于超超,楊世勇,孫健爽,李 屹,張春杰
(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司鍍錫板事業(yè)部,河北 唐山 063200)
乳化液是冷軋帶鋼軋制過程中的關(guān)鍵輔材,負(fù)責(zé)軋制過程中的帶鋼及軋輥的冷卻和潤滑,使用乳化液可以降低軋制能耗、 減少軋輥磨損和板面劃傷、 控制軋輥和帶鋼溫度, 以達(dá)到控制帶鋼表面質(zhì)量和板形質(zhì)量的工藝技術(shù)要求[1-5]。
為了拓展精品帶鋼市場的占有量,首鋼京唐公司1420酸軋于2013年投產(chǎn)的鍍錫基板連續(xù)冷連軋線,其最薄產(chǎn)品帶鋼厚度達(dá)0.15 mm,最大壓下率達(dá)到91%,高壓下率必然要求軋制過程中的潤滑和冷卻系統(tǒng)能夠良好的工作,所以產(chǎn)線的乳化液系統(tǒng)是保證冷軋控制帶鋼表面質(zhì)量和板形等方面的關(guān)鍵因素。1420酸軋的乳化液系統(tǒng)由供液系統(tǒng)、磁性過濾系統(tǒng)、真空過濾系統(tǒng)、乳化液加熱系統(tǒng)和回液系統(tǒng)等組成,磁過濾器系統(tǒng)是乳化液系統(tǒng)的重要組成部分,為了保證乳化液的溫度、清潔度、壓力、皂化值等關(guān)鍵參數(shù)能夠滿足生產(chǎn)需求,對磁過濾系統(tǒng)的升級改造是必要的。
在供液箱中軋制油和脫鹽水完成配液形成乳化液后,通過供液泵將乳化液抽出,通過反沖洗過濾器和板式冷卻器最終達(dá)到噴射閥臺,在軋機(jī)內(nèi)部完成噴射后,通過軋機(jī)底部接油盤流到乳化液的回液箱中,然后通過回液泵將回液箱中的乳化液打到真空過濾器處進(jìn)行過濾,并最終回到乳化液供液箱中。
磁過濾系統(tǒng)中的最主要設(shè)備就是磁性過濾器設(shè)備,該設(shè)備根據(jù)磁場的工作原理可以分為電磁式磁性過濾器和永磁式過濾器[10-15]。其中電磁式磁性過濾機(jī)的原理是通過過濾機(jī)內(nèi)部的可吸附物質(zhì)得電, 使其產(chǎn)生磁性和磁場, 從而吸附過濾液中的鐵粉等雜質(zhì),當(dāng)吸附完成后再失電消磁狀態(tài)下通水進(jìn)行沖洗,將吸附的雜質(zhì)去除。該設(shè)備再在消除磁性(失電)的狀態(tài)下對填充物進(jìn)行沖洗, 將吸附的雜質(zhì)沖洗掉。
永磁式磁性過濾機(jī)是利用高性能永磁體為磁源的磁棒在其周圍形成環(huán)繞的強(qiáng)大磁場組成磁柵, 吸附冷軋軋機(jī)乳化液中鐵粉等顆粒[6-9]。設(shè)備由多根永磁磁棒組成, 磁棒通過鏈條并排串連在一起, 鏈條的轉(zhuǎn)動帶動磁棒的轉(zhuǎn)動,磁棒轉(zhuǎn)動經(jīng)過乳化液,乳化液中的鐵粉等雜質(zhì)則在磁場的作用下被吸附。最后通過刮蹭的方式將磁棒上吸附的雜質(zhì)刮下,通過螺旋傳動將雜質(zhì)傳送到污泥罐中,磁棒的數(shù)量根據(jù)單位磁棒的磁性和系統(tǒng)處理能力確定。同時,根據(jù)磁過濾器的放置位置可以將磁過濾器分為內(nèi)置過濾器和外置過濾器兩種。
1420酸軋乳化液系統(tǒng)采用的內(nèi)置型永磁式卷筒磁過濾器,該種過濾器相對于電磁式和外置型磁過濾器過濾能力較弱[16-20]。隨著2014年產(chǎn)線薄料軋制的比重提高,產(chǎn)線乳化液的鐵粉含量不斷升高,一度達(dá)到0.01以上,嚴(yán)重的影響了產(chǎn)線的穩(wěn)定運行和產(chǎn)品質(zhì)量。為了改進(jìn)磁過濾器的鐵粉分離能力針對過濾器存在的問題提出了改進(jìn)計劃和改進(jìn)措施。
磁過濾器鐵粉吸附機(jī)構(gòu)為鏈?zhǔn)竭B接的永磁磁棒,在運行過程中發(fā)生脫落,造成磁過濾器不良運行。根據(jù)該問題產(chǎn)線點檢人員多方面尋找原因,提出增長磁棒兩端軸頭長度的解決辦法,保證磁棒在運行過程中不會由于晃動發(fā)生脫落,改造后效果良好,未在發(fā)生磁棒晃動脫落事故,具體如圖1所示。
圖1 磁過濾器磁棒改造圖
將磁過濾器的永磁鐵磁棒數(shù)量增加,通過改變磁過濾器的磁棒連接方式將磁棒數(shù)量增加,由原設(shè)計的每個磁過濾器共計磁棒62根,增加到現(xiàn)在的100根,如圖2所示。
圖2 改造前后磁粉離器磁棒對比示意圖
磁過濾器的污泥排放管道由于鐵粉、污泥等物質(zhì)較粘稠容易發(fā)生堵塞。原來設(shè)計的污泥排放管道采用的普通碳鋼硬管結(jié)構(gòu),平均每周都會發(fā)生1~2次的管道堵塞,造成設(shè)備不能正常運行,且拆卸清理每次需要3~4 h完成,為了解決該問題,將管道改為快速接頭連接的軟管結(jié)構(gòu),如圖3所示,一旦堵塞拆卸清理回裝只需45 min,并添加了管道蒸汽吹掃,減少了管道堵塞的頻率。
圖3 改造后的污泥排放管道形式圖
改造磁過濾器的齒輪齒條機(jī)構(gòu),使磁過濾器磁棒吸附的鐵粉充分轉(zhuǎn)移到卷筒上。磁過濾器的磁棒將鐵粉從乳化液中吸附出來,通過鏈傳動將沾滿污泥鐵粉的磁棒傳送到磁力更高的卷筒上,為了保證磁棒鐵粉的轉(zhuǎn)移磁棒一端設(shè)計有齒輪齒條機(jī)構(gòu)保證磁棒在卷筒上的轉(zhuǎn)動,但原設(shè)計的齒條機(jī)構(gòu)較短,不能保證磁棒在卷筒上完全轉(zhuǎn)動360°,針對這一問題,本文對齒條機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改造,將齒條機(jī)構(gòu)加長并調(diào)整齒條齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合量,保證磁棒的充分轉(zhuǎn)動。改造后的齒輪齒條嚙合如圖4所示。
圖4 改造后的齒條圖
改造磁過濾器的污泥刮板設(shè)備,保證磁過濾器卷筒上的污泥被充分分離排放到污泥罐中。磁過濾器的刮板主要作用是將吸附到卷筒上的鐵粉刮到污泥槽中,原設(shè)計的刮板只有3 mm厚,使用一段時間后磨損嚴(yán)重,不能將卷筒上的污泥刮凈,針對這一問題,本文做了2項改造。
(1)加厚磁過濾刮板厚度由3 mm改變?yōu)? mm,并采用不易磨損的聚四氟乙烯板。
(2)添加刮板預(yù)緊裝置,保證刮板與卷筒間能夠緊密結(jié)合。
改變磁過濾器的形式,將其由內(nèi)置式改為外置式磁過濾器。將乳化液箱體進(jìn)行改造,使磁過濾器設(shè)備處于一個單獨的小箱體中。這種改造改變了乳化液的流量方向,原來的結(jié)構(gòu)設(shè)計,如圖5a所示,乳化液通過回液管道進(jìn)入乳化液供液箱內(nèi)后大部分乳化液在油箱底部從小箱體流回了大箱體,只有少部分乳化液與磁過濾器的磁棒接觸造成吸附的鐵粉量很少。而改造后的箱體結(jié)構(gòu),如圖5b所示,在小箱體和大箱體之間添加了一個箱體總高度2/3的隔板,這樣乳化液就不能直接流到大箱體中,必須從箱體底部向上流動達(dá)到一定的高度后才能流回大箱體內(nèi),大大增加了乳化液同磁過濾器磁棒接觸的面積。
圖5 改造前后磁過濾器處乳化液流向示意圖
通過磁過濾器改造后,磁過濾器的吸附能力大大增強(qiáng)。同時,磁過濾器的磁棒的運行速度是影響磁過濾器磁棒吸附鐵粉的重要指標(biāo),產(chǎn)線通過多次試驗發(fā)現(xiàn),磁棒運行速度越慢,鐵粉越容易吸附到磁棒上,但是減慢了速度造成相同時間內(nèi)每根磁棒吸附鐵粉的次數(shù)減少,且污泥鐵粉中吸附的軋制油含量增加。最終,實驗發(fā)現(xiàn)磁過濾器在停止運行一段時間后,再重新啟動時磁棒表面吸附了很厚的一層鐵粉,但隨著磁過濾器的連續(xù)運行磁棒上的鐵粉逐漸減少,說明磁過濾在靜止?fàn)顟B(tài)下磁棒的吸附能力最強(qiáng),所以制定了分離器運行40 min,停止20 min充分吸附鐵粉的運行方式,實驗結(jié)果顯示運行效果良好。
通過本文改造,自從在2019年12月份1420酸軋產(chǎn)線完成磁過濾器系統(tǒng)改造后,乳化液的鐵粉含量一直控制在要求范圍內(nèi),近期乳化液鐵粉含量分析記錄見表1。
表1 產(chǎn)線磁粉含量記錄表
根據(jù)表1數(shù)據(jù)可以得出,乳化液的鐵粉含量基本控制在允許范圍內(nèi),只有2020年7月28日發(fā)生過一次異常狀況,是因為2020年7月26日測得鐵粉含量較低,將磁過濾器進(jìn)行了關(guān)閉測試。
本文通過對1420酸軋磁過濾系統(tǒng)的改造,幾乎完全解決了現(xiàn)場乳化液的鐵粉含量高造成軋鋼過程中產(chǎn)生的質(zhì)量和運行問題。
(1)通過磁過濾器磁棒改造、污泥排放管道改造、磁過濾器的齒輪齒條改造,加大過濾器本身分離鐵粉的能力。
(2)調(diào)節(jié)磁過濾器的運行方式和速度,保證過濾器吸附鐵粉的能力充分發(fā)揮。