喷嘴布置的优化主要体现在喷嘴前倾角、偏转 角、喷射角、扩散角和喷嘴高度的选择[5][8][17][29]。以达 到特定单位面积的打击力的基础上，使用最小的流 量和压力为指导原则[30][31]。但最终喷嘴布置受喷嘴 本体结构形式、钢坯外形尺寸、钢坯材质、除鳞位置 等综合因素影响[32]，决定了目前还没有系统化的喷 嘴布置方案，仍处于百花齐放的状态。 4.2 调速的研究开发
液力耦合器应用于转动机械调速非常成熟，但 在除鳞系统中应用较少，主要原因在于其变速调节 时间长，不适应除鳞系统频繁升速降速的运行工况。 相对于热轧薄板而言，在宽厚板和炉卷轧机的生产 线应用更多，因为后者变负荷调节时间间隔相对较 长。液力耦合器调速同时还存在节能效果低，运行精 度低等问题。为此有一家国外泵业公司开发生产了 一种急变速液力耦合器，专门用于除鳞系统泵速调 节，可以将速度由 20%升速到 100%的时间控制在 5 秒。但目前其成本相对于一般国内产品而言较高，实 际应用情况较少。 4.3 喷射集管分段
energy saving
1 概述
[7]。该技术随着高压水射流技术的迅猛发展不断完
钢铁厂热轧生产线上为去除钢坯表面加热产 生的氧化铁皮（俗称鳞）设置了除鳞系统。除鳞技
善，现已基本成为热轧生产线除鳞唯一选用技术。 国外如印度的米塔尔钢铁公司（Mittal Steel）、日本
术经历了机械除鳞、爆破除鳞两个阶段后发展至现 在的高压水除鳞[1][2]。目前热轧生产中高压水除鳞的 应用已非常广泛，并基本上趋于成熟，各科研院所、 设计单位及生产单位等已经普遍认可该技术在工 程实际中的应用效果，并通过不断的改进，使得该 技术迅速发展[2][3] [4] [5]。
descaling technology are introduced briefly. The development process of the descaling technology and
its study in energy saving and its application are emphasized. Shortcomings of the technology are sum-
(2)爆破作用。在一定压力作用下，高压水渗透 进入氧化铁皮之间和氧化铁皮与基体材料之间的 缝隙处，并在高温的条件下迅速汽化，形成爆破力， 炸断氧化铁皮。
(3)冲击力作用。由喷嘴喷射而出的高压水射流 撞击到钢坯表面，高压水射流的动能迅速转化为冲 量，形成冲击力，直接作用在氧化铁皮上，打断氧化 铁皮。
(4)冲刷作用。工程应用的高压水除鳞喷嘴设计 有一定的前倾角。减少反冲能量损失的同时，将断 裂的氧化铁皮冲走，使之不再停留在钢坯表面而再 次被轧入钢坯。
（1）由单台或多台柱塞泵、循环旁路、喷射阀 等组成，如图 2 所示。或增加蓄势器及高压供气设 施，以调节水量平衡，缓解系统管路压力波动[25] 。 [26]
图 2 早期单点除鳞系统简图
（2）随着阀门、泵本体机械技术的发展，单点 箱，循环阀为三通阀，不除鳞时高压水通过循环阀
除鳞系统的设备组成形式也不断变化，目前常用的 两种组成形式为：
图 5 目前常用的多点除鳞系统简图
在高压水除鳞成套设备方面，意大利意诺普 因此，高压水运行成本不断增加，已成为轧线上的耗
（INOXIHP），美国喷雾系统公司、德国施乐普流体 能大户。对该系统的节能研究也不断在推进，并逐
控制公司的产品在全世界得到了广泛应用，并得到 渐成为主要方向。
了用户一致好评。国内如重庆水泵厂、营口流体机械 4.1 喷嘴布置的优化
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了对氧化铁皮成因及高温热剥离性的研究。钢坯在 加热过程中，Fe 与炉气或空气中的氧分接触被氧 化，Fe 的氧化过程是 Fe→FeO （含氧量 23.26%）→ Fe3O4（含氧量 27.64%）→Fe2O3（含氧量 30.046%）。 典型的氧化铁皮结构由最外层较薄的 Fe2O3 层、中 间的 Fe3O4 层和靠近基体侧的 FeO 层组成，如图 1 所示 。 [12][13][14][15]
及侧重于节能方面研究和应用现状，总结分析了目前高压水除鳞技术的不足之处，并提出了除鳞技术未来主
要研究方向。
【关键词】除鳞技术;高压水除鳞系统; 研究进展;节能
【中图分类号】TF085
【文献标识码】A
【文章编号】1006-6764（2010）03-0062-05
Study of Descaling Technology by High Pressure Water
水量增加会造成钢坯温降较大，影响轧制质量，
据有关资料分析显示，厚板轧机除鳞时间为轧
同时除鳞系统耗电量与该系统参数密切相关，功率 制周期的 10%~18%，半连轧机、连轧机除鳞时间为
消耗与水量呈线性比例关系，与水压成指数关系。 轧制周期的 20%~40%。一般轧碳素钢的除鳞时间
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目前对除鳞机理的研究基本停留在定性分析 的层面上，对各种除鳞机理作用的定量的评判还没 有。研究显示，仅冲击力作用可通过数学公式计算[20] - [23]。因此，对于目前高压水系统设计和应用的指标， 国内外相关单位一般仅可以用单位面积上的作用 力，即面压来考核。 3.2 高压水除鳞系统流程的发展
早期投入使用的高压水系统，受增压设备技术 条件限制，一般应用于单点除鳞。80 年代前使用的 水增压设备一般在流量小于 60 m3/h 的情况下均使 用高压柱塞泵，大于 60 m3/h 的情况下使用离心泵 [24]。但受离心泵稳定性、效率等技术水平影响，更多 的系统使用多台柱塞泵并联的形式。 单点除鳞系统主要发展了以下几种组成形式：
鳞用水量、水压不断增加，参见表 1。
究成果。国内如长沙矿院开发的红宝石系列喷嘴结
表 1 国内典型轧线除鳞系统设计压力
构形式及相关理论研究，也占有一席之位。
年份 1966年前
1969 1978 1984 2000 2008
轧机规格 /mm 2800 2350 4200 2450 2250 2300
系统压力 /105Pa 100~110 160 180 200 200 225
随着节能减排要求的提高，在达到相同技术要 3 高压水除鳞技术的发展
求效果的基础上，减少能源消耗已成为各行各业技
为解决氧化铁皮问题，德国某重型机器联合制
术创新的首要突破方向之一。因此，如何能够在达 造企业发展和投产了一台高压水除鳞装置，并随后
到相同除鳞质量的前提下减少高压水系统的能耗 对装置、系统不断改进完善。50 年代鞍钢半连轧使
置应用在 2800mm 轧机上，从此开此了高压水除鳞 的研究和发展史[5]。随着高压水除鳞技术在宽厚板 热轧生产线应用的成熟和完善，人们开始逐渐把该 技术应用于热轧薄板和管线棒材及 CSP（薄板坯连 铸连轧）等生产线[9][10][11]。 3.1 除鳞机理的研究发展
自第一台水力除鳞机问世后，研究者们便开始
marized and analyzed, and the main study trend of the technology is advanced.
【Key words】descaling technology; descaling system by high pressure water; research progress;
减压后流向高位水箱，循环水再次进入高压泵被加 压后送出[26]。如图 3 所示。
a． 低压水经加压后通过循环阀控制进入除鳞
图 3 带高位水箱的除鳞系统简图
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b. 系统主要由高压泵组成，当系统不除鳞时，泵 本体气动阀控制进出叶片均处于打开状态，柱塞正
另一家国外公司开发一种除鳞喷射集管分段产 品，适用于部分产品大纲中成品带宽变化范围较大 的轧线。其主要原理是在轧制窄带时，通过除鳞阀和 集管分段使除鳞集管两端的部分喷嘴不喷水，以降 低用水量。在鞍钢、首钢等多条轧线均有使用业绩， 节能效果显著[33]。
5 存在问题
为了适应钢铁行业发展的要求，提高钢材产品 质量，近几年国内大部分钢铁企业都新上了高压水 除鳞生产线。仅 2003～2005 年 3 年时间我国就在热 带、线材、棒材、中板等生产线上新增热态除鳞生产 线近 200 条。再加上之前国外进口的高压水除鳞生 产线和 2005 年至 2008 年新上生产线，目前全国共 有高压水热态除鳞 300 多条。根据国内高压水热态 除鳞生产线用户反映，目前国内高压水热态除鳞生 产线的性价比要优于国外高压水热态除鳞生产线， 总体使用状况良好，但在具体使用过程中也存在某 些问题。根据调查显示，这些问题主要体现在以下几 个方面 ： [2][25][27][36]
公司、宁波大龙机械制造厂等近期成长迅速，占领部
除鳞系统喷嘴的结构形式及布置形式决定了高
分国内钢铁市场。
压水的流量和压力。国外如德国的 Lechler、SGGT、
4 系统节能的研究发展
美国 Spring、日本的极东等知名喷嘴厂商数十年研
带钢表面质量要求不断提高，以至于高压水除 究喷嘴结构形式、流场及布置方案，取得一系列的研
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供排水
冶金动力
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高压水除鳞技术的研究
杨成禹，喻依兆
（中冶赛迪工程技术股份有限公司，重庆 400013）
【摘 要】简要介绍除鳞技术的研究发展历史和国内外应用概况，重点说明高压水除鳞技术的发展过程
YANG Chengyu, YU Yizhao