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浅谈高压水除鳞喷嘴的点检及维护

摘 要：随着科技的进步的工艺技术的更新。市场上对钢材的表面质量的要求越来越高。在热轧钢材技术的不断发展中，高压水除鳞法因具有适应钢种范围广、对炉生氧化铁皮和二次氧化铁皮除净率高、对环境污染小、综合成本低等优点，得到广泛应用。昆钢板带厂热轧车间于2002年9月30日建成投产，随着产能的不断提高，因除鳞原因造成的表面质量问题越发突出。本文针对因除鳞喷嘴造成质量问题进行分析，找出问题原因，改进日常维护方式，提高工作效率，提升了产品质量。因此取得了良好的经济效益。
关键词：高压水 除鳞 故障 点检 维修

一 、概述
　　 随着热轧钢材技术的不断发展，高压水除鳞法因具有适应钢种范围广、对炉生氧化铁皮和二次氧化铁皮除净率高、对环境污染小、综合成本低等优点，得到广泛应用，成为当今热态板带除鳞方法的主流。
昆钢板带厂热轧车间于2002年9月30日建成投产，年设计生产能力60万吨，常规产品为厚1.5—20mm，宽900—1600mm的各种钢卷，产品在供冷轧原料的同时，还供后续的两条剪切线上出热轧平板和切分钢卷，可生产碳钢、低合金钢、锅炉钢板、耐候钢、管线钢以及不锈钢等多个品种。2007年更是轧钢过100万吨，超过年设计能力的66%。随着产能的不断提高，因除鳞原因造成的表面质量问题越发突出。本文针对因除鳞喷嘴造成质量问题进行分析，改进日常维护方式，提高产品质量。
热轧车间在长期的生产过程中，不可避免出现了一些，因表面质量缺陷造成的残次品。其中，有很大一部分高压除鳞水喷嘴打击面不够，喷嘴打击力不足，钢坯表面的炉生氧化铁皮或再生氧化铁皮被压入轧件形成的麻坑，夹渣，起皮等质量问题。本人通过长期现场点检维护观察，总结经验分析，并改善现有的点检维护方法。
二 、高压水除鳞的简单机理
高压水除鳞是一种将泵打出的高压水喷射到钢板表面去除氧化铁皮的除鳞方法。经过加热的钢坯，其表面覆盖着氧化铁皮。在高压水的喷射下氧化铁皮受到高动能水的冲击产生破裂，氧化铁皮表面局部急冷，产生很大收缩，从而使氧化铁皮裂纹扩大，并有部分翘曲。氧化铁皮受到水与高温钢坯接触产生的爆破性水蒸汽的冲击，加上急冷时氧化铁皮和母材收缩率不同产生的剪切力，使氧化铁皮从母材上剥离下来，达到了清除氧化铁皮的目的。
三 、高压水除鳞喷嘴结构
高压水除鳞技术的关键是喷嘴结构的设计与选取，喷嘴的状态直接决定了除鳞效果。除鳞喷嘴结构主要是由过滤器、稳流器、、喷嘴芯、铜垫、焊接基座及螺帽组成。其中稳流器的作用是把喷射水流以无湍流的形式平缓地导入喷嘴, 可以大幅度地减小在打击面上的喷射厚度,降低水流损失。这样可以在不改变任何喷射参数的情况下提高打击力, 从而提高了除鳞效果。除鳞喷嘴采用椭圆形扁平喷射头结构，水的喷射角为扇形，扇形角为30度。当喷射压力为20MPa时, 液体从喷嘴中喷射出来的速度可达200m/s,为了增加喷嘴的耐磨性，喷嘴芯的材质采用了碳化钨。钢板带厂热轧车间现所用喷嘴如下图所示：

图 一 完 整 件

图 二 分 解

图 三 螺 帽 及 基 座

图 四 过 滤 器、喷 嘴

图 五 稳流器

四 、确保除鳞效果的条件
　　 对于清除钢坯表面的氧化铁皮，确保能全面清除的条件是：
1 、单个喷嘴喷射在钢板表面上的除鳞水的断面覆盖长度大于等于喷嘴间距，确保高压水将钢坯表面全部覆盖。
2 、高压除鳞水对钢坯表面氧化铁皮的打击力大于等于氧化铁皮与钢坯的粘附力。
在实际的生产过程中，对于高压除鳞水的断面覆盖长度必须大于喷嘴间距，然而并不是断面覆盖长度越大越好，太大也会有除鳞过后板带表面出现黑带、高压水对钢坯打击力下降等现象发生。
　　 所以确保除鳞效果的条件是：在满足除鳞水的断面覆盖长度大于等于喷嘴间距的前提下，尽可能的提升高压水对钢坯表面氧化铁皮的打击力。
五 、点检维护常见问题
　　 影响热轧产品质量的首要因素是表面质量。产品的表面质量更是与除鳞效果的好坏息息相关。高压水除鳞装置的关键部件就是除鳞喷嘴，也就是说喷嘴状态的好坏直接影响产品的表面质量。因此做好高压水除鳞喷嘴的维护工作意义重大。根据本人长期的现场点检维护观察的经验来看，除鳞喷嘴的异常状况主要表现为三个方面：
1 、 除鳞喷嘴的喷嘴芯疲劳磨损，长轴两端出现轻微裂纹。
高压水流穿过喷嘴芯的裂纹部位时，会形成湍流，使流出方向混乱，高压水能量损耗，打击力降低，影响除鳞效果。
其现象是喷嘴芯射出的高压水流发散，在强光照射的情况下呈白色射流，较其它喷嘴芯射出的透明扇面高压水对比起来很鲜明，异常状况容易发现。
2 、喷嘴与铜垫之间被除鳞高压水击穿，导致螺帽与喷嘴头部之间跑水，造成高压水能量损耗，打击力降低，影响除鳞效果。
其现象是螺帽与喷嘴头部之间接触面跑水。初期水流压力小，流量小，不仔细观察很难发现。继续使用一段时间之后，受损的接触面问题就会扩大化，水流的压力和流量就会变大而成射出状。因为后期才易发现，因此常会错过最佳的维护时间。
3 、焊接基座与铜垫之间被除鳞高压水击穿，导致螺帽与焊接基座螺纹结合部位跑水，造成高压水能量损耗，打击力降低，影响除鳞效果。
早期异常现象是螺帽与焊接基座螺纹结合部位有水，但没有明显的水流，与相邻喷嘴的同一部位仔细对比可以发现。继续使用一段时间之后，螺帽与焊接基座螺纹结合部位就会出现明显的向下射出的水流。异常状况前期不易发现，后期易发现。
　　 以上三种情况都会影响除鳞效果。第一种和第二种情况处理起来较容易，如果及时发现问题并及早处理的话不会对产品质量造成任何影响。本人认为，如何避免第三种情况的出现才是非常重要。由于对除鳞喷嘴点检过程视觉遮挡较多，观察角度有限，除鳞装置内部水汽很大，因此往往会错过最佳的处理时间，使跑水状况恶化。受损部位长期受高压水的冲击，很容易导致焊接基座的端面受损，换新后的铜垫根本无法补偿受损后的焊接基座端面。这样以来跑水现象将会一直存在，严重影响除鳞效果，产品的表面质量无法得到保障。
六 、 维护要点
为了确保高压水除鳞的效果，避免以上三种异常状况的出现，提出了以下点检维护要点：
1 、加强对除鳞喷嘴日常的点检，缩短点检周期，将以前的八个小时一次点检，缩短到四个小时一次。以便及早发现问题，及时处理。
2 、对除鳞喷嘴和铜垫进行周期性更换，铜垫的更换周期定为15天，下线的铜垫作报废处理。喷嘴的更换周期定为30天，下线的喷嘴清洗、检查后，状态正常的留作备用。
3 、执行除鳞喷嘴更换的规范化作业，避免人为因素导致的喷嘴、焊接基座与铜垫之间接触不严的情况发生。

七 、结语
　　 新的点检维护要点实施之后，除鳞喷嘴的运行处于可控状态，有效地保证了除鳞效果，产品表面质量可靠性也得到了很大提高。
　　 要做好设备的维护管理工作，首先要深入了解设备的工作机理，熟悉设备的结构特点及作用，并在日常的点检维护过程中发现设备故障，分析故障成因，提出预防措施，提高设备的稳定性。