高壓水除鱗系統(tǒng)水擊防護(hù)及噴嘴性能研究.pdf

1、除鱗是熱軋帶鋼生產(chǎn)過(guò)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(guò)程中產(chǎn)生的再生氧化鐵皮(二次氧化鐵皮)，目前國(guó)內(nèi)外多廣泛采用的是高壓水除鱗技術(shù)，不僅是因?yàn)樗?jīng)濟(jì)，而且有效。國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的高壓水除鱗系統(tǒng)，大多照國(guó)外同類型的熱軋廠采用類比法進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此很難再滿足軋制工藝變化的要求，無(wú)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(kāi)閉時(shí)序的不確定性，除鱗系統(tǒng)管道內(nèi)常會(huì)出現(xiàn)不同程度的水擊和

2、振動(dòng)現(xiàn)象，這勢(shì)必會(huì)造成對(duì)管道及其支架等附屬設(shè)備的破壞，甚至威脅整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。因此，本文在水擊計(jì)算理論的基礎(chǔ)上，對(duì)水擊現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值計(jì)算和必要的水擊試驗(yàn)，進(jìn)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(hù)措施；通過(guò)對(duì)除鱗設(shè)備中的核心元件--噴嘴進(jìn)行研究，從而進(jìn)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(gè)方面：
　　 (1)論述水擊的基本微分方程以及水擊的特征線計(jì)算方法，運(yùn)

3、用特征線法建立高壓水除鱗系統(tǒng)中常見(jiàn)的邊界條件，包括：水泵(正常運(yùn)行工況)、噴射閥(管道末端)、蓄勢(shì)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(jì)算的通用數(shù)學(xué)模型；
　　 (2)結(jié)合水擊計(jì)算理論，對(duì)簡(jiǎn)單管道中的水擊進(jìn)行數(shù)值計(jì)算以及試驗(yàn)研究，并對(duì)突然快速關(guān)閉閥門、緩慢勻速關(guān)閉閥門、按開(kāi)關(guān)時(shí)序開(kāi)閉閥門、連續(xù)快節(jié)奏開(kāi)閉閥門等情況下的試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和分析，并驗(yàn)證其數(shù)值計(jì)算的正確性；
　　 (3)對(duì)高壓水除鱗過(guò)程中產(chǎn)生

4、的水擊進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，主要分析和研究蓄勢(shì)器對(duì)水擊的防護(hù)特性，包括：蓄勢(shì)器的安裝位置、蓄勢(shì)器的體積大小、蓄勢(shì)器的個(gè)數(shù)和管道固定支架的設(shè)置等對(duì)水擊防護(hù)性能的影響，并針對(duì)高壓水除鱗系統(tǒng)中的水擊制定出相應(yīng)的防護(hù)措施；
　　 (4)通過(guò)對(duì)高壓水除鱗噴嘴內(nèi)部流場(chǎng)的數(shù)值模擬，得到噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)(如收縮角、出口長(zhǎng)徑比和V型切槽角)對(duì)其內(nèi)部流場(chǎng)的影響，建立噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)和動(dòng)力性能之間的關(guān)系，進(jìn)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(shí)，適當(dāng)