鄧?guó)P南

（寶鋼湛江鋼鐵有限公司 熱軋廠，廣東 湛江 524072）

1 高強(qiáng)鋼“紅鐵皮”缺陷

隨著汽車板和工程機(jī)械用鋼等產(chǎn)品在市場(chǎng)上逐步趨于高強(qiáng)、減薄的趨勢(shì)，在此類高強(qiáng)鋼產(chǎn)品的板坯成分中需添加“Si”元素[1]，以利于產(chǎn)品強(qiáng)度提升、制造成本降低，同時(shí)顯著提高鋼的塑性和韌性。但是隨著“Si”元素的添加，在熱軋工序的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)典型的“紅鐵皮”表面缺陷。

對(duì)于冷軋高強(qiáng)鋼產(chǎn)品，“紅鐵皮”會(huì)導(dǎo)致冷軋退火溫度的檢測(cè)不準(zhǔn)確，繼而導(dǎo)致冷軋成品性能的大幅波動(dòng)，并且成品板面由于“紅鐵皮”的存在而有強(qiáng)烈的色差感，因而冷軋用戶對(duì)此類表面質(zhì)量缺陷提出了強(qiáng)烈不滿和抱怨。

2 “紅鐵皮”缺陷消除措施

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和新產(chǎn)品開發(fā)的需求，對(duì)熱軋產(chǎn)品表面質(zhì)量提出了更高要求，通過(guò)提高除鱗打擊力來(lái)提升熱軋工序除鱗效果，為產(chǎn)品表面質(zhì)量控制提供保證，采取的主要措施如下：

（1）增加水量：增加板坯或中間坯的溫降，將加大軋機(jī)的負(fù)荷，不利于工藝溫度的控制。

（2）優(yōu)化噴嘴布置和噴射距離：優(yōu)化噴嘴重疊量和減小噴嘴距離板坯表面的噴射距離，但過(guò)小的噴射距離對(duì)精軋除鱗箱的設(shè)計(jì)帶來(lái)困難，同時(shí)過(guò)小的噴射距離對(duì)中間坯板型的要求極高，中間坯翹頭翹尾均對(duì)噴嘴帶來(lái)極大的碰撞損傷。

（3）噴嘴的選型：選擇新型小流量大打擊力型號(hào)的噴嘴，如Lechler新型6P3系列噴嘴等。

（4）提高除鱗系統(tǒng)壓力：通過(guò)提高除鱗水壓力直接提升除鱗打擊力。

前3項(xiàng)措施對(duì)除鱗打擊力的提升幅度有效(大約10%～20%)，而提高除鱗系統(tǒng)的壓力等級(jí)可直接大幅提升除鱗打擊力,日本、韓國(guó)和臺(tái)灣中鋼等熱軋廠通常采用提高除鱗壓力的方式來(lái)改善產(chǎn)品的表面質(zhì)量。

從1995年開始至今，國(guó)際上日本和韓國(guó)的熱軋產(chǎn)線不斷對(duì)高壓水除鱗系統(tǒng)壓力以便于提高去除“紅鐵皮”表面缺陷，據(jù)了解日本熱軋廠為了解決“紅鐵皮”表面缺陷，精軋除鱗箱實(shí)際使用除鱗壓力一般在300bar-400bar。精軋超高壓（300bar-400bar）除鱗壓力是去除“紅鐵皮”的有效手段，從而提高高強(qiáng)鋼表面質(zhì)量。

3 超高壓除鱗技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 國(guó)內(nèi)超高壓除鱗情況

目前國(guó)內(nèi)超高壓除鱗系統(tǒng)采用離心泵系統(tǒng)或者柱塞泵系統(tǒng)。離心泵系統(tǒng)均采用單級(jí)系統(tǒng)，即通過(guò)離心泵直接輸出超高壓除鱗水，離心泵系統(tǒng)輸出壓力普遍在330bar左右。

表1 國(guó)內(nèi)超高壓除鱗情況列表

3.2 國(guó)外超高壓除鱗情況

國(guó)外超高壓除鱗系統(tǒng)主要應(yīng)用企業(yè)有新日鐵、浦項(xiàng)和JFE，均采用離心泵系統(tǒng)，日本新日鐵住金和JFE采用單臺(tái)多極離心泵直接升壓至600bar，該泵驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率高達(dá)7000KW，能耗極高，采用集批軋制方式，該泵的實(shí)際投入率不足10%。浦項(xiàng)除鱗系統(tǒng)采用兩臺(tái)串聯(lián)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)壓力600bar，每臺(tái)泵的電機(jī)功率也達(dá)到4400KW，裝機(jī)功率8800KW。

表2 國(guó)外超高壓除鱗情況列表

根據(jù)日本荏原高壓除鱗泵業(yè)績(jī)信息統(tǒng)計(jì)，從1995年開始至今，日本和韓國(guó)的熱軋產(chǎn)線不斷對(duì)高壓水除鱗系統(tǒng)壓力進(jìn)行提升改造，高壓水除鱗壓力變化趨勢(shì)如下圖1所示。從日本和韓國(guó)熱軋廠的除鱗泵更換時(shí)間分析，推斷200bar～300bar除鱗壓力應(yīng)該不能滿足紅鐵皮缺陷的控制，需要壓力等級(jí)更高的超高壓除鱗設(shè)備來(lái)解決紅鐵皮缺陷的控制。據(jù)了解日本熱軋廠為了解決“紅鐵皮”表面缺陷，精軋除鱗箱實(shí)際使用除鱗壓力一般在300bar～400bar。

圖1 日本和韓國(guó)熱軋高壓水除鱗壓力變化趨勢(shì)

4 精軋除鱗箱超高壓除鱗系統(tǒng)

4.1 精軋除鱗箱超高壓除鱗機(jī)選擇

湛江1780熱軋精軋除鱗箱除鱗集管選擇根據(jù)以下原則進(jìn)行選擇：

（1）減少總體投資，工程投資成本盡可能降低。即減少除鱗箱長(zhǎng)度，可減少土建投資和除鱗機(jī)設(shè)備投資，經(jīng)過(guò)測(cè)算三組集管相對(duì)兩組集管，除鱗箱長(zhǎng)度增加1.2m，設(shè)備重量增加約10噸，經(jīng)測(cè)算三組集管增加約100萬(wàn)元（土建及鋼結(jié)構(gòu)70萬(wàn)元，設(shè)備30萬(wàn)元）。

（2）除鱗箱長(zhǎng)度盡可能短，除鱗箱長(zhǎng)度減少，可減少中間坯通過(guò)除鱗箱時(shí)間，減少除鱗箱溫降，經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)測(cè)算，除鱗箱由2組集管增加至3組集管中間坯在精軋除鱗溫降約為5℃，中間坯溫降可接受。

（3）除鱗集管噴嘴盡可能使用額定流量，除鱗噴嘴在額定流量區(qū)間打擊力約接近額定除鱗打擊力，同時(shí)除鱗水利用效率越高，減少能耗。

為保障除鱗打擊力及系統(tǒng)效率，降低運(yùn)行費(fèi)用，在投資受控，工藝受控前提下選擇三組精軋除鱗集管配置。

4.2 精軋除鱗箱超高壓除鱗泵站系統(tǒng)選擇

目前世界上主流除鱗系統(tǒng)采用多泵并聯(lián)柱塞泵系統(tǒng)和單級(jí)離心泵系統(tǒng)，雙級(jí)增壓離心泵系統(tǒng)應(yīng)用業(yè)績(jī)較少，但隨著國(guó)內(nèi)外增壓泵技術(shù)不斷進(jìn)步，超高壓除鱗系統(tǒng)逐步向增壓技術(shù)方面發(fā)展。根據(jù)湛江1780熱軋精軋除鱗箱特點(diǎn)，擬定以下三種技術(shù)方案：

方案一：采用柱塞泵獨(dú)立供水。常規(guī)除鱗（220bar）配置兩臺(tái)離心泵，按照1用1備方式運(yùn)行。超高壓除鱗（380bar）配置4臺(tái)柱塞泵，根據(jù)1780熱軋除鱗機(jī)集管水流量平衡，柱塞泵采用3用1備方式運(yùn)行，通過(guò)變頻控制實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)。

優(yōu)點(diǎn)：壓力調(diào)節(jié)范圍寬220bar～380bar；柱塞泵效率高，低耗節(jié)能。

缺點(diǎn)：投資成本高；柱塞易損，維護(hù)難度相對(duì)大。

方案二：采用離心泵獨(dú)立供水。常規(guī)除鱗（220bar）配置兩臺(tái)離心泵，按照1用1備方式運(yùn)行。超高壓除鱗（380bar）配置1臺(tái)離心泵，該泵正常處于停止?fàn)顟B(tài)，生產(chǎn)需要超高壓除鱗的鋼種時(shí)開啟。優(yōu)點(diǎn)：兩個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立互不干擾，對(duì)系統(tǒng)的使用有較高的靈活性；維護(hù)難度較低。

缺點(diǎn)：投資成本較高；電機(jī)功率大，運(yùn)行成本高。

方案三：采用離心泵串聯(lián)增壓供水。常規(guī)除鱗（220bar）配置兩臺(tái)離心泵，配置變頻器（只在超高壓除鱗投用情況下采用變頻控制），按照1用1備方式運(yùn)行。超高壓除鱗（380bar）配置1臺(tái)離心泵，并配置變頻器。該泵正常處于停止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)需要使用超高壓除鱗時(shí)，關(guān)閉一組常規(guī)除鱗集管，打開超高壓泵前截止閥，啟動(dòng)超高壓離心泵增壓投入使用。

優(yōu)點(diǎn)：投資成本較低；電機(jī)功率小，運(yùn)行成本較低；維護(hù)難度較低。

缺點(diǎn)：使用串聯(lián)增加，電氣控制要求較高；需采用變頻控制。

4.3 三種方案對(duì)比分析

根據(jù)1780熱軋精軋除鱗箱方案對(duì)比三種泵站方案參數(shù)，見表3。通過(guò)對(duì)三個(gè)方案的投資、運(yùn)行、維護(hù)等多個(gè)維度進(jìn)行對(duì)比分析，可以看出方案三為最優(yōu)：

（1）投資成本最低。

（2）采用集批軋制高強(qiáng)鋼方案，運(yùn)行成本最。

（3）離心泵相對(duì)柱塞泵，維護(hù)成本最低。

（4）因采用增壓泵方案，電氣控制難度較高。

5 精軋除鱗箱使用方案

根據(jù)以上方案三，1780熱軋精軋除鱗箱泵站系統(tǒng)，因采用增壓泵方案，除鱗集管用水量?jī)H能滿足三組集管中任意兩組集管水量，結(jié)合常規(guī)熱軋除鱗特點(diǎn)，兩組集管能滿足全部產(chǎn)能的需求，精軋除鱗箱使用規(guī)則為：

（1）超高壓除鱗集批使用。

（2）使用方式為：1組超高壓+任1組常規(guī)除鱗、2組常規(guī)除鱗、任1組常規(guī)除鱗、1組超高壓除鱗四種模式。

（3）最大使用水量為：1組超高壓+1組高壓除鱗。

6 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合國(guó)內(nèi)外超高壓除鱗泵系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析，研究適應(yīng)于1780熱軋高強(qiáng)鋼生產(chǎn)需求，既能保證產(chǎn)品質(zhì)量又在運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)性和較好維護(hù)性方面進(jìn)行系統(tǒng)性考慮，最終確定采用三組精軋除鱗集管，兩級(jí)增壓離心泵方案。

表3 三方案泵站方案參數(shù)對(duì)比表