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高壓水除鱗系統(tǒng)
高壓水除鱗系統(tǒng)主要應用于鋼鐵行業(yè)熱軋中的板材、棒材、型材、管材和線材等軋制生產(chǎn)線上。高壓水除磷工序安在軋鋼機前或在張減機前。為了清除鋼坯在加熱過程中產(chǎn)生的爐生氧化鐵皮和軋制過程中產(chǎn)生的二次氧化鐵皮,改善軋制鋼材的表面質(zhì)量,減少軋輥磨損,提高軋輥的使用壽命,徹底消除酸洗對環(huán)境的污染。隨著用戶對質(zhì)量要求的不斷提高,高壓水除磷設備已成為軋鋼車間的重要生產(chǎn)設備。高壓水除鱗系統(tǒng)的應用給鋼鐵行業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。
生產(chǎn)過程中清除氧化鐵皮的必要性
在鋼的表面產(chǎn)生的氧化物形式有三種類型:氧化亞鐵(FeO)、氧化鐵(Fe2O3)和四氧化三鐵(Fe3O4)。氧化亞鐵在氧化鐵皮中的含量大約有95%,四氧化三鐵占氧化鐵皮層的4%,三氧化二鐵處于氧化鐵皮的最外一層,只占1%。
在熱軋鋼材生產(chǎn)過程中,鋼坯表面的爐生氧化鐵皮是影響鋼材表面質(zhì)量的主要原因之一。任何鋼鐵產(chǎn)品除不銹鋼外與空氣接觸都會生銹,實際上在一定條件下不銹鋼也會生銹,如加熱至一定溫度便將生成氧化鐵皮:熱軋鋼板在加熱階段形成的一次(加熱)氧化鐵皮,軋制過程中形成二次(再生)氧化鐵皮。一次鐵皮不清除掉,軋入鋼板表面形成麻點缺陷,大塊鐵皮壓入造成麻坑,有時鐵皮將表面缺陷覆蓋住,帶給用戶隱患。鐵皮壓入鋼板表面,還會增加清理工作量。麻坑過深、麻點面積過大,造成廢次品。生產(chǎn)中帶有鐵皮軋制時,會加快軋輥的磨損。因此,熱軋前和熱軋中應及時清除一次和二次鐵皮,已成為生產(chǎn)高質(zhì)量鋼板所必不可少的重要工序。
為了解決鋼材表面產(chǎn)生凹坑、麻點、氧化鐵壓入等多種產(chǎn)品缺陷問題,國內(nèi)外已經(jīng)采用多種除鱗方法。主要有四種方法:即爆破法、機械法、變形法、高壓水清除法。相比之下,高壓水除鱗技術具有適應鋼種范圍廣,除凈率高,綜合成本低等優(yōu)點,在熱態(tài)除鱗和冷態(tài)除鱗中得到了廣泛應用,成為當今除鱗方法的主流。
熱軋鋼坯高壓水除鱗的機理
高壓水除鱗技術是利用高壓水以一定角度打擊鋼坯表面,通過沖擊力敲擊、振動、熱變化等機理的共同作用,除去材料表面的氧化鐵皮。具體說來,高壓水除鱗時,水在高壓作用下從水嘴高速噴出打擊到鋼坯表面,由于高速噴射的水流具有一定的質(zhì)量和速度,當其撞到鋼坯上時,由于流體方向的改變,將對鋼坯產(chǎn)生一壓力,產(chǎn)生敲擊和振動作用;高壓水流使鋼坯產(chǎn)生溫降,由于鋼坯表面的氧化鐵皮和金屬的線膨脹系數(shù)不同,溫度下降使板坯表面的氧化鐵皮內(nèi)產(chǎn)生裂紋,以利清除;水流在高溫的鋼坯表面受熱汽化,水泡破裂時對氧化鐵皮產(chǎn)生敲擊和振動作用。以上因素的共同作用使氧化鐵皮與基層分離,然后被水流帶走。
高壓水除鱗的效應
1 破裂效應
鐵鱗在高壓水產(chǎn)生的沖擊力作用下破碎脫落。
2 冷卻效應
高溫軋件在高壓水噴射作用下冷卻時,由于材料基體和鐵鱗冷卻收縮率不同而產(chǎn)生的切向剪力使鐵鱗脫落基體。
3 蒸氣效應
軋件表面鐵鱗的裂縫中進人水滴,水滴在基體和鐵鱗之間突然汽化而爆炸,將鐵鱗從基體上剝落。
4 沖刷效應
已經(jīng)和將要脫落的鐵鱗在高壓水的沖刷下沖走,使鐵鱗不要進人軋輥而壓在軋件上。
影響除鱗效果的因素
我們知道影響除鱗效果的主要因素是如何破碎氧化鐵皮,這取決與高壓沖擊力的大小。
影響沖擊力的另外一個重要因素是噴頭到坯料的距離,這意味著,如果距離減少一半,則沖擊力將增加四倍。這說明通過縮短噴射距離,可以極大地增加除鱗水的沖擊力,優(yōu)化除鱗效果。
高壓泵是整個系統(tǒng)的心臟,其性能的好壞對整個系統(tǒng)有決定性的影響。可采用先進的高壓低流量快速除鱗方式。噴嘴射角與鋼坯運動方向成逆向或75。夾角,這樣有利于熱坯氧化鐵皮除盡。精軋入口除鱗箱集水管開設2組,它是保證除鱗的效果的有效措施。
高壓水除磷效果和鋼種有直接的關系:普通碳鋼磷片形成較易控制,水擊除磷效果好;合金鋼則較難控制。通常除鱗壓力在140~200bar,但有些合金鋼需要更高的除鱗壓力,或者有降溫控制的需要,則需要高于300bar以上的壓力。
噴嘴及其配置
噴嘴是高壓水除鱗設備中一項重要工具。噴嘴形狀與尺寸及其配置對噴射沖擊力,長寬面積,耗水量以及水柱高度、角度、重疊量等關系很密切,而且噴嘴間不得互相干擾,高速直接地打擊鋼板表面。
噴射沖擊力和噴水壓力與流量是成正比。而噴嘴高度與噴射面積是1∶4關系,即噴嘴高度增加一倍,而噴射面積增加4倍。若高度降低一半,噴射面積降至1/4,但沖擊力卻增加4倍,噴嘴數(shù)量也增多4倍,耗水量也增大4倍。
噴嘴高度不但確定噴射面積和沖擊力的關鍵尺寸,也是設計噴嘴數(shù)量、噴水總量及泵房能力的重要指標。噴嘴高度大、噴射面積大、而水刃切削鐵皮的沖擊力就小。噴嘴高度小,噴射面積小、沖擊力增加,但噴嘴數(shù)量增多。