高压水除鳞技术在汽车板簧生产的应用及创新

张业雷

（山东雷帕得汽车技术股份有限公司，山东淄博 255100）

0 引言

在热轧板簧生产中，经过高温高热，会发生氧化并生成很厚的氧化铁皮，附着在金属材料表面。另外，弹簧扁钢在轧制过程中，还会发生二次氧化，形成一层薄薄的二次氧化铁皮。当轧辊对其进行辗压时，有些铁皮将变为碎片掉下，有些则被压入弹簧扁钢表面，形成夹杂、麻点、疤痕等，不仅直接影响钢板表面质量，还会加快轧辊磨损。因此，在弹簧扁钢轧制前和轧制中及时清除氧化铁皮已成为影响板簧表面质量的重要工序。随着我国重型卡车投放量日趋萎缩，板簧生产企业市场竞争日趋激烈，对汽车板簧产品质量的要求也越来越高。针对山东雷帕得汽车技术股份有限公司长锥轧机高压水除鳞系统存在的问题，进行分析及优化，取得较好效果。

1 高压水除鳞工作原理及系统介绍

1.1 除鳞工作原理

对于除鳞系统，高压水泵起着重要作用，它将产生高压水，流进除鳞喷嘴。喷嘴对高压水进行转换，得到扇形水束。该水束速度极快，冲击力极强，它将被喷射至中间坯或钢坯外表面。此后，水束对氧化铁皮进行处理，先将其切割，然后进行急冷收缩，将氧化铁皮从基体母材中分离，最后冲刷铁皮，直至所有铁皮从弹簧扁钢脱离。高温钢坯与高压水相遇时，将在钢坯表面产生以下物理变化。

（1）水泵的水通过喷嘴，将氧化皮切开，使氧化皮从弹簧扁钢上脱落，随着喷嘴能力压力的增大，效果越强，随着距离增大而减小。

（2）当高压水与弹簧扁钢接触时，由于铁皮温度非常高，高压水被迅速蒸发，使得铁皮温度迅速下降并收缩，同时，氧化物受到来自横向的切割力，从钢坯脱落。

（3）对于厚度不匀的铁皮，其裂缝便于高压水碰到母材，高温使得高压水瞬间蒸发。由于除鳞室区域狭窄，水蒸气压强极大，能够把母材与铁皮分开。

（4）在弹簧扁钢与喷嘴上，因前倾角的存在，松弛的铁皮可以被高压水冲洗干净。

1.2 公司除鳞系统概况

公司从2004 年投产，目前有6 条长锥轧制生产线，只有2条长锥轧制生产线拥有除鳞系统。这两条长锥轧制生产线，一直存在除鳞不净，局部仍然存在氧化铁皮，并且存在弹簧扁钢出炉温度1000，通过除鳞室后片温降为920的情况，无法满足产品轧制要求。热轧板带钢残余氧化铁皮的分布状况如图1 所示。

图1 热轧板带钢残余氧化铁皮的分布状况

2 除鳞结果的影响因素和改进措施

2.1 压力低

2.1.1 原因

（1）系统本身压力初值太小，只有8 MPa，当系统运行时，约为6 MPa。如果将管道通路中消耗的压力值计算在内，喷嘴处压力值将会更小，这将对除鳞结果造成较大影响。

（2）除鳞设施有一个升速升压的过程，该过程需要9 s，除鳞压力上升慢，经常出现产品除鳞不干净，影响产品质量。

2.1.2 改进措施

（1）除鳞压力的调整及措施。在除鳞系统增加一个63 L蓄能器，增加液压油流量，增加专用增压缸和喷嘴。将水由增压缸加压后经喷嘴喷出，形成高能水雾，击打弹簧扁钢表面的氧化皮，实现对弹簧扁钢的清理。通过液压系统对高压泵进行加、卸压控制，实现除鳞过程的间歇实施，节能效果显著。

（2）除鳞设施喷嘴角度的调整及安装。喷嘴原设计是垂直喷射，喷嘴距离板坯距离为150200 mm。通过调整进水量，除鳞效果有一定好转，但是弹簧扁钢的片温下降很快，失去了除鳞意义，降低了产品质量。将喷嘴距离板坯的距离调整为110120 mm，并增加调整手柄，可随时调整喷嘴安装位置，保证喷射水流不相互干扰。将喷嘴角度由90改为15，利用自主研发的检测工具，获取喷嘴角度，并判断是否堵塞，预防磨损堵塞等情况。

安装后每月维护时卸下全部喷嘴并洗净。在轧辊更换过程中，将水调至标准压强，查验堵塞等情况，同时在旁边注意喷射扇面的情况。

进一步管控水质，每隔一段时间检测过滤器，出现异常情况，立即替换，按时处理垃圾，添加正常水质。

上述措施实施后，氧化铁皮清理效果良好（表1）。

表1 高压除鳞设施改造前后效果对比

2.2 系统故障及处理

2.2.1 喷射阀易卡住

在原来的系统中，喷射阀由水控制。然而，水质差就容易结垢和卡阻，使得喷射阀无法正常运行，对除鳞结果造成极大影响。此外，喷射阀的更换过程十分繁琐，需耗时两个多小时。经过系统改造，去除喷射阀，采用工业增压缸加喷嘴设计，并将循环水池进行了三级分流改造，循环水进行了多次过滤和沉淀，消除了一个高故障点。定期进行模块化更换疏通，每次更换只需要0.5 h。

2.2.2 管路易损坏

除鳞时经常需要开闭喷射阀。当喷射阀陡然变为关闭状态，流水将被挡住去路，能量的转换使得管路发生剧烈抖动，长此以往，会造成管路断裂。改造后采用了工业增压缸加喷嘴设计，将连接管路改为高压软管（4 层钢丝缠绕），将硬连接改为软连接，相应增加重型减振管夹，可以有效降低噪声，保障管路安全，不但提高效益，而且能够防止意外伤害。

3 结语

除鳞系统运行至今，利用各种新型工艺和改良部件，对系统功能和稳定性进行了优化，取得了较好效果。