分析计算连轧线均采用高压水除鳞，喷水方式
13、为周期性间断式喷水除鳞。自动除鳞时由热金属检测仪HMD（安装在除鳞箱前合适位置，用于检测坯料位置）检测到轧件发出信号，将检测信号传送给PLC，通过PLC控制阀的开、闭，从而实现间断式除鳞（升压至设定压力时间2秒）。可在操作台选择自动或手动除鳞，轧制过程中可随时选择手动除鳞。除鳞泵电机转速按预定设定程序自动调整，能满足快速、慢速除鳞压力要求。分别验算高压水除鳞系统水流量、能力、速度、打击力等参数情况。1.3.1喷嘴流量（1）水射流流速影响除鳞效果的主要因素是破碎氧化铁皮，这就取决于高压水射流的打击力的大小。水射流速度与水压有关，喷射水流速度大，对红钢表面鳞皮打击力越大，破碎速度越快，各种钢的氧化
14、铁皮破碎都有一个临界破碎压力值（实际中探索），达到这一数值，就可以除鳞，超过这一数值，压力过大，将浪费能源。根据相关轧钢生产线经验，取喷嘴喷射压力22MPa,按照水射流理论3计算水射流流速：V=44.7P（m/s）式中：V水射流速度，m/sp水射流压力，MPa带入参数计算得:V=210m/s（2）除鳞喷嘴水量：根据国内外有关高压水热态除鳞的通用设计准则，结合高压水除鳞的实践经验，每个喷嘴最高压力时流量Qi（L/min）为：QiVA式中：V水射流速度，m/sA喷嘴出口截面积，mm2带入参数计算得:Qi39.72（L/min）1.3.2 高压泵情况（1）高压水总流量已知喷嘴，按系统最大压力计算，则
15、16个喷嘴的总流量为QQ=16Qi=38.1（m3/h）每台泵流量为qi=32 m3/h，两台泵满足2qi=64 Q=38.1说明原来的泵两用一备，可以保证设备正常可靠的运行。（2）高压水射流喷嘴打击力验算根据高压水射流理论及厂家样本经验公式验算喷嘴打击力4F（MPa）：F=0.05Q PH2tg（2）tg（2）cos式中：Q喷嘴流量L/minP喷嘴进水口压力，最大时250kg/cm2H喷嘴出口到打击面的距离145mm喷嘴喷射角30射流厚度夹角，1.11.6，系统压力在2025MPa时，带入参数计算得:F=0.48 0.6（MPa）根据相关经验，对于低合金钢，一次除鳞要求最小的打击力0.60.
16、8MPa,二次除鳞0.50.7 MPa。说明喷嘴的打击力不足，不能满足所有品种坯料要求，因此出现打不干净的现象。2改造技术方案为解决原高压水除鳞系统存在的问题；同时，消除高压水对加热炉炉门的影响，降低设备维护和运行成本，因此决定在连轧线大修期间进行高压水除鳞系统的全面优化和改造升级。改造后平面布置图如图4所示。主要改造高压水除鳞泵站系统、高压水除鳞管路、水路控制阀系统、除鳞环喷嘴及布置、辊道、剔除废品装置、保温罩装置、辊道冷却水装置、部分电控系统。电机、供电电源、控制柜系统、进水过滤系统、电机底座、泵土建基础全部利旧，不做改造。2.1 高压水除鳞系统2.1.1 打击力和喷嘴流量计算特钢技术第28卷第4期图4 改造平面布置总图Fig.4 Layout plan of technical transformation 57本次改造确定提高高压水系统压力，选用Lechler公司高压喷嘴，分别对不同喷嘴在不同距离、不同流量、不同压力等情况进行分析和计算，根据 Lechler 样本和技术交流5，主要模拟打击力等（30MPa）参数如图5所示。分别模拟计算150150 的方坯在30MPa打击力和20