韓鵬德,劉文靜,渠述洋
(南山集團東海冷軋廠,龍口 265706)
利用高壓靜電場來提高液體射流的物化效果是近年來發(fā)展的一項新技術,它應用高壓靜電技術使液體介質(zhì)經(jīng)過噴射梁后通過不同的方法帶上電荷,形成荷電霧滴群[1]。由于帶電離子在電場中的活動軌跡遵循“同性相斥、異性相吸”的原理,涂油機上下刀梁的帶電液體離子噴涂在中間的接地帶材上,都會向帶材上吸附,從而很均勻的在帶材表面上涂覆一層液體膜。該技術被廣泛應用在靜電涂油、靜電印刷、污染研究、氣象實驗、農(nóng)藥噴灑以及核反應堆燃料添加等領域[2]。
本文針對涂油機的靜電涂油技術,依據(jù)靜電學原理和金屬板電極放電機理,將不導電的介質(zhì)(如防銹油、E1 油等)放置于高壓靜電場中,使油滴帶靜電,霧化,均勻的噴涂在鋼帶表面,達到讓鋼帶防銹進而方便沖壓的目的[3]。
同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。并且,電場中的細絲或者液滴在靜電壓力下分解成為更小的液滴,這些帶電液滴彼此相互排斥,最終形成超細的霧化云。帶有異種電荷的表面會吸引這些霧化液滴使其在表面均勻分布。在實際生產(chǎn)中,油品帶有負電或正電,需涂覆的表面接地。噴涂后,一旦沉降,微粒立即失去電荷。因此,靜電噴涂過程不會有痕跡殘留。
涂油機主要由電源部分、控制核心部分、執(zhí)行部分三部分組成。
(1)電源部分:AC 220 V 提供動力控制能源。
(2)控制核心部分:該部分是由PLC 負責發(fā)出控制信號,高壓發(fā)生器產(chǎn)生4~20 mA 的模擬量信號。
(3)執(zhí)行部分:高壓包根據(jù)高壓發(fā)生器發(fā)送給的模擬量信號產(chǎn)生0~130 kV的高壓電,由高壓電纜連接在刀梁上,使刀梁帶上高壓電。
正常涂油機在涂油過程中,首先需要給定油膜涂油量,涂油曲線在給定值的(±0.2 g/m2)范圍波動。表1示出了不同油膜涂油量和帶材速度下的刀梁涂油量,此數(shù)據(jù)是基于帶材寬度2 400 mm 時測得的。
表1 不同油膜涂油量和帶材速度下的刀梁涂油量/(cm3?min-1)
所用油品、油脂的品質(zhì)嚴重影響沉積油膜的質(zhì)量。油品必須適于靜電沉積,且無膠狀顆?;虍攲⒂椭訜岬竭m用溫度時也不會散發(fā)的固體顆粒物。工作條件:將油量設置在涂油機允許的范圍,并適于所需用途。設置三個溫度值以獲得最佳涂油效果。通常,在不損害油品質(zhì)量的情況下,建議采用表2所示溫度以獲得最佳效果。
表2 溫度給定范圍/℃
(1)點狀漏涂:點狀漏涂缺陷頻繁出現(xiàn),無規(guī)律,隨即又自動恢復。主要原因是油品中含有較大的固體顆粒物。處理措施:將工藝油品過濾的濾芯由20 μm,更換為10 μm,點狀漏涂頻次明顯得到改善,幾乎可避免80%因異物造成的漏涂,如鋁屑,毛絮等。在油膜檢測儀上有顯示,如圖1所示。
圖1 點狀漏涂圖片
(2)橫向條狀漏涂:出現(xiàn)橫向條狀漏涂。需要沖洗刀梁或者清刮刀梁才可恢復。處理措施:停機并清洗刀梁,或者停機清刮刀梁。沖洗刀梁時刀梁不帶電,工藝油計量泵以最大功率運行,油品呈現(xiàn)液態(tài)狀態(tài),大油量將刀梁內(nèi)的異物沖洗出來,即可恢復。遇到一些頑固性雜質(zhì),卡在刀梁縫內(nèi),沖洗刀梁無法恢復,此種狀態(tài)就需要清刮刀梁,用0.05 mm塞尺進行清理。
另外,還有一種情況就是刀梁縫受傷,此處也會呈現(xiàn)漏涂情況。此種情況沖洗刀梁和清刮刀梁都是不能恢復的。需要使用精度在800目以上的細砂紙打磨,直到用手摸著無手感,回裝進行測試,有漏涂現(xiàn)象,還需繼續(xù)打磨,多次打磨仍無法恢復,此刀梁需要返廠維修。在油膜檢測儀上顯示,具體情況如圖2所示。
圖2 橫向條狀漏涂
故障現(xiàn)象:垂直板面出現(xiàn)不同的高點或者低點,且高點和低點相差較大,高點和低點針對設定值來說,誤差超過±10%即為不合格。處理措施:根據(jù)在線油膜檢測儀的在線檢測結(jié)果,確認高點與低點位置,然后計算出刀梁本身的位置,使用5 mm 內(nèi)六角的扭矩扳手進行緊固或者放大間隙,調(diào)整完畢后進行測試,直到觀察在線油膜檢測儀顯示的最高點和最低點都在設定值的±10%之內(nèi),即為均勻性合格。
故障現(xiàn)象:刀梁室內(nèi)出現(xiàn)放電現(xiàn)象,導致刀梁瞬間失電或者電壓不足,出現(xiàn)霧化不良或者不霧化現(xiàn)象,造成涂油不良。處理措施:檢查刀梁室內(nèi)接觸刀梁和高壓電纜處是否有絕緣不良或者高壓電纜老化現(xiàn)象。造成漏電或者尖端放電從而導致刀梁上電壓不足,進一步即為影響刀梁霧化效果。
涂油機在發(fā)生警報時,機柜頂部的紅色指示燈會閃爍,且OP 上也會顯示警報狀態(tài),按動“ALARM RESET(警報重置)”按鈕以確認警報。警報確認后,紅色指示燈停止閃爍。解除產(chǎn)生警報原因后,重新按下“ALARM RESET (警報重置)”按鈕。表3示出了在日常維護中經(jīng)常出現(xiàn)的報警,供參考。
表3 常用報警說明
針對汽車板,鋁板表面有鈦鋯膜涂油,頻繁出現(xiàn)漏涂,針對此問題進行解決。
測試汽車板漏涂均出現(xiàn)在上表面,對比上下表面涂油區(qū)別,上刀梁電壓調(diào)整在75 kV,下刀量電壓調(diào)整在90 kV,判斷為電壓影響涂油。電壓值設定的高低以及電壓的正負極性,均對涂油量有影響。
(1)將上下表面的電壓都設定為90 kV,進行測試,上表面有出現(xiàn)漏涂,下表面涂油均勻。
(2)電壓極性方面。原先上表面使用的是負向電壓,下表面使用的是正向電壓,認為正向電場帶電油離子更容易吸附在帶材表面。更改高壓發(fā)生器,以及配套使用的高壓包也更改為正向高壓包,進行測試,結(jié)果顯示兩邊部涂油量高。
通過觀察,雙正電場會使帶材邊部油量增高。邊部沒有帶材的地方,從刀梁縫內(nèi)出來的帶電油離子同樣都帶為正向油離子,導致相斥,帶材屬于接地零點,就會導致邊部油量超高。針對邊部油量超高問題,設計增寬板,默認帶材邊部增寬,使邊部涂油量增加的地方涂在增寬板上,保證帶材涂油均勻。通過實驗得出增寬板的加入解決了邊部涂油量增高的情況。
涂油機帶材邊部增加增寬板,增寬板采用與生產(chǎn)板帶一致的5×××系合金制造而成,與帶材金屬性質(zhì)相同,能夠更加有效地模擬生產(chǎn)的帶材,起到更好的增寬效果。增寬板采用3.2 mm 厚度鋁板帶制作,因長期使用,需保證增寬效果,同時要滿足其機械特性不變形,長度方向按照涂油機機體寬度制作760 mm,增寬板寬度為300 mm,高度與帶材水平運行高度均為40 mm,增寬板的邊緣立柱固定接地線,采用16 mm2接地線,保證增寬板與帶材一致同屬于相同的零點電位。
增寬板的應用效果:放置在鋁板帶的兩側(cè),距離鋁板帶間距15 mm,該間距太近帶材運行時發(fā)生偏移將與增寬板接觸造成板帶表面劃傷質(zhì)量問題,同時板帶表面電荷的變化也會影響涂油質(zhì)量,間距太遠則達不到帶材增寬的效果。
增加增寬板使刀梁默認帶材邊部增寬,邊部涂油量增加的地方涂在增寬板上,保證帶材表面上的涂油量均勻。通過在線油膜圖譜和手持NG2油膜測厚儀進行實際測量也得到了相應的驗證,NG2測量實驗數(shù)據(jù)見表4。
表4 油膜厚度檢測記錄
經(jīng)過實驗驗證,針對汽車板涂油,帶正向電荷的油離子在正向電場中更容易且更穩(wěn)定地吸附在接地的帶材上。但是使用雙正電極會造成鋁板邊部油量增高,為避免此弊端,設計帶材邊部接地增寬板來保證帶材涂油均勻。最終,此設計解決了長期困擾板帶靜電涂油出現(xiàn)漏涂的問題。