連鑄機冷卻水系統常用閥門(mén)的選用
簡(jiǎn)述連鑄機冷卻水系統特點(diǎn)及水質(zhì)要求。重點(diǎn)闡述蝶閥、球閥的特性，并分析閥門(mén)在連鑄機冷卻水系統中的作用，給出了選用方法。
1、前言
閥門(mén)的用途是廣泛的，而且作用很大。在連鑄機冷卻水系統(以下簡(jiǎn)稱(chēng)水系統)中閥門(mén)起調節流量;啟、閉;檢修等作用，它能保證連鑄機設備正常運行，延長(cháng)設備使用壽命，保證連鑄機能夠生產(chǎn)出合格的鑄坯。
然而，閥門(mén)同連鑄機其它設備相比往往被忽視，如果閥門(mén)選型不當，會(huì )使整個(gè)冷卻系統調節能力不夠，生產(chǎn)效率低或造成其他事故。因此，水系統閥門(mén)要根據連鑄機的特殊要求進(jìn)行合理的選用。
2、連鑄機冷卻水系統
冷卻水系統分為四個(gè)系統：(1)結晶器冷卻水系統，水質(zhì)為軟水，進(jìn)水壓力約為1.0MPa，溫度為35～55℃。(2)設備間接冷卻水系統，水質(zhì)為凈循環(huán)水，進(jìn)水壓力為0.6～0.8MPa，溫度為40～55℃。(3)二次冷卻水系統，水質(zhì)為濁循環(huán)水，進(jìn)水壓力恒壓為1.0MPa，溫度約為40℃。(4)設備直接冷卻水系統，水質(zhì)為濁循環(huán)水，進(jìn)水壓力不小于0.4MPa，溫度約為40℃。表1為各系統水質(zhì)要求。
表1 連鑄機冷卻水水質(zhì)要求
3、水系統閥門(mén)的選用
根據連鑄機冷卻水系統的要求，該系統應該選用低壓PN≤1.6MPa、常溫-40℃≤t≤120℃、非特大口徑DN≤1400mm的金屬材料閥門(mén)。水系統閥門(mén)既要滿(mǎn)足一般性能要求，更要滿(mǎn)足連鑄機的特殊性能要求，下面就水系統常用的蝶閥、球閥的選用進(jìn)行分析。
3.1、蝶閥的選用
蝶閥是用圓盤(pán)式啟閉件往復回轉0°~90°來(lái)開(kāi)啟、關(guān)閉和調節流體通道的一種閥門(mén)。
(1)水系統常用中線(xiàn)蝶閥和雙偏心密封蝶閥
雙偏心蝶閥閥板在0°～90°開(kāi)啟過(guò)程中，從0°轉到8°～12°時(shí)閥板可完全脫離閥座密封面，從而閥板與閥座的密封面之間相對機械磨損、擠壓轉角更短，提高了閥門(mén)壽命，圖1為雙偏心蝶閥開(kāi)啟、關(guān)閉原理圖。由于水系統管路(DN100以上管路)的過(guò)濾器經(jīng)常需要檢修、清洗，所以雙偏心蝶閥特別適用于過(guò)濾器的進(jìn)、出口及其旁通，其余選用中線(xiàn)蝶閥即可滿(mǎn)足水系統壽命要求。
圖1 雙偏心蝶閥開(kāi)啟、關(guān)閉原理圖
(2)具有良好的密封性
閥門(mén)密封材料有合成橡膠閥座和聚四氟乙烯、合成橡膠構成的復合閥座等。由于合成橡膠易老化、磨損、脫落，可能堵塞結晶器銅板水縫、扇形段噴嘴、扇形段軸承座等，因此選用聚四氟乙烯、合成橡膠構成的復合閥座更適用連鑄設備。圖2為聚四氟乙烯、合成橡膠構成的復合閥座中線(xiàn)蝶閥。
圖2 聚四氟乙烯、合成橡膠構成的復合閥座中線(xiàn)蝶閥
(3)具有良好的流量調節特性
當蝶閥開(kāi)啟在15°～70°之間時(shí)，能進(jìn)行靈敏的流量控制，特別適用結晶器銅板冷卻回路，配合回路上的氣動(dòng)調節閥和電磁流量計，可以有效彌補氣動(dòng)調節閥的調節范圍。圖3為蝶閥在結晶器銅板冷卻回路的應用。
(4)蝶閥在管路中的壓力損失比較大，大約是閘閥的三倍，因此在選擇蝶閥時(shí)應充分考慮管路系統壓力損失的影響。
圖3 蝶閥在結晶器銅板冷卻回路的應用
管路中閥門(mén)所造成的壓強損失可表示為：
式中
ΔP為管路中閥門(mén)造成的壓強損失，MPa；K為閥門(mén)的壓強損失系數；K1為閥門(mén)部分開(kāi)啟時(shí)造成的壓力損失系數，閥門(mén)全開(kāi)時(shí)，K1=1；v為水流平均速度，m/s；ρ為水的密度，kg/m3。
蝶閥的壓力損失系數K根據閥板的厚度約為0.2～1.5。圖4為蝶閥K1的近似結果。
圖4 部分開(kāi)啟蝶閥壓強損失系數的近似結果
3.2、球閥選用
球閥由旋塞閥演變而來(lái)，它的啟閉件為一個(gè)球體，利用球體繞閥桿的軸線(xiàn)旋轉90°實(shí)現開(kāi)啟和關(guān)閉的目的。
(1)水系統中常選用浮動(dòng)球球閥和V形開(kāi)口的球閥，用在管路不大于DN125的管路上。浮動(dòng)球球閥主要起開(kāi)、閉作用;V形開(kāi)口的球閥用于流量調節。圖5為浮動(dòng)球球閥，圖6為法蘭連接的V形開(kāi)口調節球閥。
圖5 浮動(dòng)球球閥
圖6 法蘭連接的V形開(kāi)口調節球閥
(2)具有良好的密封性。水系統常用密封材料為聚四氟乙烯，摩擦系數小、性能穩定、不易老化等。
(3)與蝶閥相比，V形開(kāi)口球閥更具良好的流量調節特性。渦輪傳動(dòng)V形開(kāi)口球閥具有精確調節并可靠定位的功能，流量特性近似等百分比，可調范圍大，最大可調比為100:1，圖7為V形開(kāi)口球閥的調節特性曲線(xiàn)。此類(lèi)球閥適用于二次冷卻系統的支路，配合回路上的氣動(dòng)調節閥和電磁流量計，可以較精確彌補氣動(dòng)調節閥的調節范圍;適用于設備間接冷卻回水支路，配合就地顯示流量計，可以精確地調整分配到每個(gè)扇形段的水量。
圖7 V形開(kāi)口球閥的調節特性
(4)具有最低的流阻，對于全通徑球閥，在全開(kāi)狀態(tài)下，流阻可以視為零。
4 、結論
(1)蝶閥適用于水系統DN125以上管路;在啟閉較頻繁的過(guò)濾器進(jìn)出口及其旁通選用雙偏心密封蝶閥;在結晶器回水管路選用中線(xiàn)蝶閥進(jìn)行流量調節;密封選用選用聚四氟乙烯、合成橡膠構成的復合閥座;選用蝶閥需考慮壓力損失。
(2)球閥適用于DN125以下的管路;在二次冷卻支路和設備間接冷卻回水支路上選用渦輪傳動(dòng)V形開(kāi)口球閥進(jìn)行精確流量調節;密封選用聚四氟乙烯閥座;對于全通徑球閥，全開(kāi)狀態(tài)下，不考慮球閥在管路上造成的壓力損失。
(3)對于連鑄機冷卻水系統要求，選用蝶閥和球閥完全可以滿(mǎn)足管路的開(kāi)、閉及流量的精確調整，可以替代閘閥、截止閥等閥門(mén)。
