高壓水除鱗系統(tǒng)水擊防護及噴嘴性能研究.pdf

1、除鱗是熱軋帶鋼生產(chǎn)過程中不可缺少的一道重要工序，其作用是清除板坯表面生成的爐生氧化鐵皮(一次氧化鐵皮)和軋制過程中產(chǎn)生的再生氧化鐵皮(二次氧化鐵皮)，目前國內(nèi)外多廣泛采用的是高壓水除鱗技術(shù)，不僅是因為它經(jīng)濟，而且有效。國內(nèi)設(shè)計的高壓水除鱗系統(tǒng)，大多照國外同類型的熱軋廠采用類比法進行設(shè)計，因此很難再滿足軋制工藝變化的要求，無法保證帶鋼表面質(zhì)量；并且由于系統(tǒng)管道內(nèi)的水壓較高以及除鱗閥開閉時序的不確定性，除鱗系統(tǒng)管道內(nèi)常會出現(xiàn)不同程度的水擊和

2、振動現(xiàn)象，這勢必會造成對管道及其支架等附屬設(shè)備的破壞，甚至威脅整個生產(chǎn)系統(tǒng)的安全運行。因此，本文在水擊計算理論的基礎(chǔ)上，對水擊現(xiàn)象進行數(shù)值計算和必要的水擊試驗，進而研究和分析除鱗系統(tǒng)管道內(nèi)流體的瞬變工況，并制定出相應(yīng)的水擊防護措施；通過對除鱗設(shè)備中的核心元件--噴嘴進行研究，從而進一步提高除鱗系統(tǒng)的工藝技術(shù)和整體性能。
　　 本文研究的內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　 (1)論述水擊的基本微分方程以及水擊的特征線計算方法，運

3、用特征線法建立高壓水除鱗系統(tǒng)中常見的邊界條件，包括：水泵(正常運行工況)、噴射閥(管道末端)、蓄勢器以及串并聯(lián)管路等，從而建立高壓水除鱗系統(tǒng)水擊計算的通用數(shù)學(xué)模型；
　　 (2)結(jié)合水擊計算理論，對簡單管道中的水擊進行數(shù)值計算以及試驗研究，并對突然快速關(guān)閉閥門、緩慢勻速關(guān)閉閥門、按開關(guān)時序開閉閥門、連續(xù)快節(jié)奏開閉閥門等情況下的試驗結(jié)果與計算結(jié)果進行對比和分析，并驗證其數(shù)值計算的正確性；
　　 (3)對高壓水除鱗過程中產(chǎn)生

4、的水擊進行數(shù)值計算，主要分析和研究蓄勢器對水擊的防護特性，包括：蓄勢器的安裝位置、蓄勢器的體積大小、蓄勢器的個數(shù)和管道固定支架的設(shè)置等對水擊防護性能的影響，并針對高壓水除鱗系統(tǒng)中的水擊制定出相應(yīng)的防護措施；
　　 (4)通過對高壓水除鱗噴嘴內(nèi)部流場的數(shù)值模擬，得到噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)(如收縮角、出口長徑比和V型切槽角)對其內(nèi)部流場的影響，建立噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)和動力性能之間的關(guān)系，進一步提高除鱗噴嘴的性能，使其可在保證出口射流速度的同時，適當(dāng)