冷轧乳化液系统的优化与改造

唐水清,赵干波,马先富

(广西柳州钢铁集团有限公司柳钢冷轧板带厂,广西柳州 545002)

冷轧乳化液系统的优化与改造

唐水清,赵干波,马先富

(广西柳州钢铁集团有限公司柳钢冷轧板带厂,广西柳州 545002)

介绍了对柳钢冷轧板带厂乳化液系统的反冲洗过滤器、平床过滤器、撇油器和带钢吹扫装置等关键设备进行的技术改造与工艺优化及其效果。

冷连轧机;乳化液系统;反冲洗过滤器;平床过滤器

1 引言

冷连轧机组生产带材时因其轧速较高,在轧辊与轧件之间形成、保持一定厚度的润滑剂膜是必要条件。乳化液系统的目的是维持辊系与辊缝以及待轧钢板之间的润滑,提供冷却的介质[1]。其主要由供乳系统、回乳系统、喷射梁系统、吹扫系统、配油系统和排污系统等系统组成。

柳钢1550冷轧机组自2008年正式投产以来,其乳化液系统运行情况整体较平稳,但也存在过滤设备运行不稳定、带钢表面吹扫不净等问题。为了追求更高的乳化液洁净度,为生产表面质量更好的带钢打好基础,冷轧板带厂组织技术力量对上述存在的问题进行技术改进。

2 改造与优化

2.1 反冲洗过滤器

柳钢冷轧厂乳化液系统采用HYDAC的AutoFilt®RF3型全自动反冲洗过滤器,在每个机架的供液主管路上布置有1套,其作用是去除低粘度介质中的固体颗粒,防止乳化液喷嘴的堵塞,对喷嘴起到保护作用,滤网精度为100μm。HYDAC的AutoFilt®RF3型全自动反冲洗过滤器为全自动自清洗过滤器,当滤芯所含杂质超过预设的工作参数,反冲洗过滤器会自动开始反冲洗。反冲洗滤芯时不会中断过滤。反冲洗废水通过管道接至平床过滤器前的管路,经过平床过滤器处理后重新回到系统循环使用,废水零排放。

投入使用以来,反冲洗过滤器一直工作不正常,滤芯很容易堵塞,由于污染物很难被冲洗掉,不能降低压差,导致长期反冲洗系统效率低下,能源浪费。同时,压差过大易造成滤芯破损。反冲洗过滤器运行好坏决定着乳化液的性能和状态,直接影响到产品的表面质量。

因此,对线上的5套反冲洗过滤器做了以下优化与改造:

(1)定期检查,清理过滤器壳体内的污垢,用高压清洗剂清洗滤芯,及时更换已经损坏的滤芯。

(2)与轧制油供应商协商,将滤网孔径由原来的100μm降至(在保证产品质量的前提下适当降低了滤网精度)150μm,增加滤芯骨架,提高滤网的强度和使用寿命。

(3)定期打开反冲洗过滤器上的排气阀通风,使过滤器壳体内完全充满介质,以防止反冲洗过滤时在壳体内形成气垫,产生冲击。

(4)由于反冲洗过滤器滤芯很容易堵塞,定期清理时也发现滤芯内有较大颗粒杂质,因此,在反冲洗过滤器前面安装了1个孔板式预滤器,过滤精度3 mm,避免粗大颗粒进入。同时,为了保证反冲洗进行间,滤液出口和反冲洗管路之间应至少存在0.15 MPa的压降,优化了反冲洗管路走向,减少弯头数量降低管路的背压值,保证反冲洗过滤器的畅通运行。

经过改进,反冲洗过滤器的运行达到了高效稳定,大幅减少了机架内喷嘴的清洗次数,使冷却润滑更加均匀有效,辊印缺陷得到了有效控制。

2.2 平床过滤器

乳化液系统在回乳箱与供乳箱之间布置平床过滤器3台,其中A系统2台,B系统1台,机架回来的乳液先经过平床过滤器再回到乳化液主箱。平床过滤器为正压式过滤器,是一种高效型过滤设备,能将乳化液中大于过滤精度的各种杂质滤除并自动排出。

平床过滤器主要由上箱体、下箱体、滤纸输送装置、气囊、控制阀门及电气控制系统组成。自投用以来,对系统的灰分控制起到了很好的作用,但存在亟需解决的问题:过滤器的滤纸经常损坏,有些是因回流乳化液的压力过大对滤纸大力冲击导致的;有些是废滤纸下落过程中下拉扯过大直接被撕开;有些是因为收集槽中的杂物(如:剪切下来的小金属屑和废边、螺丝等)随乳化液回流而流到平床过滤器中,直接冲击造成的。

为此,从两个方面进行攻关处理。一是提升滤纸的质量,重点提高了纵向横向最大拉力、最大拉力下的延伸率、撕裂强度和透气性等4个技术参数值。二是防止尖利的废边、金属屑等杂质流到滤纸上。鉴于这些小的金属屑一般为机架间断带、废边带入等异常情况出现时,使用电动剪在机架间剪切钢板时产生的毛刺,于是设法在机架与收集槽之间进行拦截,即在原机架下的收集槽上方的格栅板上再铺了一层网孔为5 mm左右的金属滤网过滤,并定期清理滤网。

经过优化,平床滤纸的异常损坏得到了改善,切实提高了平床过滤器的使用效果。

2.3 撇油器

冷轧厂轧辊轴承使用油气润滑方式,轧机为液压压下方式,都存在过不同程度的泄漏,泄漏出的液压油和润滑油都随喷入机架的乳化液流入收集槽中,回到乳化液系统并参与循环。这些进入乳化液系统的杂油无皂化值或皂化值极低,不能被乳化,且大部分含有破乳剂,与乳化液混合后,破坏了乳化液的稳定性,使乳化液的润滑性能大幅下降,而且这些油附着在带钢表面后,大大增加了带钢退火后的残碳及表面灰分,最终影响板面清洁度。

乳化液系统采用上下双辊筒带动皮带转动形式的带式撇油器,上辊筒为主动,皮带和下辊筒为从动,靠亲油皮带将油箱内乳化液表面的浮油撇出,再由上辊内外两侧的刮板将废油刮至收集槽,最后由螺旋输送器将废油输送走。A系统沿横断面装有5台串联的撇油器,B系统沿横断面装有3台串联的撇油器。这种布置使撇油器贯穿整个油箱的断面,对杂油有较好的清理效果,但仍存在一些问题:

(1)撇油器结构的不合理。几台撇油器通过联轴器串联在一起,且共用1台传动齿轮电机,一旦某1台出现故障需要吊起整排撇油器来处理,工作量较大,维护不方便。另外,皮带跑偏后需要通过调整布置在主动轮两侧的螺栓来改变下辊水平度以达到纠偏的效果,由于上下辊之间相差3 m,框架较长,调整起来不方便,效果也不佳。

(2)撇油带采用单层聚酯材料,吸附废油能力不足,且运转过程中皮带与辊筒之间会形成油膜,导致摩擦系数变小,皮带在辊筒上打滑、跑偏现象严重。

(3)由于皮带厚度为1 mm,皮带本身较柔软,跑偏时皮带与辊筒边缘、设备框架等发生干涉,边部容易磨出毛边,皮带单侧出现拉长现象,严重时撇油带脱出辊筒甚至断裂后整体落入乳化液箱中,很难捞取,污染了乳化液,影响到冷轧钢板的表面质量。

因此,对撇油器进行了以下改造:

(1)优化撇油器结构和安装形式。一是将串联安装的撇油器改为单台各带驱动独立安装的方式,这样哪台有故障就处理哪台,减少了维护量。二是将双辊筒形式的带式撇油器改为带配重的单辊筒式的撇油器,且在辊筒中间皮带上增加了1个轴承导轮,增大了皮带中间的张力及摩擦力,基本解决了皮带跑偏及跑偏难调整的问题。

(2)采用新型冷轧乳化液撇油带,其为复层结构,上层为PU层,下层为聚酯编织层,厚度均为1.0 mm～1.6 mm。上层PU材料对废油的吸附性很好,能更有效地去除废油,且其材质较硬,不易发生形变,即使跑偏与辊筒支架发生干涉后也不会发生破损或折断的情况。下层的聚酯编织层对废油的吸附性较小,与辊筒之间不易形成油膜,能减少撇油带的跑偏和打滑现象。

经过改造,轧机上液压油、轴承油等矿物油的泄漏可以很快得到清理,有效保证了乳化液的润滑性能,实现乳化液中杂油的含量严格控制在5%以下的目标。

2.4 带钢吹扫装置

乳化液作为轧制润滑和冷却的介质在轧钢过程中起着非常重要的作用,由于柳钢冷轧厂采用罩式退火方式,在罩式退火阶段,乳化液斑迹很难被去除。因此,乳化液能否从带钢板面充分吹扫干净是影响带材表面质量的重大问题。

柳钢冷轧厂采用吹扫、阻挡结合的方式清除乳化液[2]。5号机架出口的带钢吹扫装置全部安装在防缠导板上,上下防缠导板为一体式结构,在液压缸的带动下可以移进移出,上防缠导板上还设计有可移动式的侧导板,由液压马达带动。轧机入口布置有2组喷梁,一组是由板型仪控制的分段冷却喷梁,喷射在工作辊辊面上,一组是工艺润滑喷梁,喷射在工作辊辊缝间。轧机出口布置有3部分吹扫,全部位于带钢的上表面,下表面无吹扫管。第一部分位于上防缠导板上方,由气帘、上吹扫和封闭挡板组成,用于阻挡防缠导板上的乳化液。第二部分位于上防缠导板的下方,由下吹扫集管负责,主要吹扫工作辊辊缝带过来的乳化液。下吹扫集管由2根φ42.4 mm的管子将压缩空气引入一个集气室内,再由上下两层圆弧形布置宽580 mm的喷嘴吹出,能够形成强有力的吹扫。下吹扫集管是该吹扫装置的关键道次,使用的好坏直接影响吹扫效果。第三部分位于上防缠导板的尾部,由一根宽540 mm布置在带钢中部的吹扫管和每边1个喷嘴的边部吹扫装置组成。主要负责干燥带钢表面,吹净带钢表面残余的乳化液。

存在问题:

(1)下吹扫集管穿过上防缠导板安装,其与导板间的缝隙通过焊接来消除,但是出现带钢断带、跑偏、堆钢后极易造成防缠导板被撞击导致焊缝开裂,上部区域的乳化液从这个缝隙落到带钢表面。

(2)工作辊两侧的空辊缝会带出较多乳化液到带钢两侧,由于下吹扫集管和后吹扫管都只有500 mm～600 mm宽,因此无法对带钢两侧进行有效吹扫。

(3)在靠近工作辊的防缠导板前部虽然布置有一道气帘,但仍然有少部分乳化液会掉落到气帘前的导板上。

由于乳化液斑迹主要是目前的带钢表面吹扫系统不完善造成的,因此,针对系统存在的问题一一对系统进行了改造(见图1)。

(1)上吹扫管对着支承辊和工作辊辊缝区域吹扫时,吹散的乳化液散落在上防缠导板上,对整个吹扫系统的作用不大,在验证后,取消了上吹扫管,同时也降低现场噪音。

(2)在封闭挡板与气帘之间用PPH板材焊接1个密闭挡板,防止乳化液掉落到上吹扫集管与防缠导板交叉的地方,杜绝乳液从这里的缝隙落到带钢上。

(3)将上防缠导板头部的导板材质更改为尼龙,防止定位不准时碰伤轧辊,另外,还在其上面加工1个导流槽导流乳化液。

(4)在轧辊两侧增加吹空辊缝的短喷梁,喷梁安装在可以调整宽度的侧挡板上,实现可以根据带钢宽度进行调整,原来两侧的吹边喷嘴取消。

(5)在轧机出口两侧各增加1组喷梁,弥补原设计轧机出口只有中间喷梁的不足。喷梁安装在测厚仪框架上,离带钢布置较近,还设计有保护挡板。喷嘴采用思万特209。

改造后,乳化液吹扫系统工作效率得到了提高,生产的各种规格带钢表面基本上无肉眼可见的乳化液液滴,也基本消除了带钢表面乳化液斑迹的出现,对提高产品实物质量起到了较好的作用。

图1 改造后的吹扫系统布置图

3 结语

针对乳化液系统存在的问题,重点对反冲洗过滤器、平床过滤器和撇油器等乳化液过滤设备和轧机出口吹扫装置进行了改造与工艺优化,基本实现了这些关键设备的稳定高效运行,为带钢表面质量的提高提供了设备保证。

[1] 陈刚,陈小艳.冷轧HC轧机乳化液系统改造及应用[J].武钢技术,2011,49(4):44-46

[2] 候云峰,宋智良等.冷轧机组乳化液清除方案[J].一重技术,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,工程师,主要从事冷轧设备管理与维修工作。

1001-5108(2016)05-0039-05