冷軋乳化液系統的優化與改造

唐水清,趙干波,馬先富

(廣西柳州鋼鐵集團有限公司柳鋼冷軋板帶廠,廣西柳州 545002)

冷軋乳化液系統的優化與改造

唐水清,趙干波,馬先富

(廣西柳州鋼鐵集團有限公司柳鋼冷軋板帶廠,廣西柳州 545002)

介紹了對柳鋼冷軋板帶廠乳化液系統的反沖洗過濾器、平床過濾器、撇油器和帶鋼吹掃裝置等關鍵設備進行的技術改造與工藝優化及其效果。

冷連軋機;乳化液系統;反沖洗過濾器;平床過濾器

1 引言

冷連軋機組生產帶材時因其軋速較高,在軋輥與軋件之間形成、保持一定厚度的潤滑劑膜是必要條件。乳化液系統的目的是維持輥系與輥縫以及待軋鋼板之間的潤滑,提供冷卻的介質[1]。其主要由供乳系統、回乳系統、噴射梁系統、吹掃系統、配油系統和排污系統等系統組成。

柳鋼1550冷軋機組自2008年正式投產以來,其乳化液系統運行情況整體較平穩,但也存在過濾設備運行不穩定、帶鋼表面吹掃不凈等問題。為了追求更高的乳化液潔凈度,為生產表面質量更好的帶鋼打好基礎,冷軋板帶廠組織技術力量對上述存在的問題進行技術改進。

2 改造與優化

2.1 反沖洗過濾器

柳鋼冷軋廠乳化液系統采用HYDAC的AutoFilt?RF3型全自動反沖洗過濾器,在每個機架的供液主管路上布置有1套,其作用是去除低粘度介質中的固體顆粒,防止乳化液噴嘴的堵塞,對噴嘴起到保護作用,濾網精度為100μm。HYDAC的AutoFilt?RF3型全自動反沖洗過濾器為全自動自清洗過濾器,當濾芯所含雜質超過預設的工作參數,反沖洗過濾器會自動開始反沖洗。反沖洗濾芯時不會中斷過濾。反沖洗廢水通過管道接至平床過濾器前的管路,經過平床過濾器處理后重新回到系統循環使用,廢水零排放。

投入使用以來,反沖洗過濾器一直工作不正常,濾芯很容易堵塞,由于污染物很難被沖洗掉,不能降低壓差,導致長期反沖洗系統效率低下,能源浪費。同時,壓差過大易造成濾芯破損。反沖洗過濾器運行好壞決定著乳化液的性能和狀態,直接影響到產品的表面質量。

因此,對線上的5套反沖洗過濾器做了以下優化與改造:

(1)定期檢查,清理過濾器殼體內的污垢,用高壓清洗劑清洗濾芯,及時更換已經損壞的濾芯。

(2)與軋制油供應商協商,將濾網孔徑由原來的100μm降至(在保證產品質量的前提下適當降低了濾網精度)150μm,增加濾芯骨架,提高濾網的強度和使用壽命。

(3)定期打開反沖洗過濾器上的排氣閥通風,使過濾器殼體內完全充滿介質,以防止反沖洗過濾時在殼體內形成氣墊,產生沖擊。

(4)由于反沖洗過濾器濾芯很容易堵塞,定期清理時也發現濾芯內有較大顆粒雜質,因此,在反沖洗過濾器前面安裝了1個孔板式預濾器,過濾精度3 mm,避免粗大顆粒進入。同時,為了保證反沖洗進行間,濾液出口和反沖洗管路之間應至少存在0.15 MPa的壓降,優化了反沖洗管路走向,減少彎頭數量降低管路的背壓值,保證反沖洗過濾器的暢通運行。

經過改進,反沖洗過濾器的運行達到了高效穩定,大幅減少了機架內噴嘴的清洗次數,使冷卻潤滑更加均勻有效,輥印缺陷得到了有效控制。

2.2 平床過濾器

乳化液系統在回乳箱與供乳箱之間布置平床過濾器3臺,其中A系統2臺,B系統1臺,機架回來的乳液先經過平床過濾器再回到乳化液主箱。平床過濾器為正壓式過濾器,是一種高效型過濾設備,能將乳化液中大于過濾精度的各種雜質濾除并自動排出。

平床過濾器主要由上箱體、下箱體、濾紙輸送裝置、氣囊、控制閥門及電氣控制系統組成。自投用以來,對系統的灰分控制起到了很好的作用,但存在亟需解決的問題:過濾器的濾紙經常損壞,有些是因回流乳化液的壓力過大對濾紙大力沖擊導致的;有些是廢濾紙下落過程中下拉扯過大直接被撕開;有些是因為收集槽中的雜物(如:剪切下來的小金屬屑和廢邊、螺絲等)隨乳化液回流而流到平床過濾器中,直接沖擊造成的。

為此,從兩個方面進行攻關處理。一是提升濾紙的質量,重點提高了縱向橫向最大拉力、最大拉力下的延伸率、撕裂強度和透氣性等4個技術參數值。二是防止尖利的廢邊、金屬屑等雜質流到濾紙上。鑒于這些小的金屬屑一般為機架間斷帶、廢邊帶入等異常情況出現時,使用電動剪在機架間剪切鋼板時產生的毛刺,于是設法在機架與收集槽之間進行攔截,即在原機架下的收集槽上方的格柵板上再鋪了一層網孔為5 mm左右的金屬濾網過濾,并定期清理濾網。

經過優化,平床濾紙的異常損壞得到了改善,切實提高了平床過濾器的使用效果。

2.3 撇油器

冷軋廠軋輥軸承使用油氣潤滑方式,軋機為液壓壓下方式,都存在過不同程度的泄漏,泄漏出的液壓油和潤滑油都隨噴入機架的乳化液流入收集槽中,回到乳化液系統并參與循環。這些進入乳化液系統的雜油無皂化值或皂化值極低,不能被乳化,且大部分含有破乳劑,與乳化液混合后,破壞了乳化液的穩定性,使乳化液的潤滑性能大幅下降,而且這些油附著在帶鋼表面后,大大增加了帶鋼退火后的殘碳及表面灰分,最終影響板面清潔度。

乳化液系統采用上下雙輥筒帶動皮帶轉動形式的帶式撇油器,上輥筒為主動,皮帶和下輥筒為從動,靠親油皮帶將油箱內乳化液表面的浮油撇出,再由上輥內外兩側的刮板將廢油刮至收集槽,最后由螺旋輸送器將廢油輸送走。A系統沿橫斷面裝有5臺串聯的撇油器,B系統沿橫斷面裝有3臺串聯的撇油器。這種布置使撇油器貫穿整個油箱的斷面,對雜油有較好的清理效果,但仍存在一些問題:

(1)撇油器結構的不合理。幾臺撇油器通過聯軸器串聯在一起,且共用1臺傳動齒輪電機,一旦某1臺出現故障需要吊起整排撇油器來處理,工作量較大,維護不方便。另外,皮帶跑偏后需要通過調整布置在主動輪兩側的螺栓來改變下輥水平度以達到糾偏的效果,由于上下輥之間相差3 m,框架較長,調整起來不方便,效果也不佳。

(2)撇油帶采用單層聚酯材料,吸附廢油能力不足,且運轉過程中皮帶與輥筒之間會形成油膜,導致摩擦系數變小,皮帶在輥筒上打滑、跑偏現象嚴重。

(3)由于皮帶厚度為1 mm,皮帶本身較柔軟,跑偏時皮帶與輥筒邊緣、設備框架等發生干涉,邊部容易磨出毛邊,皮帶單側出現拉長現象,嚴重時撇油帶脫出輥筒甚至斷裂后整體落入乳化液箱中,很難撈取,污染了乳化液,影響到冷軋鋼板的表面質量。

因此,對撇油器進行了以下改造:

(1)優化撇油器結構和安裝形式。一是將串聯安裝的撇油器改為單臺各帶驅動獨立安裝的方式,這樣哪臺有故障就處理哪臺,減少了維護量。二是將雙輥筒形式的帶式撇油器改為帶配重的單輥筒式的撇油器,且在輥筒中間皮帶上增加了1個軸承導輪,增大了皮帶中間的張力及摩擦力,基本解決了皮帶跑偏及跑偏難調整的問題。

(2)采用新型冷軋乳化液撇油帶,其為復層結構,上層為PU層,下層為聚酯編織層,厚度均為1.0 mm～1.6 mm。上層PU材料對廢油的吸附性很好,能更有效地去除廢油,且其材質較硬,不易發生形變,即使跑偏與輥筒支架發生干涉后也不會發生破損或折斷的情況。下層的聚酯編織層對廢油的吸附性較小,與輥筒之間不易形成油膜,能減少撇油帶的跑偏和打滑現象。

經過改造,軋機上液壓油、軸承油等礦物油的泄漏可以很快得到清理,有效保證了乳化液的潤滑性能,實現乳化液中雜油的含量嚴格控制在5%以下的目標。

2.4 帶鋼吹掃裝置

乳化液作為軋制潤滑和冷卻的介質在軋鋼過程中起著非常重要的作用,由于柳鋼冷軋廠采用罩式退火方式,在罩式退火階段,乳化液斑跡很難被去除。因此,乳化液能否從帶鋼板面充分吹掃干凈是影響帶材表面質量的重大問題。

柳鋼冷軋廠采用吹掃、阻擋結合的方式清除乳化液[2]。5號機架出口的帶鋼吹掃裝置全部安裝在防纏導板上,上下防纏導板為一體式結構,在液壓缸的帶動下可以移進移出,上防纏導板上還設計有可移動式的側導板,由液壓馬達帶動。軋機入口布置有2組噴梁,一組是由板型儀控制的分段冷卻噴梁,噴射在工作輥輥面上,一組是工藝潤滑噴梁,噴射在工作輥輥縫間。軋機出口布置有3部分吹掃,全部位于帶鋼的上表面,下表面無吹掃管。第一部分位于上防纏導板上方,由氣簾、上吹掃和封閉擋板組成,用于阻擋防纏導板上的乳化液。第二部分位于上防纏導板的下方,由下吹掃集管負責,主要吹掃工作輥輥縫帶過來的乳化液。下吹掃集管由2根φ42.4 mm的管子將壓縮空氣引入一個集氣室內,再由上下兩層圓弧形布置寬580 mm的噴嘴吹出,能夠形成強有力的吹掃。下吹掃集管是該吹掃裝置的關鍵道次,使用的好壞直接影響吹掃效果。第三部分位于上防纏導板的尾部,由一根寬540 mm布置在帶鋼中部的吹掃管和每邊1個噴嘴的邊部吹掃裝置組成。主要負責干燥帶鋼表面,吹凈帶鋼表面殘余的乳化液。

存在問題:

(1)下吹掃集管穿過上防纏導板安裝,其與導板間的縫隙通過焊接來消除,但是出現帶鋼斷帶、跑偏、堆鋼后極易造成防纏導板被撞擊導致焊縫開裂,上部區域的乳化液從這個縫隙落到帶鋼表面。

(2)工作輥兩側的空輥縫會帶出較多乳化液到帶鋼兩側,由于下吹掃集管和后吹掃管都只有500 mm～600 mm寬,因此無法對帶鋼兩側進行有效吹掃。

(3)在靠近工作輥的防纏導板前部雖然布置有一道氣簾,但仍然有少部分乳化液會掉落到氣簾前的導板上。

由于乳化液斑跡主要是目前的帶鋼表面吹掃系統不完善造成的,因此,針對系統存在的問題一一對系統進行了改造(見圖1)。

(1)上吹掃管對著支承輥和工作輥輥縫區域吹掃時,吹散的乳化液散落在上防纏導板上,對整個吹掃系統的作用不大,在驗證后,取消了上吹掃管,同時也降低現場噪音。

(2)在封閉擋板與氣簾之間用PPH板材焊接1個密閉擋板,防止乳化液掉落到上吹掃集管與防纏導板交叉的地方,杜絕乳液從這里的縫隙落到帶鋼上。

(3)將上防纏導板頭部的導板材質更改為尼龍,防止定位不準時碰傷軋輥,另外,還在其上面加工1個導流槽導流乳化液。

(4)在軋輥兩側增加吹空輥縫的短噴梁,噴梁安裝在可以調整寬度的側擋板上,實現可以根據帶鋼寬度進行調整,原來兩側的吹邊噴嘴取消。

(5)在軋機出口兩側各增加1組噴梁,彌補原設計軋機出口只有中間噴梁的不足。噴梁安裝在測厚儀框架上,離帶鋼布置較近,還設計有保護擋板。噴嘴采用思萬特209。

改造后,乳化液吹掃系統工作效率得到了提高,生產的各種規格帶鋼表面基本上無肉眼可見的乳化液液滴,也基本消除了帶鋼表面乳化液斑跡的出現,對提高產品實物質量起到了較好的作用。

圖1 改造后的吹掃系統布置圖

3 結語

針對乳化液系統存在的問題,重點對反沖洗過濾器、平床過濾器和撇油器等乳化液過濾設備和軋機出口吹掃裝置進行了改造與工藝優化,基本實現了這些關鍵設備的穩定高效運行,為帶鋼表面質量的提高提供了設備保證。

[1] 陳剛,陳小艷.冷軋HC軋機乳化液系統改造及應用[J].武鋼技術,2011,49(4):44-46

[2] 候云峰,宋智良等.冷軋機組乳化液清除方案[J].一重技術,2008,23(2):13-14

Optimization and Transformation of the Emulsion System of Cold Rolling

TANG Shui-qing,ZHAO Gan-bo,MA Xian-fu

(Guangxi Liuzhou Steel Group Co.Cold-rolled Strip Mill,Liuzhou 545002,Guangxi,China)

The technical transformation and process optimization implemented for the key equipments such as the backwash filter,the flat bed filter,the oil skimmer and the blow off device for strip of the emulsion system in Cold-rolled Strip Mill of Liuzhou Steel,and the effects were introduced.

cold-rolled tandem mill,emulsion system,backwash filter,flat bed filter

TG333.2

A

唐水清,工程師,主要從事冷軋設備管理與維修工作。

1001-5108(2016)05-0039-05