摘要：对轧线高压水除鳞系统进行改造，提高了轧件的除鳞效果，降低了设备故障率与维护成本费用，提高了设备稳定性。
关键词：高压水除鳞 柱塞 变频控制
前言
型钢厂大型线高压水系统为马鞍山钢铁设计院设计，重庆水泵厂提供成套设备，该设备自2005年9月份投产以来，因设计、制造、安装方面的问题，一直未能达到设计要求，对产品质量的提升影响很大。因此，必须对整个除鳞系统进行可靠的技术改造手段，以此提高轧件的表面质量。
1 原水除鳞系统存在的问题
原系统运行多年时间里，逐步暴露出大量的设备问题，除鳞压力无法保持，设备维护量逐步增大，导致轧件表面氧化铁皮压入的质量事故高居不下：
1.1现有系统压力低且无法保持，特殊钢种除鳞十分困难。
本系统对于合金元素含量较高的品种钢生产来讲，系统20.5MPa的压力偏小，控制元件较多故障率高频繁出现喷空的现象，导致除鳞压力无法保持，不足以提供可靠的打击力，无法将钢坯表面的氧化铁皮除掉，并且除鳞的水量不足，除鳞后的氧化铁皮不能及时清理干净，在轧制过程中容易在型钢的沟槽内出现氧化铁皮压入现象。
1.2设备维护量逐步增大。
该系统对柱塞泵、高压空压机及蓄能器的性能要求很高，任何一方面有故障则除鳞水量、水压就不能保证。由于浊环水的水质差，不能满足柱塞泵对水质的要求，柱塞泵的柱塞、成套密封、密封端盖、油封及挺杆等极易损坏。同时，高压空压机是高故障率设备，设备易损件多，维修难度大，备件成本高。原系统中采用了大量的法兰、截止阀连接，焊缝因振动产生裂纹，还有管路中的除鳞阀、循环阀、最低液面阀配置，出现了大量的漏水、漏气点，给后期设备的维护带来了较大压力。
1.3系统控制复杂，系统压降大运行不稳定，压力不能保证
原系统采用了液位计，最低液面阀与循环阀等连锁控制来实现除鳞泵的加压和泄压，一旦某个元件出现故障就会出现补水不及时的情况，罐内的气体泄露，系统压力就会明显下降，目前系统最高运行压力只能保证19MPa，不能满足品种钢的除鳞要求，严重影响除鳞效果。而系统补水过多会导致系统压力瞬时升高，高压水进入气罐系统，占据气体空间，使气体存量减少，系统压降大。
1.4除鳞箱、集管、储气罐等存在的问题
原除鳞箱体集管喷嘴更换困难，不方便喷嘴检查，维护劳动量大，原快换接头可靠性差，接头连接部位漏水严重，直接影响喷嘴处水压。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆并且原系统中的高压水气罐，需要每年进行高压容器的年审、维护等异常繁琐的工作，增加了大量生产维护的劳动强度与维护费用。
2 现场改造方案
结合现场实际状况，需要对高压水除鳞进行系统性的改造，综合考虑改造的技术可靠性和经济性，我们采用技术成熟，更加适合轧线工作环境的柱塞泵直供方式，简化系统结构，稳定除鳞压力提高系统的可靠性，改善除鳞效果。
2.1采用“变频器+电机+柱塞泵直供”的控制设计：
系统设计使用变频调速系统来调节系统压力，操作人员在电脑中输入不同的频率数值，即可实现柱塞运动的快慢，同步实现不同规格下除鳞的压力变化，系统工作压力可根据实际需要在10-32MPa范围内任意选择，既满足除鳞质量，又降低运行成本，同时去除了高压水气罐及液位控制器、高压空压机、除鳞阀、循环阀、最低液面阀等维护难度大的除鳞设备，操作程序大大简化，短时间内可以快速提升压力且压力数值持续稳定。
2.2供水采用净环水，提高柱塞泵使用寿命：
泵组的柱塞和密封组是一套高压摩擦副，挺杆及密封是一对摩擦副，吸排阀和阀组分别是高压密封配合，这些部位都是摩擦位。当水中的氧化铁皮颗粒含量过多，在高压作用下极易造成柱塞表面、密封组、吸排阀及阀组等部位的早期损坏，严重影响柱塞泵的使用寿命。此次改造中采用管网新水，水中杂质大量减少，柱塞泵摩擦副的表面工作状况得以改善，泵组的维护工作量大大下降。
2.3泵设计吸排阀气缸控制方式，减少电气与水系统冲击震动。
该系统柱塞泵采用了吸排阀气缸控制方式，柱塞在拉出的过程中，吸阀打开，低压水进入压缩腔；柱塞在压入过程中，吸阀关闭，高压水通过排水阀进入高压管路，泵组入口吸入阀打开由气动阀控制气缸的动作实现。由此电机不用频繁调速，对在线电网系统冲击小；改造后泵组输出的高压水压力稳定，管路震动减小，系统噪音明显降低。
2.4除鳞箱与喷嘴改造，去除高压气罐。
新系统的除鳞箱为改造为封闭箱体，内置环形集管及其高压喷嘴，从高压喷嘴喷出的高压水形成一种狭长而整齐的条形带喷射到钢坯表面，达到对钢坯的除鳞效果。除鳞箱入口有双排铁链，出口有双排铁链起密封作用，避免冷却水溅出。去除原除鳞环快换装置，采用高压系统专用的SAE法兰式接头确保不泄露。新系统电机通过变频器调速，实现加压与过载保护功能，提高了泵组的安全性能也降低了系统的电耗。由于去除了原系统中的高压气罐，去除了年审、维护等工作，降低了费用与劳动强度。
3 结语
通过对系统采用“变频器+电机+高压柱塞泵直供”的改造后，稳定并提高了系统除鳞压力，从根本上提高了除鳞效果，同时降低了备件与材料的消耗，工人劳动强度和维修成本随之大幅度减少，设备停机时间大幅下降，取得了显著的经济效益和社会效益，具有广泛的推广应用价值。
论文作者:李发宏,李永君 徐豪杰
论文发表刊物:《科技新时代》2018年12期
论文发表时间:2019/2/18
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