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    熱軋線水除鱗系統(tǒng)的優(yōu)化改造

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    發(fā)布時間:2016-10-08

    1.存在的問題 
      高壓水除鱗設(shè)備的作用是在鋼坯軋制前通過高壓水的噴射,徹底清除其表面氧化鐵皮,以保證鋼坯順利咬入粗軋機和坯料在后序軋制中的表面質(zhì)量。目前,由于高壓水除鱗只有1組噴嘴,除鱗不徹底,主要是鋼坯的兩個側(cè)表面經(jīng)除鱗后還存有一定量的氧化鐵皮,在粗軋機進行往復(fù)軋制的過程中容易造成以下問題: 
      (1)鋼坯在咬入粗軋機孔型時由于頭部存有氧化鐵皮而發(fā)生打滑的現(xiàn)象,造成堆鋼。 
     ?。?)過量的氧化鐵皮堆積在粗軋機附近,容易造成自動檢測元件的誤檢測,從而造成自動控制程序出錯,也容易造成堆鋼。 
     ?。?)由于鋼坯表面氧化鐵皮的存在,軋制過程中軋件容易出現(xiàn)麻面、異物壓入等產(chǎn)品缺陷,導(dǎo)致軋制出大量的廢品。
     ?。?)粗軋機接軸在咬入軋件時,其所受的扭振在除鱗不好的情況下是其扭振峰值的三倍,嚴重縮短了粗軋機接軸的使用壽命。 
      由于以上問題的存在,造成了非常頻繁的設(shè)備停機和大量的產(chǎn)品缺陷,嚴重制約了型鋼廠中型線生產(chǎn)的順行。 
      2.高壓水除鱗系統(tǒng)的改造 
      2.1改造前高壓水除鱗工作原理 
      如圖示: 
      1、吸入水箱 2、過濾器 3、電機 4、高壓軟管 5、蓄能器(120L×3) 6、壓力調(diào)節(jié)閥 7、排放閥 8、單向閥 9、高壓柱塞泵 
      工業(yè)用水從吸入水箱經(jīng)過過濾器到達高壓柱塞泵進行加壓,通過軟管輸送到蓄能器(蓄能器最高工作壓力為16.2Mpa,最低壓力為12.7Mpa)保壓。鋼坯經(jīng)過水除鱗設(shè)備時,噴嘴閥門打開,高壓水噴射在鋼坯表面進行除鱗,蓄能器卸載;鋼坯經(jīng)過后,噴嘴閥門關(guān)閉,蓄能器加載,等待下一個工作周期。 
      2.2設(shè)備改造方案: 
      針對高壓水除鱗清除鋼坯表面氧化鐵皮不徹底的問題,具體采取以下措施: 
     ?。?)增加1組噴嘴,和原有的1組并聯(lián)使用。 
      (2)增加1組蓄能器,和新增加的噴嘴配套使用。 
      (3)新增加的噴嘴改變分布方式,因軋件在加熱爐至粗軋機輥道行走的過程中,輥道外緣已將軋機下表面的氧化鐵皮磨掉,所以下噴嘴不需要增加;如果1臺柱塞泵容量不能夠同時滿足兩組噴嘴工作,則要再安裝1臺高壓泵。 
      設(shè)備改造后原理如下圖示: 
      1、吸入水箱 2、過濾器 3、電機 4、高壓軟管 5、排放閥  6、壓力調(diào)節(jié)閥 7、蓄能器 8、單向閥  9、高壓柱塞泵 10、單向閥  11、排放閥  12、蓄能器
      增加1組蓄能器和1組噴嘴與原來的并聯(lián)使用,兩組噴嘴單獨控制。鋼坯經(jīng)過水除鱗設(shè)備時第一組噴嘴首先噴鱗,通過延時控制,第二組噴鱗接著噴鱗,等同于一支鋼坯進行2次除鱗;并且針對鋼坯側(cè)表面除鱗效果不好的問題,重新調(diào)整新增加噴嘴的分布位置和噴射角度。 
      2.3增加蓄能器的容量選擇和柱塞泵容量校核 
      高壓水除鱗使用的蓄能器為皮囊式蓄能器,使用時皮囊內(nèi)充氮氣。皮囊式蓄能器具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小等特點,可以吸收急速的壓力變化和脈沖,具有良好的減震和穩(wěn)定壓力的作用,特別適用于柱塞泵往復(fù)作用所導(dǎo)致的壓力脈沖。因此新增加的蓄能器仍然選用皮囊式蓄能器。 
      皮囊式蓄能器按氣體定律的原理工作,因而,其氣體的壓力與體積之間的基本關(guān)系由下式表達: 
      p1v1n=p2v2n 
      式中:p1與p2――初始氣體壓力與最終氣體壓力; 
      v1與v2――初始氣體體積與最終氣體體積; 
      在等溫條件下,即氣體的壓縮和膨脹是緩慢發(fā)生的,有足夠的散熱時間; 
      則n=1,故等溫條件下p1v1=p2v2; 
      在絕熱條件下,n等于氣體的定壓比熱對定容比熱的比值,絕熱條件下的氮氣n=1.4,則p1v11.4=p2v21.4。 
      2.3.1根據(jù)原來的蓄能器的排量計算新增蓄能器容量及數(shù)量 
      如圖示: 
      在充氣、加載和卸載狀態(tài)下,皮囊內(nèi)氣體的體積分別為v1、v2、v3,vx即為一個蓄能器的液體排量。 
      氣體的充氣壓力 p1和蓄能器最低工作壓力p3的關(guān)系為: 
      p1≤0.9p3 
      加載過程平均為20秒鐘,此過程可作為等溫過程計算按p1=0.9 p3計算: 
      根據(jù)公式:p1v1=p2v2 
      分別將 p1=0.9×p3=0.9×12.7=11.43Mpa 
      p2=16.2Mpa 
      v1=120L代入公式 
      可得:v2=84.67L 
      卸載時間平均為3秒鐘,此過程可作為絕熱過程,根據(jù)公式:p2v21.4=p3v31.4 
      分別將 
      p2=16.2Mpa 
      v2=84.67L 
      p3=12.7Mpa代入公式 
      可得:v3=100.74L 
      一個蓄能器的液體排量vx=v3-v2=100.74-84.67=16.07L 
      3個蓄能器的總排量為V=3×vx=3×16.07=48.22L 
      根據(jù)絕熱功率曲線圖可查出容積為100 L的蓄能器最能滿足有效液體排量為 16.07 L的要求。 
      根據(jù)氣體定律同理可得: 
      容積為100L的1個蓄能器的實際液體排量為: 
      vx新=v3-v2=13.4 L 
      設(shè)定第一組噴嘴和第二組噴嘴的排量相同,那么新加蓄能器的數(shù)量為: 
      n=V/vx新=48.22/13.4=3.6≈4個 
      2.3.2校核增壓泵的容量 
      目前高壓水除鱗共有2臺三級高壓柱塞泵,正常工作時1臺工作,1臺備用,額定工作壓力為150kgf/cm2,最高壓力為170kgf/cm2,額定流量為350L/分,兩組蓄能器同時工作,按加載時間平均20秒鐘,卸載時間平均為3秒鐘,軋鋼節(jié)奏(兩支鋼坯經(jīng)過高壓水除鱗的間隔時間)平均為120秒鐘計算,每個工作周期2組蓄能器的總排量為: 
      3vx+4vx新=3×16.07+4×13.4=101.8L 
      1臺泵在1個工作周期內(nèi)的排水量按輸出功率95%計算: 
      350/60×120×95%=665L>>101.8L 
      另外,1組蓄能器在1個工作周期內(nèi)的加載時間平均為20秒鐘,那么2組蓄能器同時工作的加載時間為: 
      20×(1+400/360)=42秒<<120秒 
      再增加4個容量為100 L的蓄能器和原來的1組蓄能器共同使用1臺泵完全能夠滿足工作上要求,因此不需要再安裝1臺增壓泵。 
      3.結(jié)束語 
      粗軋機高壓水除鱗經(jīng)改造后,徹底解決了鋼坯表面氧化鐵皮清除不徹底的問題,大大減少了因氧化鐵皮造成的設(shè)備停機、軋廢和產(chǎn)品表面缺陷,并大大延長了粗軋機接軸的使用壽命。 

                                                  
     

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