高压水除鳞阀门的应用现状

一、高压水除鳞机理

高压水除鳞是目前各轧钢厂普遍采用的热轧除鳞工艺，它是将低压除鳞水通过高压水泵加压后，形成高压水再喷射出去，从而除去钢坯上氧化鳞皮，属于开环系统。它是基于流体力学的动力学和热力学原理工作的，主要具有以下几个特点：

（1） 喷射水流具有极高的动能，形成打击力，去除氧化皮；

（2） 水的急剧冷却引起具有不同收缩比的机体材料和表面氧化皮形成皱褶，在高压水冲击下很容易剥离；

（3） 高压水侵入到氧化皮下形成热爆效应，剥裂氧化皮。

二、阀门损坏机理

据我们观察，高压水除鳞阀门的损坏主要是由磨料磨损和汽蚀破坏造成的，而且前者是造成破坏的最主要原因。

磨料磨损是机械性破坏，其损坏机理是：除鳞水中存在着大量的杂质颗粒，在阀口微启的瞬间，由高压腔通过阀口进入低压腔时具有极高的动能，从而形成磨料磨损，特别是在阀门关闭时，如果有硬物硌在阀口上形成微隙，则这种磨损就会一直进行，直至形成大的豁口，最终使阀门快速失效，其损坏部位特征主要呈沟、壑状。

汽蚀按照现代的一些理论，机理比较复杂，包含了物理、电化学等方面的因素，其破坏特征主要呈点状剥蚀或蜂窝状。

对于锥阀结构的阀门，其结构决定了它对上述损坏无可避免，而滑阀结构因为没有阀口，所以其寿命明显长于锥阀结构也是必然的事了。

                 锥阀结构                     滑阀结构

三、水除鳞阀门的影响因素

首先我们强调：除鳞水的洁净程度，对于高压水阀门的寿命起着至关重要的作用，所以我们在任何时候都向用户呼吁：在可能的情况下尽量提高除鳞水的水质，以及在关键阀门前加装高压过滤器，都可以显著降低阀门的磨损和故障率。作为高压水除鳞系统的工作介质——水与液压系统的工作介质——液压油的工作特性有着巨大的差别，同样的产品在不同的介质下工作，其使用寿命相差悬殊，主要是由于：一是水不具有润滑性，零件容易磨损；二是除鳞水无论是净环水还是浊环水，通常都是循环水，反复使用，使得杂质点多，化学成分复杂，对阀门造成硌伤、划伤、磨料磨损等机械性损伤，以及电化学腐蚀、汽蚀等损伤，并且水中杂质对阀门的损伤要占绝大一部分。

其次，阀门的结构选用也是相当重要的，适合的结构（主要是针对浊环水而言）能够获得较长的使用寿命，大大减少维护工作量和降低成本，而且国内外不同结构型式阀门的在线应用已很好地证明了这一点。根据我所多年来对高压水除鳞阀门的研制经验和跟踪考察发现，截至目前为止，国内除鳞喷射阀使用情况最好，使用寿命最长的阀门结构是美国HUNT（航特）阀结构（滑阀式结构），而我所根据这种阀门转化设计的液动阀，经实践证明又比同类气动阀具有更少的故障率和维护率以及更长的使用寿命。

最后，阀门材料的选用及热处理、密封的结构形式及材料的选用都对阀门寿命有重大影响，所以我所在阀门关键件上都采用特材和特殊处理工艺以及关键密封自主设计，这些都很好地保证了我所产品品质，从而奠定了行业内的良好口碑。

四、水除鳞阀门的类别

截至目前为止，根据高压水除鳞系统所要实现的功能要求，高压水除鳞阀门主要分为以下几类：喷射阀、循环阀（最小流量阀）、充水阀、最低液面阀（安全关断阀）、（气、水用）闸阀（截止阀）、充气阀、单向阀（止回阀）、节流阀、节流减压管（节流孔板）、安全阀以及组合功能阀等，根据现场的工况要求，我所又增添了蓄势器快速关断阀新品种。

根据不同的控制要求，高压水除鳞阀门又分为以下多种驱动方式：喷射阀、循环阀（最小流量阀）、充水阀、最低液面阀（安全关断阀）一般采用气动、液动（含液压驱动和水控水）两种方式；闸阀（截止阀）有手动、电动、气动和液动多种方式；蓄势器快速关断阀有气动和液动两种方式。

从阀芯结构上区分，基本可以归类为锥阀式、滑阀式及其复合式结构三种形式，而根据制作厂家的不同，设计结构细节的不同，采用原材料的不同以及加工工艺的不同，产品品质会有较大差别。

五、国内高压水除鳞阀门的应用状况

自轧钢线使用高压水除鳞工艺以来，配套的水除鳞阀门也经历了优胜劣汰、不断推陈出新的发展过程，高压水技术作为一种实践技术也在不断地被认知和提升。下文是以高压水除鳞系统中动作频率最高、最重要的三种阀门（俗称三大阀），即除鳞喷射阀、循环阀和最低液面阀为主进行论述，通常这三种阀也体现着阀门制造商的制造能力和技术水平。

目前，国内的高压水除鳞阀门基本上都是转化国外产品而来的，阀的结构形式。以三大阀来说，对应国内外品牌主要分为以下几类：

（1） 典型插装式锥阀结构：早期水除鳞阀门常用结构形式，为液控形式，即液压油控制或水控水形式，实践证明，此类阀门更适用于水压机系统（闭环的，水质清洁的系统），具有工作可靠，寿命相对较长，造价低的特点。但其抗污染能力差，在高压水除鳞浊环水系统中，普遍反映不好，尤其是水控水阀的先导阀，损坏频率极高，给用户造成很大的成本压力。

（2） 意大利INOXIHP（意诺普）直线型锥阀式结构（我所称其为“L型阀” ）：为气动阀，密封阀口为锥面密封，具有结构小巧，通流能力大的特点，适用于压力较低，规格较小，水质较好的除鳞系统中，因为结构的原因，该阀整体刚度低，易受安装管路影响，同时因为是锥阀结构，抗污染能力相对较差。本系列产品我所拥有DN125以下的全部产品，以及它的衍生阀（充水阀、三通阀、低压水通断阀等），在国内带钢、无缝管、棒材、型材、线材等轧线以及其它行业上普遍使用。

（3） 美国ELWOOD（埃尔伍德）产品：目前在国内使用的主要是气动最低液面阀，经在线使用证明，其结构最是安全可靠，科学实用，而且效果、寿命都很好。我所的最低液面阀系列产品就是由此转化、发展而来的，已形成气、液动全系列产品，目前在各种规格的轧钢线上广泛使用，并已被证明是一样的安全可靠。

（4） 德国Dr.BREIT（多特普瑞）系列锥阀式滑阀结构：目前国内在线产品均为气动阀，阀芯单元有锥阀结构和类锥阀结构（实际上属于滑阀）两种，阀口均采用软密封，但在国内浊环水条件下，实际使用效果极差，有的近乎是灾难性的（短的一星期换密封，20天换芯子，长的也不超过半年就得换芯子）。目前在用企业有：太原钢厂2250热连轧（已开始替换）、唐山不锈钢1580项目（已开始替换）、鞍钢鲅鱼圈1580和5500项目（改造洽谈中）、武钢1580项目、宝钢（改造洽谈中）等。

（5） 德国的EVERTZ（艾弗兹）系列锥阀式结构：目前国内在线产品均为气动阀，阀口采用软密封结构，在国内浊环水条件下，使用效果也不好。目前已知在用企业有：首钢迁钢和首秦。

（6） 德国的SCHRUPP（施乐普）系列锥阀式结构：在莱钢中宽带有应用，为气动水控水阀，上线一周就开始出现外漏，一个月后阀芯阀座冲损严重。

（7） 奥钢联提供的水除鳞阀（制造商不详）：均为气动水控水锥阀式结构的产品，使用效果同德国阀，也不很好。已知用户有莱钢4300项目（改造洽谈中）、酒钢（已开始替换）。

（8） 日本型水除鳞阀：此类产品以日本极东产品为代表，属滑阀式结构（与航特阀类似），结构简单，维护方便，但阀芯质量大，惯性高，而且与H型阀相比少了平衡腔，因而缓冲效果没有H型阀好，易产生撞击声以及水锤现象，但我所生产的此类阀已做了局部改进，使用效果有明显改善。在用用户有广州联众、鞍钢1580。此种阀要优于锥阀结构的阀门，目前我所在泰国（30%的海水）、邯郸纵横有成功的应用。

（9） 美国航特阀：此类产品以美国HUNT公司产品为代表，属滑阀式结构，目前在国内使用的都是气动阀，是我们认为使用效果最好的阀门，其使用寿命普遍要高于其它结构形式的阀门（日本阀除外）。它的弱点在于平衡腔，因存在瞬时高压，以及浊环水中杂质的影响，容易漏水，但也正因为有平衡腔，该阀运行平稳，几乎不产生水锤现象。