水喷淋系统的分析.pdf

液 压 气动 与 J 2 0 1 0年 第 8期 水喷淋系统的分析 王 东 王春 霖 1 武汉科技学院机电学院 湖北武汉4 3 0 0 7 3 2 武钢职工大学 湖北武汉4 3 0 0 8 0 摘要 针对 H i B电工钢生产 中水喷淋系统出现的问题 本文从理论上进行了分析和研究 结果表明 喷嘴结构和水喷淋系统的布局对 钢板冷却质量影响较大 根据现状 提 出了不同的改进方法 可供有关技术部门决策时参考 关键词 水喷淋 重叠量 喷嘴 改造 中图分类号 r P 2 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 0 8 0 0 4 8 0 2 An a l y s is o n W a t e r S p r a y S y s t e m in P ick ing Lin e WANG Do ng WANG Ch un l in 1 Wu h a n Un iv e r s it y o t S cie n ce E n g in e e r in g Wu h a n 4 3 0 0 7 3 C h i n a 2 S t a f f a n d Wo r k e r s Un iv e r s i t y f o r Wu h a n I r o n S t e e l C o Wu h a n 4 3 0 0 8 0 C h i n a Ab s t r a ct I n t h e p r o ce s s o f HiB e l e ct r i c a l s t e e l t h e o r e t i ca l a n a l y s i s is ma d e o f t h e p r o b l e ms a p p e a r in g i n t h e wa t e r s p r a y s y s t e m T h e r e s u l t s s h o w t h a t the s t r u ct u r e o f n o z z l e a n d t h e w a t e r s p r a y s y s t e m a f f e ct t h e s t e e l co o l q u a l it y o b v io u s l y T h e d iff e r e n t imp r o v me n t al wa y s a r e p u t f o r w a r d in t h is p a p e r Ke y W o r d s wa t e r s p r a y ov e r l ap no z z l e r e f o r m U 刖 舌 武钢硅钢片厂酸洗机组常化炉是生产冷轧高磁感 低铁损 H iB电工钢板的咽喉地带 其水喷淋装置用于 常化后 H iB钢带的冷却 这套装置 由日本新 日铁公 司 制作 在 H iB钢生产的过程中发现 冷却后的 H iB钢带 表面上经常出现黑条或锈迹现象 俗称 线晶 现象 经 初步分析判断 这与钢板表面水 冲击力以及冷却不均 有关 线晶 现象对 H iB钢的磁性影响极大 致使 H iB 钢的牌号下降 不得不低价处理 经济损失巨大 为此 有必要对这套水喷淋装置进行深入地分析 找出结症 便于改进 l 系统概述 图1 为酸洗机组冷却段水喷淋装置系统示意图 它 使用水喷射嘴 对带钢的上表面和下表面进行喷射 现 有的喷嘴结构形式如图 2所示 集管 喷嘴9 个 下集管 喷嘴9 个 图 1 上下集管喷淋示意图 收稿 日期 2 0 1 0 0 4 2 3 作者简介 王东 1 9 6 3 一 男 教授 研究方 向 流体传动与控制技术 48 图 2喷 嘴 系统有关技术参数如下 1 冷却段上下集管各 4 0根 喷嘴数 N 2 x 4 0 x 9 7 2 0 2 单个喷嘴水流量 Q i 1 2 2 L m in 水压 p 0 2 MP a 3 喷嘴 E l 径 D I 5 mm 喷射角 0 6 0 0 4 喷嘴间距 L 1 0 0 mm 5 喷嘴与所通过的带钢垂直距离 H l O O m m 2 理论计算与分析 2 1喷射重 叠量 设到钢板的喷水方 向的喷射宽度为 B m m 相邻 喷嘴喷射重叠量为 X m m 如图 3所示 则 图 3 重叠量的计算 2 H ta n 手 x B L 1 2 Hv d r a u l ics P n e u ma t ics S e a l s N o 8 2 01 0 所 以 2 H ta n 争 3 参 数代人 后 得 X 1 5 5 ram 2 2喷射 冲击 力 设每个喷嘴射流对钢板的冲击力为 F 则由流体力 学 的动量 定律 知 脚 Q i 4 式 中p 水的密度 单位为 k g f m p 单个喷嘴的出流量 单位为 m 3 S 单个喷嘴的出流速度 单位为 m s 单个 喷嘴对 钢板 的冲击力 单位 为 N 由孔 口出流规律 知 V C 5 V p 式 中 C 速 度 系数 根 据 喷 嘴结 构 可 按 厚壁 孑 L 口 取 0 8 2 式 5 代入式 4 有 F C v Q i 6 参数代入后 得 F 3 3 3 N 设单位喷射长度上喷嘴的平均喷射冲击力为 则 一 7 2 a n 手 参数代入后 得 W 0 0 2 9 N m m或 2 9 N n 1 钢板宽一 般 为 l m左右 根据 目前使用情况分析 由于重叠量为 1 5 5 ram 比推荐标准用 的 6 mm多 出一倍多 因而覆盖区域 由于 重叠 过 多 重 叠 区域流 量 集 中 造 成 过 冷 却 冷 却 后 的 带钢表面就会有黑条现象出现 单 位 喷 射 长度 上 喷 嘴 的 平 均 喷 射 冲击 力 除 与 水 压 流量有关外 还与喷嘴的喷射角 至钢板 的距离有 关 喷射冲击力的大小关系到常化后的钢板表面氧化 铁皮是否及时击碎带走 在满足其他条件下 该冲击力 值越 大越好 将有 利 于钢板 酸洗后 的 表面质 量 3 改进意见 从上述计算分析得知 为了消除 线晶 现象 应使 相邻喷嘴喷射重叠量尽量减少到标准值附近 第一种方法是 改变喷嘴的喷射角 将喷嘴喷射角 0由原来 的 6 0 改为 5 5 由上述 公式 得相 应 的重叠量 为 4 1 i I m 与推荐标准值接近 而且 其单位喷射长度上喷 嘴的平均喷射冲击力也有所提高 达到 0 0 3 2 N m m 这 显然是有利的一面 但另一方面 由于喷嘴喷射角减小 其 口径也更小 原为 1 5 mm 现场的循环水质不好易 结垢 造成喷嘴口堵塞 以致钢板部分区域没有冷却效 果 钢板表面出现红条现象 同样不利于钢板表面质量 第二种方法是 降低喷嘴到钢板 的距离 将 H由原 来 的 1 0 0 mm改 为 9 0 m m 相 应 的 重叠 量 为 3 9 m m 也 与 推荐标准值接近 单位喷射长度上喷嘴的平均喷射 冲 击 力为 0 0 3 2 N m m 如果 采用这 种方 法 势必要 对集 水 管 中心孔线进行调整 这样的话 要在冷却段墙壁上重 新开孔对中 如此一来 改造工作量非常大 集水管共 有 8 0根 而且不易调好 周期长 成本高 两种方法各有利弊 以笔者意见 最好采用第一种 方法 因为改造工作量只有喷嘴 其它维持原状 周期 短 成本 低 针对 喷嘴 口会堵 塞现 象 一 方 面 改 善循环 水 质 如增 设 水 质 磁控 器 市 场有 产 品 另 一 方 面 生 产 HiB钢前 维护工必需对每个喷嘴进行疏通 并予以 记载 形成制度 设备管理部门进行检查 4结 论 1 水喷淋系统的布局和喷嘴结构对钢板冷却 质 量影 响较 大 2 水喷淋系统的合理布局及改造方法 要均衡各 方面因素 才能使系统发