熱處理淬火機冷卻噴嘴堵塞解決方案

劉軍剛 邢長懷 李 強 焦國修 張 強 谷榮坤

(山鋼集團萊蕪分公司寬厚板事業(yè)部，山東271104)

熱處理淬火機冷卻噴嘴堵塞解決方案

劉軍剛 邢長懷 李 強 焦國修 張 強 谷榮坤

(山鋼集團萊蕪分公司寬厚板事業(yè)部，山東271104)

淬火機主要用于高強鋼、耐磨鋼等鋼板的淬火生產(chǎn)。生產(chǎn)過程當中，淬火機高段噴嘴常發(fā)生堵塞現(xiàn)象，而且有的地方堵塞比較嚴重，導致噴嘴出水能力下降，淬火后鋼板板形和性能受到影響。本文通過增加過濾器，對主管路清洗，預膜處理，建立排污制度等方法解決了噴嘴堵塞的問題。

淬火機；噴嘴；堵塞

中厚板連續(xù)輥式淬火機是一種工藝性很強的機電一體化設備，采用分區(qū)冷卻技術、特殊噴嘴設計和計算機控制等先進技術，具有生產(chǎn)效率高、板形質(zhì)量好、組織性能均勻等優(yōu)點,得到廣泛應用[1-4]。淬火機快速冷卻段(高壓段)的縫隙式噴嘴，縫隙間距為2.3 mm，冷卻水壓力為8 bar，可以最大限度吸收鋼板熱量。為避免翹曲變形，該系統(tǒng)在設計上保證鋼板上下表面具有相同的冷卻速率[5-7]。高壓區(qū)沿寬度方向分為3個部分，可獨立供水調(diào)節(jié)。生產(chǎn)過程中，淬火機高段噴嘴常發(fā)生堵塞現(xiàn)象，而且有的地方堵塞比較嚴重，導致噴嘴出水能力下降，鋼板淬火后板形和性能受到影響。

本文針對淬火機高壓端容易堵塞的問題，對堵塞雜物進行了化驗分析，并提出了解決方案。

1 淬火機結構特點

淬火機冷卻系統(tǒng)分為高、低壓分段式噴水冷卻，如圖1所示。高壓段噴水系統(tǒng)的噴嘴有三種形式，分別為水幕、密集快速冷卻噴嘴和常規(guī)噴嘴，噴嘴布置方式為上下對稱。1～6線為縫隙式噴嘴，布置于淬火機第3根輥道之后，噴水角度和噴嘴到鋼板表面的距離可以調(diào)節(jié)；7～12線為水箱式噴嘴，每組噴嘴各有3排高壓噴水孔，以一定角度噴水;13～14線為Nozzle噴嘴，設置在密集快速冷卻噴嘴后，每組噴嘴各有1排高壓噴水孔，噴水孔傾斜角度與密集噴嘴噴水孔傾斜角度一致；15～20線為低壓段噴水系統(tǒng)，由51組低壓噴嘴組成，每組噴嘴各有1排低壓噴水孔。為了有效去除淬火后鋼板表面殘余冷卻水，淬火機出口安裝有5臺掃風機。

圖1 淬火機噴嘴示意圖

2 雜物成分及來源分析

2.1 雜物成分分析

表1 堵塞物化學成分(質(zhì)量分數(shù)，%)

對現(xiàn)場噴嘴堵塞物取樣進行化驗分析，分析結果見表1。

從以上成分分析情況來看，噴嘴堵塞物主要由鐵銹構成，另外還有一些鈣化物、硅化物；從實物表現(xiàn)形式看，主要有以下幾大類：

(1)銹瘤及垢類腐蝕物。

(2)水池、高位水箱等構筑內(nèi)脫落或積存的沙子、小石子等。

(3)系統(tǒng)滋生菌藻、粘泥。

2.2 雜物來源分析

現(xiàn)階段實現(xiàn)汽車輕量化的技術主要有3類：①結構優(yōu)化，將CAD、CAE、CAM技術結合使用；②使用輕量化材料，目前使用較多的是鋁、鎂、鈦合金、高強度鋼、塑料及復合材料等[2]；③先進的制造工藝，主要有激光拼焊、液壓成形、熱成形等.

通過系統(tǒng)運行狀況和日常維護情況，初步判定異物來源于以下幾方面：

(1)系統(tǒng)內(nèi)原有存留。

(2)管路在不斷運行過程中腐蝕結垢、菌藻粘泥滋生產(chǎn)生的脫落衍生物。

(3)在系統(tǒng)設備檢修時，漏過的雜質(zhì)、填料或其他大顆粒雜質(zhì)。

經(jīng)分析造成噴嘴堵塞的物質(zhì)大多數(shù)為供水管道內(nèi)表面脫落的銹蝕和積垢。淬火機供水系統(tǒng)有自清洗過濾器，但安裝在供水泵房里，無法過濾中間供水管道中的雜物，而淬火機旁空間狹小，無法在主管道上安裝過濾器。

3 解決方案

3.1 增設Y型法蘭管道式不銹鋼過濾器

在進入淬火機高、低壓段之前的每一集管分支不銹鋼管路閥門后面增設Y型法蘭管道式不銹鋼過濾器，并對過濾器濾網(wǎng)定期清理、維護。需加裝的過濾器明細見表2。

表2 管道過濾器明細

該方案投資相對較少，檢修維護簡單易行，能夠徹底解決噴嘴堵塞問題。

3.2 增加錐形過濾器

3.2.1 增加錐形過濾器具體方案

利用前期增加管道Y型過濾器的法蘭空間，制作一個管徑一致的錐形過濾器，其過濾面積可增大一倍，且錐形過濾器強度高，不易被高壓水沖壞，壽命長，過濾精度達到2 mm，錐形過濾器如圖2所示。

圖2 錐形過濾器示意圖

3.2.2 表面積計算

錐形過濾器網(wǎng)孔為?2 mm，每平方開孔率37%。

錐形過濾器面積為：

3.14×0.075×0.387=0.091 m2

DN150管道截面積為：

0.15×0.15×3.14/4=0.0177 m2

實際過濾器流通截面積為：

0.091×0.37=0.033 m2>0.0177 m2

錐形過濾器流通截面積遠大于管道截面積，不影響水量，不會對淬火機冷卻水壓力和流量產(chǎn)生影響。

3.3 主管路清洗及預膜處理

在冷水池內(nèi)加粘泥菌藻類剝離藥劑，控制水中藥劑濃度，進行系統(tǒng)循環(huán)，使管路內(nèi)的垢類腐蝕物、粘泥、菌藻類逐步從管內(nèi)壁剝離出來，隨著循環(huán)水進入各水池沉淀或排出系統(tǒng)外；當管內(nèi)壁達到一定潔凈程度時，在系統(tǒng)中投加預膜劑，循環(huán)24 h～48 h，在管壁內(nèi)形成一層氧化保護膜，達到延緩管壁氧化的目的。

3.4 管路預循環(huán)排污

泵站至淬火機的碳鋼主管路在長時間靜態(tài)下容易滋生銹瘤、垢化物，管內(nèi)壁的這些附著物在水流沖擊下，容易脫落進入水中，從而進入淬火機噴嘴，發(fā)生堵塞。為防止這種情況的發(fā)生，當超過兩天以上的停爐檢修時，系統(tǒng)重新開啟前，必須提前半天將淬火機底部主管放水閥打開，淬火機所有冷卻水閥保持關閉，對淬火機水閥之前主管路進行循環(huán)沖洗，以保證管路內(nèi)新滋生的附著物經(jīng)過水流沖擊作用，能夠脫落并被排出管路系統(tǒng)，從而阻止滋生物進入淬火機集管和噴嘴。

4 結論

經(jīng)過現(xiàn)場生產(chǎn)使用，過濾器的增加沒有影響淬火機冷卻水流量和壓力。經(jīng)過以上方法改造后，淬火機噴嘴堵塞的問題得到了解決，保證了淬火鋼板板形和性能。

[1] 張榮明.中厚板連續(xù)輥式淬火機運行參數(shù)計算與優(yōu)化[J].金屬熱處理, 2013(11):46-48.

[2] 孫魯平.冷軋輥淬火機床的電氣控制和應用[J].金屬熱處理, 2013(5):24-26.

[3] 董京帥.輥底式熱處理爐和淬火機的PLC控制系統(tǒng)[J].自動化應用, 2014(7):23-26.

[4] 張曉瑋.高壓變頻器在不銹鋼中厚板淬火機冷卻水系統(tǒng)的應用[J].冶金動力, 2014(8):12-16.

[5] 劉步乾.厚板輥壓式淬火機板型控制的研究[J].冶金設備管理與維修, 2012(6):54-57.

[6] 王珺.淬火機冷卻過程控制的研究[J].中國科技博覽, 2012(32):154-157.

[7] 付天亮.中厚板輥式淬火機Fuzzy-PID噴水控制系統(tǒng)研究[J].軋鋼, 2012(3):15-18.

編輯 陳秀娟

Solution of Cooling Nozzle Clogging in Heat Treatment Quenching Machine

Liu Jungang， Xing Changhuai， Li Qiang， Jiao Guoxiu， Zhang Qiang， Gu Rongkun

Quenching machine is mainly used for quenching of high strength steel, wear-resistant steel and other steel plate. During the production process, the high section nozzle of the quenching machine is often blocked, and some local blockage is more serious, which decrease the discharge capacity of the nozzle, and the shape and performance of the steel plate after quenching are affected. The problem of the nozzle clogging have solved by adding the filter, cleaning the main road, preprocessing the membrane, and establishing the sewage system, etc.

quenching machine; nozzle; clogging

2016—07—06

TG156.2

A