陳　敏

(中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司，四川618000)

鋁板熱軋機(jī)乳化液工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陳敏

(中國(guó)第二重型機(jī)械集團(tuán)公司，四川618000)

摘要：介紹了乳化液工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)在熱軋鋁板軋機(jī)上的應(yīng)用、設(shè)備組成及工藝參數(shù)。

關(guān)鍵詞：熱軋鋁板；乳化液；潤(rùn)滑系統(tǒng)

鋁及鋁合金的熱軋溫度一般在320～520℃之間，由于鋁材的特殊性，極易與軋輥發(fā)生粘連，造成熱軋板帶表面缺陷，因此必須采用潤(rùn)滑與冷卻性能好的乳化液進(jìn)行工藝潤(rùn)滑。噴射到軋機(jī)上的乳化液與高溫鋁板和軋輥接觸時(shí)，穩(wěn)定的乳化狀態(tài)被破壞，油水分離，油吸附在鋁板和軋輥表面并進(jìn)入軋制變形區(qū)，起到潤(rùn)滑作用，減少軋輥表面粘鋁，降低軋制力；分離的水由于蒸發(fā)對(duì)軋輥起到冷卻作用，通過(guò)調(diào)節(jié)乳化液的噴射流量、壓力，能更好地控制輥型，從而提高產(chǎn)品的板型和表面質(zhì)量。

1概述

乳化液的正確使用與潤(rùn)滑冷卻效果密切相關(guān)，在設(shè)計(jì)乳化液工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)時(shí)應(yīng)滿足使用乳化液介質(zhì)的如下要求：

(1)粒徑效應(yīng)：系統(tǒng)能使油在水中均勻分布；

(2)使用濃度：系統(tǒng)能方便調(diào)整乳化液濃度；

(3)使用溫度：系統(tǒng)能自動(dòng)控制介質(zhì)的溫度；

(4)使用周期：系統(tǒng)能方便維護(hù)和管理，防止乳液腐敗變質(zhì)，盡量延長(zhǎng)乳液使用壽命；

(5)循環(huán)過(guò)濾：系統(tǒng)能有效防止其它因素對(duì)其污染，同時(shí)去除沉淀物及液面上的懸浮物。

2乳化液工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文以1 850 mm“1+4”鋁帶熱連軋精軋機(jī)區(qū)為主要介紹對(duì)象。

乳化液工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)是以乳化液為工作介質(zhì)的設(shè)備，乳化液主要由基礎(chǔ)油、乳化劑、添加劑和水組成。精軋機(jī)區(qū)乳化液系統(tǒng)是循環(huán)供送工藝潤(rùn)滑介質(zhì)的設(shè)備，用作熱軋鋁帶精軋機(jī)區(qū)輥系及帶材的潤(rùn)滑和冷卻。階段性噴射小流量的乳化液用于對(duì)精軋機(jī)區(qū)的輥道、圓盤(pán)剪、卷筒等設(shè)備的冷卻和潤(rùn)滑。

3主要技術(shù)參數(shù)

系統(tǒng)流量/L·min-1：30 000

揚(yáng)程/m：90

工作介質(zhì)：95%軟水+5%基礎(chǔ)油(可溶性脂)

工作溫度/℃：50～60

主乳液箱容積/m3：520

4設(shè)備組成及工作原理

精軋機(jī)區(qū)乳化液工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)由五個(gè)子系統(tǒng)組成，即配液系統(tǒng)、凈液系統(tǒng)、污液系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)、分段控制系統(tǒng)。

4.1配液系統(tǒng)

軋制過(guò)程中由于液體的不斷蒸發(fā)，供給輥道、圓盤(pán)剪、夾送輥、卷筒的乳液沒(méi)有回收，系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，工作介質(zhì)的濃度變化，乳液箱的液位下降，需要補(bǔ)充乳液，因此設(shè)置了配液系統(tǒng)。制備乳化液的基本工藝流程如下：

基礎(chǔ)油→乳化劑→添加劑→加熱、攪拌→加軟水→乳化液。

配液系統(tǒng)由軟水部分和基礎(chǔ)液部分組成。

軟水部分主要由軟水箱、軟水泵、電磁流量計(jì)、控制元件(液位控制器、溫度控制器)、加熱器、功能性閥門(mén)及管道等組成。

主要參數(shù)如下：

軟水箱容積/m3：25(不銹鋼)

流量/L·min-1：400

基礎(chǔ)液部分主要由基礎(chǔ)液箱、計(jì)量泵、電磁流量計(jì)、控制元件(溫度控制器、液位控制器)、加熱器、功能性閥門(mén)及管道等組成。

主要參數(shù)如下：

基礎(chǔ)液箱容積/m3：10

流量/L·min-1：100

軟水部分和基礎(chǔ)液部分都能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)溫度、液位的自動(dòng)控制，根據(jù)需要由HMI控制所加介質(zhì)的體積。

4.2凈液系統(tǒng)

凈液系統(tǒng)是接收過(guò)濾后的乳化液，并由主泵將乳化液供送到設(shè)備上各潤(rùn)滑、冷卻點(diǎn)的設(shè)備。

凈液系統(tǒng)主要由凈油箱、加熱裝置、冷卻裝置、軋制液主泵裝置、功能性閥門(mén)(單向閥、節(jié)流閥、開(kāi)關(guān)閥門(mén))、控制元件(壓力控制器、溫度控制器、液位控制器)及管道等組成。

主要參數(shù)如下：

凈油箱容積/m3：300

軋制液主泵裝置(變頻電機(jī)，3臺(tái)工作,1臺(tái)備用)

流量/L·min-1：10 000

揚(yáng)程/m：90

為了使介質(zhì)的溫度滿足使用要求，凈液系統(tǒng)設(shè)置了旁路循環(huán)加熱、冷卻裝置。

主要參數(shù)如下：

循環(huán)泵(2臺(tái)工作，1臺(tái)備用)

流量/L·min-1： 7 500

4.3乳化液污液系統(tǒng)

污液系統(tǒng)是接收從軋機(jī)上回流的乳化液，并由過(guò)濾泵供送到真空過(guò)濾器的設(shè)備。

污液系統(tǒng)主要由污油箱、帶式撇油裝置、過(guò)濾泵裝置、功能性閥門(mén)(單向閥、節(jié)流閥、開(kāi)關(guān)閥門(mén))、控制元件(壓力控制器、溫度控制器、液位控制器)及管道等組成。

主要參數(shù)如下：

污油箱容積/m3：220

過(guò)濾泵裝置(3臺(tái)工作，1臺(tái)備用)

流量/L·min-1：11 000

4.4乳液過(guò)濾系統(tǒng)

軋機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中，乳化液將受到鋁粉、油污、自身分解出來(lái)的礦物油以及液壓或潤(rùn)滑系統(tǒng)中因故障而泄漏的油污染。當(dāng)油積累到一定程度時(shí)，對(duì)產(chǎn)品的表面質(zhì)量有影響，必須及時(shí)清除，因此設(shè)置過(guò)濾系統(tǒng)和帶式撇污設(shè)備。

主要參數(shù)如下：

真空平床過(guò)濾器(3臺(tái)工作,1臺(tái)備用)

流量/L·min-1： 12 000

過(guò)濾精度/μm：50

真空過(guò)濾系統(tǒng)采用兩種控制模式：

(1) 凈液腔中的負(fù)壓值達(dá)到設(shè)定的壓力值時(shí)，負(fù)壓傳感器發(fā)出電訊號(hào)，控制走紙系統(tǒng)；

(2) 污液腔液位發(fā)訊報(bào)警裝置發(fā)出電訊號(hào)，控制走紙系統(tǒng)。

乳化液站內(nèi)設(shè)置有檢測(cè)元件(壓力、液位、溫度)，帶有模擬信號(hào)輸出，使上述信號(hào)能傳到主操作臺(tái)，以便于通過(guò)HMI監(jiān)控和顯示。整個(gè)乳化液站中的配液系統(tǒng)、凈液系統(tǒng)、污液系統(tǒng)、過(guò)濾系統(tǒng)都能獨(dú)立控制，又能相互聯(lián)鎖控制。

4.5分段控制系統(tǒng)

分段控制系統(tǒng)是控制噴射到設(shè)備上各潤(rùn)滑、冷卻點(diǎn)的乳化液的流量和壓力的設(shè)備。軋機(jī)噴射系統(tǒng)具備多種模式的分段冷卻、潤(rùn)滑功能?，F(xiàn)主要介紹幾種典型的控制方式：

4.5.1輥道冷卻

每組流量為320 L/min。

采用輥道分組，單閥控制，手動(dòng)調(diào)節(jié)流量的控制方式，如圖1所示。

4.5.2機(jī)前帶材強(qiáng)冷卻

為了控制板材進(jìn)入精軋機(jī)前的溫度，設(shè)置機(jī)前帶材強(qiáng)冷卻集管。

流量范圍為(1 200～3 200)L/min。

強(qiáng)冷卻集管共分成六組(即六根噴射梁)，每根噴射梁分成七段，每段用一個(gè)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥控制乳化液的噴射或停止，手動(dòng)節(jié)流閥調(diào)節(jié)每組集管的總流量，如圖2所示(僅表示上、下表面各一組集管)。

4.5.3入口、出口上下工作輥冷卻

為了在工作輥表面形成油膜，防止工作輥熱漲冷縮，影響鋁帶產(chǎn)品質(zhì)量，設(shè)置了入口、出口上下工作輥冷卻。

流量范圍為(2 400～6 300)L/min。

工作輥冷卻采用分段冷卻控制方式，每個(gè)噴嘴單閥控制，流量調(diào)節(jié)閥在線調(diào)節(jié)每臺(tái)軋機(jī)冷卻工作輥的乳化液流量，設(shè)置電磁流量計(jì)檢測(cè)流量，與調(diào)節(jié)閥一起構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)，如圖3所示。

圖1　輥道冷卻控制原理圖

圖2　強(qiáng)冷卻集管

4.5.4工作輥輥縫潤(rùn)滑

為了避免干軋，并且控制工作輥輥縫形狀，以免影響產(chǎn)品質(zhì)量，設(shè)置了工作輥輥縫潤(rùn)滑。

流量范圍為(320～960)L/min。

工作輥輥縫采用分段潤(rùn)滑控制方式，每根噴射梁分成七段，每段一個(gè)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥，同時(shí)控制上下噴射梁的噴射或停止，手動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量。

4.5.5機(jī)上噴淋系統(tǒng)

由于產(chǎn)品在320～520℃溫度范圍內(nèi)軋制，機(jī)上液壓油、潤(rùn)滑油等礦物油的使用有可能產(chǎn)生火情，因此設(shè)置機(jī)上噴淋系統(tǒng)。當(dāng)軋機(jī)上出現(xiàn)火情時(shí)，緊急噴射冷卻液。

圖3　軋機(jī)工作輥冷卻控制原理圖

流量為3 500 L/min。

一個(gè)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)閥控制乳液的噴射或停止，采用人工干預(yù)的方式。

5結(jié)論

5.1清除油污和泡沫的措施

在實(shí)踐應(yīng)用中，乳化液系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的污油和泡沫很難徹底清除，針對(duì)此問(wèn)題，采取以下措施：

(1)使用真空平床過(guò)濾裝置，實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)過(guò)濾污油中的浮油和雜物。

(2)設(shè)計(jì)時(shí)，整個(gè)過(guò)濾系統(tǒng)的流量大于軋制液泵的流量約10%，這樣不僅能保證凈油箱的液位穩(wěn)定，使凈油箱里表面的污油、泡沫遠(yuǎn)離主泵的吸油口，避免被吸入。而且當(dāng)各系統(tǒng)正常運(yùn)行幾分鐘后，凈液箱里的乳化液將漫過(guò)主液箱的中間隔板，這時(shí)凈液箱里上面一層乳化液帶著泡沫流入污油箱。

(3)具體設(shè)計(jì)時(shí)，要合理布置凈液回油管進(jìn)入凈油箱上的位置，使液體的流動(dòng)趨式遠(yuǎn)離主泵吸油口，并向污油箱方向運(yùn)動(dòng)，并且油箱上安裝帶式撇油裝置，在污油箱泡沫集結(jié)的地方，撇出泡沫。

(4)采用污油箱高位開(kāi)孔，通過(guò)人工控制液位的方式，使浮在乳化液上面的污油流到引流槽。

5.2乳化液系統(tǒng)由內(nèi)循環(huán)狀態(tài)切換到噴射狀態(tài)響應(yīng)快速

當(dāng)精軋機(jī)區(qū)穿帶成功后，升速軋制時(shí)需要快速噴出乳化液，如果軋制液噴射不及時(shí)而處于干軋狀態(tài)(無(wú)潤(rùn)滑冷卻軋制狀態(tài))，造成軋輥及卷材出現(xiàn)較嚴(yán)重的粘鋁現(xiàn)象，因此在供液主管道上使用了四臺(tái)軋制液專用的氣控二位三通閥。此閥結(jié)構(gòu)特殊并且在內(nèi)循環(huán)管道上設(shè)手動(dòng)節(jié)流閥，能保證內(nèi)循環(huán)狀態(tài)時(shí)三通閥前的乳液壓力不低于軋制噴射狀態(tài)時(shí)的壓力，同時(shí)節(jié)約電能至少50%以上。一旦三通閥由內(nèi)循環(huán)狀態(tài)切換為軋制噴射狀態(tài)時(shí)，2 s左右軋機(jī)上噴嘴能得到足夠的噴射壓力，從而實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)功能。

參考文獻(xiàn)

[1]孫建林. 軋制工藝潤(rùn)滑. 北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

編輯陳秀娟

Design of Lubrication System for Emulsion Technology of Aluminium Plate Hot Rolling Mill

Chen Min

Abstract：The application, equipment composition and process parameters of the emulsion technology lubrication system in aluminum plate hot rolling mill has been introduced in this paper.

Key words：hot rolled aluminum plate; emulsion; lubrication system

收稿日期：2016—02—24

作者簡(jiǎn)介：陳敏(1980—)，本科，工程師，主要從事液壓傳動(dòng)及潤(rùn)滑設(shè)計(jì)。電話：13778207378，E-mail:EZSJY2012@163.com

中圖分類號(hào)：TG333.7+1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A