高压水除磷系统在柳钢热轧生产线上的使用和创新
作者：万祖勇刘汉洪
来源：《企业技术开发·中旬刊》2015年第05期
摘要：随着生产的不断发展和市场要求的不断提高，客户对热轧板卷的表面质量要求也越来越高，而高压水除磷系统正是传统热连轧生产线上影响钢卷表面质量最核心的设备，它的稳定顺行直接关乎钢卷的表面质量，文章将主要阐述高压水除磷系统在柳钢热连轧生产线上的使用和创新。
关键词：高压水除磷系统；表面质量；使用和创新
中图分类号：TG333 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）14-0050-03
在传统热连轧生产线中，刚出炉的红钢坯温度能够达到1 260 ℃多，而红坯在高温情况下和空气中的氧气、水分等极易发生氧化作用，在表面生成一层氧化膜，也叫氧化铁皮。红坯在粗轧机组和精轧机组上进行轧制时，由于轧机压下作用力巨大，容易将氧化铁皮直接压入钢材，从而影响到钢材的表面质量，因此去除钢板表面氧化铁皮显得十分重要。
传统的板坯除磷方法有很多，如超声波除磷、水除磷等。我国目前的除磷方法主要还是集中在高压水除磷方面。生产中如果遭遇除磷系统运行异常，会导致大批量的氧化铁皮压入、钢板表面暗淡、黑斑、色斑等等出现，同时也会造成巨大的经济损失。合理科学的除磷关乎钢材的表面质量，同时也关乎我国经济的发展水平。柳钢热轧厂高压水除磷系统由于其高压力、大流量、高能耗的特点，也有许多问题等待我们解决，如何降低本厂高压水除磷系统的高能耗，成为了我们面临的一个重要的攻关课题。
1 高压水除磷系统在柳钢热轧生产线上的应用
1.1 柳钢热轧厂高压水除磷系统的基本配置情况
柳钢热轧厂拥有2032和1450两条热连轧生产线，其中高压水除磷系统两线各有一条，分别独立控制。其设备配置、工作原理基本相同，两条高压水除磷系统均由国内领先的重庆水泵厂设计安装调试。该系统主要由自清洗过滤器、除磷电机、泵组、蓄能器、阀组（含最小流量阀、最低液面阀、高压电动闸阀、旁通阀、喷射阀、节流装置等）、高低压管路、各除磷点、高压空压机、电气控制部分组成。
系统低压水进口压力：0.4～0.7 MPa；
泵出口压力：18.0～22.0 MPa；
除磷泵型号：ZDSS 360-200；
流量：50～400 m3/h；
转速：2 890～2 980 r/min；
主电机型号：YKS 3150-2/1180；
功率：3 150 kW；
转速：2 985 r/min；
电压：10 kV；
额定电流：206 A。
自清洗过滤器过滤精度为100 μ，高压储气罐和气水罐各一个，每个10 m3，压力：20～23.0 MPa，高压空压机两台，其中V-3/230和V-3/350各一台。
1.2 柳钢热轧厂除磷工艺流程简介
柳钢热轧厂生产过程中钢板除磷流程基本可概述如下：红钢坯在出炉以后经过除磷前辊道进入炉后除磷箱中完成初次除磷，离开炉后除磷箱经机前延伸辊道缓慢进入R0粗轧机，在R0粗轧机咬钢之前启动机前第一次除磷，粗轧机一般设置为5道次或者7道次往返轧制，经粗轧机程序设定的机前机后多次除磷后，中间坯的氧化铁皮已被大量清除，粗轧机抛钢后经中间辊道传输到热卷箱头尾转换，进入精轧机组前，在精除磷箱进行精细除磷，精除磷后的钢板经精轧机组连续轧制后途经层流辊道上下均匀冷却在卷取机组上完成热卷，后经打捆、转运、喷字、多方检定后入库存放，成为合格的待售商品。
1.3 高压水除磷的基本原理
柳钢热轧厂高压水除磷系统配备有独立的源源不断的低压浊环水供水系统。低压浊环水经全自动自清洗过滤器过滤后，达到高压水除磷系统所使用的除磷水要求标准，然后由高压离心水泵迅速增压，通过高压管路将高压水导入除磷集管，通过集管喷嘴高速喷射出来，当通过喷嘴的高压水被打到高温的钢坯上下表面时，会发生下列物理变化过程：
①由于薄的扇形高压水束形成的冲击力更大一些，所以通过喷嘴的高压水束就像一把锋利的切割机器，将氧化铁皮与钢材母体剥离，产生细小的缝隙。
②刚出炉的钢坯表面氧化铁皮温度很高，当高压水喷在氧化铁皮表面时，水分快速蒸发吸热，氧化铁皮急剧变冷收缩，产生横向切割力，将表面氧化物与钢坯分离。
③通过喷嘴的水珠进入缝隙，与钢材母坯接触的水珠急剧蒸发，周围压力骤增，类似于一个小型爆破效果，将表面氧化铁皮进一步剥离母体。
④高压喷嘴和钢材母体具有一定的倾斜角度，因此强大的扇形水束能够充分冲刷已经松动的表面氧化铁皮。
1.4 高压水除磷系统核心组成部分的功用
1.4.1 自清洗过滤器
低压浊环水的水质不能满足除磷泵系统用水要求，设置自清洗过滤器，可以除去水中的悬浮物、颗粒及其他杂质，以保证泵的流量、压力的稳定，减少泵、喷嘴及管路系统的磨损，提高除磷系统的使用寿命。
1.4.2 高压除磷泵
高压除磷泵为除磷系统的关键设备，他将电能转换为机械能再转换为液压势能，最后由液压势能转换为动能，打击在钢坯表面上进行除磷。
1.4.3 蓄能器
它在高压管路系统中能够起到储存液压势能、调节能量、均衡压力、缓冲系统的震荡、减少泵的输出流量、降低功率损耗、减少系统发热、防止水锤发生等作用。柳钢热轧厂高压除磷系统使用的是直接接触式充气蓄能器，就是蓄能器中上部分充满气体下部分充满液体，气体和液体直接接触，当系统压力高于气体压力时，气体被压缩，吸收能量，缓冲系统的压力和流量脉动，液面上升；当系统压力低于气体压力时，气体膨胀，释放能量，缓冲系统的压力和流量脉动，液面下降，气体如此周而复始压缩和膨胀，吸收和释放能量，吸收系统的压力和流量脉动，使系统运行尽量趋于平稳。
1.4.4 高压空压机
高压空压机主要是用来向蓄能器中补充高压压缩空气，保持蓄能器使用压力均衡，以维持高压水系统的稳定顺行。
1.4.5 最小流量阀
