宽厚板轧机高压水除鳞机理及应用

王沛峰

（重庆长寿钢铁中厚板厂设备室，重庆 401258）

1 宽厚板轧机钢板表面氧化铁的形成及清除

宽厚板热轧钢板表面氧化铁分为一次鳞（炉生氧化铁）和二次鳞（再生氧化铁）两种。氧化铁的主要结构和化学成分如图1所示。热轧钢板除磷：除磷箱除磷主要除一次鳞，粗轧除磷主要除一次鳞的残余和二次鳞，精轧除磷主要除二次鳞。

2 除磷机理

当高压水通过喷嘴打击钢坯表面时，在零点几秒内同时对氧化铁皮产生4种效应。

（1）冷却效应。热金属母体与氧化铁皮冷却后其各自的收缩程度不同，从而两者界面之间产生切向应力，此力使氧化铁皮与母体脱落。

（2）破碎效应。由于高压水的打击力，使氧化铁破碎，对高压喷嘴射流的打击力作图2所示分析，其中，F为总打击力，MPa；Px为F的水平分力，MPa；Py为F的垂直分力，MPa，即破碎效应的破碎力；茁为喷嘴轴线与垂直线的交角，一般为10°～15°。

（3）爆破效应。带有一定压力的小水滴进入氧化铁皮的裂缝中，处于高温下的小水滴迅速气化体积突然膨胀——爆炸，从而使氧化铁皮既脱落又破碎。

（4）冲刷效应。图2中的Px分力即为冲刷已破碎氧化铁皮的主要力量，当然Py也有一定的冲刷作用。

宽厚板轧机除鳞喷嘴打击力是否满足除鳞要求的条件：淤一次鳞，普碳钢、低合金钢（0.6～0.8）MPa，高合金钢 （0.8～1.2）MPa；于二次鳞，（0.5～0.7）MPa。

图1 氧化铁的主要结构和化学成分

3 热轧机除鳞装置的设计

图2 喷嘴安装倾角及总打击力的分解

根据氧化铁的形成结构及除磷机理，轧机上的集管的设计尤为重要，特别是喷嘴的选型、安装、喷射垂直高度和集管结构的刚度很重要，钢板表面氧化铁高压水除磷的布置装置如图猿所示，其中，E为喷嘴间距，为喷嘴喷射角，h2为垂直喷射距离，酌为喷嘴喷水偏转角，茁为喷嘴前倾角。

图猿 钢板表面氧化铁高压水除磷的布置装置

4 除鳞喷嘴理论打击力的理论计算及要求

除磷打击力计算公式

式中F——打击力，MPa

0.05～0.08——推导系数

Q——在压力P下每个喷嘴的流量，L/min

P——喷嘴进水口压力，kg/cm2

H——喷嘴出口至打击面的垂直距离，mm

Φ——射流厚度夹角，一般为1.5°～2.5°

由此可知，除鳞打击力与垂直喷射垂直距离关系很大，选好优质喷嘴也比较关键，同时也要关注喷嘴对水质要求，系统水流量要保证每个喷嘴水量分布均匀。不应过意追求除磷压力的提升。

5 某宽厚板精轧机的高压水除鳞优化方案

根据所轧钢板的规格的宽窄，高压水除磷分为去宽喷集管和去窄喷集管两种除磷。

（1）上除鳞喷射装置（图4）。上喷嘴采用LECHLER 682.765.27型号喷嘴，获得较好喷射效果：打击力可以提高到（0.30～0.33）N/mm2；叠加量得到改善：使用 22°除鳞喷嘴，叠加量达到（13～20）mm较理想值，水量布置有了明显改善。

（2）下除鳞喷射装置（图5）。下喷嘴采用LECHLER 682.767.27型号喷嘴，获得了较好喷射效果：打击力可以到0.71 N/mm2的较理想打击力。

6 小结

通过对高压水除鳞的工作机理分析、除鳞喷嘴及集管部件的结构进行探讨，在高压水动力系统不改变的前提下，成功地对某厚板精轧机的除鳞系统优化设计，实施投入运行后钢板表面质量得到大幅改善，满足工艺对钢板表面的要求，提高了产品质量，创造了较大的经济效益。

图4 上除鳞喷射装置

图5 下除鳞喷射装置