轧钢表面除鳞高压水喷嘴的改进

fandongkun

热轧钢板在加热过程中会形成氧化铁皮，这些铁皮如不清除掉，轧入钢板表面就会形成麻点缺陷，造成废次品，同时会加快轧辊的磨损。因此，热轧前和热轧中应及时清除氧化铁皮，这已成为生产高质量中厚板所必不可少的重要工序。目前，去除氧化皮的最常用的方法是以高速的、呈某种形状射流喷射的高压水除鳞。其原理是以高压水的冲击力先把原料表面氧化铁皮一部分吹成孔洞，接着高压水通过这些孔洞吹入原料基体与氧化铁皮层之间空隙。因喷射出水线平滑，如同一把窄而薄的，非常尖锐的水刀刃一样，立即把原料上下表面全部氧化铁皮剥除掉，并随着水力给冲走。为了改进除鳞效果，人们试图尽量提高水压，到上世纪末，水压已提高到20MPa以上，但对某些合金钢除鳞效果仍感到不理想。经研究发现，为了实现在给定流量和压力下获得最大打击力，喷嘴本身也必须尽可能地实现最优化设计。

根据文献，喷嘴的改进主要着眼于以下几个方面：

首先过滤器和稳流器不再是加工成型，而是完全以金属注射成型，使过滤器和稳流器成为一体，通体采用不锈钢，使抗水锤的机械强度更高。由于取消了黄铜部件，在除鳞水pH值较低时也不会发生喷头和过滤器的接触性腐蚀。由于过滤狭槽端部不使用切削成型，而是在内部沿水流方向采用圆滑半径过渡成型，消除了旧式设计在此处因锐角边缘所导致的紊流，为水流提供了近乎无干扰的自由通道。喷头外壳材质采用预退火耐高温不锈钢，具有更高的机械强度。国内也有用硬质合金制作喷嘴头，并提高喷头的加工精度，结果提高了工作压力(可达25MPa)，并延长了使用寿命。

其次，对喷嘴内部的设计进行改进，尽量减少喷嘴内部的压力损失。经研究发现，由于水流速很高，在稳流器的狭槽处会发生水压损失；稳流器后的中心部位流速更高，该区域压力损失情况更为严重。因此，需要运用流体力学的计算来制作和改进精确的喷嘴内部的几何形状。研究还发现，在过滤器前面和焊座内过滤器周围区域的水流相当平稳，但一旦水流进入过滤器的狭槽，尤其在由于圆锯切割而留下尖锐边缘的部位，会产生非常强烈的紊流。紊流在通过下部稳流器芯时进一步扩大，一直延伸到稳流器叶片处而不减弱。国内有研究在喷嘴结构上增设一微型过滤器，使得水流在通过喷嘴时由紊流到整流，结果明显增大了水冲击力，达到原喷嘴打击力的1.5到2倍，增强了除鳞效果。

总之，喷嘴的结构型式和几何尺寸对喷射水流的参数及除鳞效果都有显著的影响，并且直接关系到水泵站的建设投资，所以，喷嘴的选择、改进和制作在高压水除鳞系统的建设中占有十分重要的地位。