1 引言
在鋼鐵行業(yè)中在熱軋鋼板時，鋼坯在加熱爐中加熱會生成很厚的爐生氧化皮，在軋制過程中也不斷生成二次氧化皮，均需清除干凈，以保證軋板表面質(zhì)量，高壓水除鱗系統(tǒng)是現(xiàn)代熱軋板技術(shù)必備的清理系統(tǒng)。它將高壓水經(jīng)噴嘴噴到軋制過程的鋼板上，從而將氧化皮沖掉。軋制一塊鋼板平均3min，而沖水時間卻只有十幾秒，要求管道系統(tǒng)供水迅速，斷流時不得有水泄漏，且宜通過鋼板檢測系統(tǒng)實現(xiàn)定時控制。這種控制方式要求管道調(diào)節(jié)閥開啟和關(guān)閉迅速，平穩(wěn)無沖擊，控制可靠。
寶鋼的某條軋鋼生產(chǎn)線上，高壓水除鱗系統(tǒng)的供水調(diào)節(jié)閥動作非常頻繁，每天啟閉200～500次，甚至可達(dá)1000～2000次。該系統(tǒng)原設(shè)計的國外某品牌閥門，在使用一個月左右就出現(xiàn)內(nèi)漏和外漏問題，軋鋼生產(chǎn)效率嚴(yán)重降低，維修更換成本急劇升高。選擇哪種類型的閥門來滿足該種工況，保證閥門使用壽命不少于三個月，一直是困擾該條軋鋼生產(chǎn)線的難題。經(jīng)與上海某專業(yè)閥門公司合作，積極引進(jìn)和吸收國外先進(jìn)技術(shù)，設(shè)計開發(fā)出了一種新型閥門———彈性座封偏心旋塞閥，為寶鋼軋鋼生產(chǎn)線解決了此技術(shù)難題。
2 結(jié)構(gòu)型式
彈性座封偏心旋塞閥，是一種新型結(jié)構(gòu)的旋塞閥，最早應(yīng)用于美國污水處理系統(tǒng)中，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由于其具有優(yōu)異的密封性能、動作性能、耐蝕性能和較長的使用壽命，克服了傳統(tǒng)柱塞閥、球閥、蝶閥各自的缺點，適用于清水、污水、泥漿等多種介質(zhì)，已經(jīng)在鋼鐵、化工、食品、供水等行業(yè)的流體輸送系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
3工作原理
彈性座封偏心旋塞閥的關(guān)閉和開啟，是通過旋塞和閥體的偏心運動來實現(xiàn)的。旋塞相對閥體有一個偏心距，閥體上的閥座相對旋塞體的回轉(zhuǎn)中心也有一個偏心距。當(dāng)旋塞體旋轉(zhuǎn)90°從全開到全閉位置時，旋塞體的密封面就和閥座貼合，從而達(dá)到關(guān)閉密封目的。
當(dāng)閥門處于打開位置時，整個旋塞體離開通道流體全流量通過，這時通流能力最大，流阻最小。如圖2a所示。當(dāng)閥門處于調(diào)節(jié)位置時，旋塞的一部分擋住了通道，流域面積改變，從而流體得到調(diào)節(jié)。由于偏心運動，旋塞在旋轉(zhuǎn)時不與閥座、閥體接觸，無磨損，無卡住現(xiàn)象，這一特性特別適合于作為自動控制閥。如圖2b所示。當(dāng)閥門處于關(guān)閉位置，旋塞和閥座接觸，由于偏心運動，旋塞與閥座的接觸比壓隨著輸入力矩和介質(zhì)壓力的增加而增加，密封可靠性大大提高。如圖2c所示。

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4性能特點
彈性座封偏心旋塞閥，對傳統(tǒng)旋塞閥和半球閥進(jìn)行了諸多改進(jìn)，確保產(chǎn)品可靠的使用功能、對各種高溫/高速/腐蝕/含雜質(zhì)流體的適用性及較長的使用壽命。該閥先進(jìn)的功能和結(jié)構(gòu)設(shè)計如下。
（1）彈性座封結(jié)構(gòu)
彈性旋塞與耐蝕閥座形成的密封結(jié)構(gòu)，確保閥門密封可靠，實現(xiàn)零泄漏?？朔藗鹘y(tǒng)旋塞閥和半球閥金屬密封易泄漏的缺陷。
（2）偏心密封設(shè)計
摩擦力只作用在閥門啟閉的極短行程間，且隨壓力的降低而迅速減小，密封面的磨損可自動補(bǔ)償。解決了傳統(tǒng)旋塞閥和球閥由于密封面全行程強(qiáng)制擠壓，需要較大持久操作力且密封面磨損嚴(yán)重的問題。
（3）整體包膠旋塞
全部口徑范圍的整體旋塞均采用最新硫化工藝，外表面全部用高性能橡膠包覆，密封彈性佳，耐流體腐蝕和高速流體的沖蝕?？朔藗鹘y(tǒng)旋塞閥裸露的金屬旋塞和半球閥分離式的球芯，容易受到流體腐蝕的缺陷。
（4）特種耐蝕閥座
純鎳堆焊的閥座與閥體結(jié)合牢固，耐固體顆粒的磨損、腐蝕介質(zhì)的破壞和高速流體的沖蝕。密封件的可互換性高，僅更換閥門旋塞即可繼續(xù)使用。解決了半球閥浮動式閥座密封件互換性差，后期維護(hù)困難的缺點。
（5）矩形直通流道
直通流道，流體水頭損失小；矩形截面，可作為手動、電動、氣動調(diào)節(jié)閥使用，流量調(diào)節(jié)線性度非常好。解決了傳統(tǒng)球閥和半球閥用作調(diào)節(jié)閥時，其圓形截面的調(diào)節(jié)線性度不理想的問題。
（6）一體式弓閥軸
閥軸與旋塞整體鑄造成型，無銷結(jié)構(gòu)避免松動引起的調(diào)節(jié)誤差，保證閥門的操作強(qiáng)度和剛度。弓形閥軸設(shè)計，在閥門全開時可避開流道，導(dǎo)流效果顯著。
（7）可拆卸閥蓋
閥蓋與閥體通過螺栓聯(lián)接，閥門只需拆下閥蓋螺栓即可在管道上維護(hù)。傳統(tǒng)球閥為對開式或筒狀閥體，當(dāng)閥門出現(xiàn)故障時，必須將閥門整體從管道上拆下方可維護(hù)。
（8）免拆維護(hù)軸封
雙道軸封結(jié)構(gòu)，免拆維護(hù)。詳見《5維護(hù)保養(yǎng)》。
（9）高強(qiáng)度殼體
閥體、閥蓋等承壓殼體采用高強(qiáng)度球墨鑄鐵，承壓強(qiáng)度和剛度高，比傳統(tǒng)旋塞閥和半球閥的灰鑄鐵重量輕，運輸?shù)跹b便利。同時作為密封面堆焊基體，與密封面堆焊材料結(jié)合工藝性好。
（10）耐蝕表面處理
可根據(jù)介質(zhì)的腐蝕性及工作環(huán)境，靈活選擇對應(yīng)的表面防腐處理方案，確保在各種惡劣工況下的長久使用壽命。
（11）快速驅(qū)動機(jī)構(gòu)
選用動作迅速的氣動驅(qū)動機(jī)構(gòu)，可根據(jù)系統(tǒng)控制需要，分為單動作氣缸或雙動作氣缸。
5維護(hù)保養(yǎng)
閥門無需進(jìn)行添加潤滑油等日常維護(hù)工作，只需定期觀察閥門的軸向密封情況，并及時進(jìn)行處理即可。
對用于動作頻繁的調(diào)節(jié)閥，閥門的軸封結(jié)構(gòu)如圖3所示，具有如下特點：
（1）閥軸精加工后表面化學(xué)鍍鎳磷，提高了耐蝕、耐磨性能，適合于動作頻繁的工況；
（2）軸套材質(zhì)為自潤滑青銅，免加潤滑油，耐磨，長壽命；
（3）雙道密封圈結(jié)構(gòu)。第一道為耐磨O形密封圈，具有介質(zhì)自密封作用；第二道為聚四氟乙烯V形密封圈或四氟滲碳編織填料，含自潤滑組分，密封致密可靠；
（4）若選用帶斜切口的四氟滲碳填料，在填料磨損漏水后，無需拆卸上部操作機(jī)構(gòu)，只需將舊填料勾出更換新填料即可；
（5）填料壓蓋的調(diào)整螺柱帶預(yù)緊彈墊，一次調(diào)整后可補(bǔ)償填料的磨損量，減少手工調(diào)整的勞動量；
（6）根據(jù)使用工況和動作頻率的不同，閥門軸封的使用壽命不盡相同。建議每動作5000次左右檢查軸封一次，必要時應(yīng)更換V形密封圈或填料。

6 結(jié)論
該閥門應(yīng)用到軋鋼生產(chǎn)線高壓水除鱗系統(tǒng)后，兩年來未出現(xiàn)過一次因閥門故障而影響軋鋼正常生產(chǎn)的現(xiàn)象。彈性座封偏心旋塞閥，作為管道的快速啟閉閥門，已在鋼鐵行業(yè)中得到了嚴(yán)酷工況的考驗。在我國的鋼鐵、化工、食品、供水等行業(yè)中，該種新型閥門將逐漸的到廣泛的使用。