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)

0 前 言

乳化液是冷軋帶鋼軋制過(guò)程中的關(guān)鍵輔材，負(fù)責(zé)軋制過(guò)程中的帶鋼及軋輥的冷卻和潤(rùn)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(chǎng)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(xiàn)，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(guò)程中的潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)能夠良好的工作，所以產(chǎn)線(xiàn)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(guò)濾系統(tǒng)、真空過(guò)濾系統(tǒng)、乳化液加熱系統(tǒng)和回液系統(tǒng)等組成，磁過(guò)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(mǎn)足生產(chǎn)需求，對(duì)磁過(guò)濾系統(tǒng)的升級(jí)改造是必要的。

1 1420酸軋磁過(guò)濾器系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.1 乳化液系統(tǒng)的工作流程

在供液箱中軋制油和脫鹽水完成配液形成乳化液后，通過(guò)供液泵將乳化液抽出，通過(guò)反沖洗過(guò)濾器和板式冷卻器最終達(dá)到噴射閥臺(tái)，在軋機(jī)內(nèi)部完成噴射后，通過(guò)軋機(jī)底部接油盤(pán)流到乳化液的回液箱中，然后通過(guò)回液泵將回液箱中的乳化液打到真空過(guò)濾器處進(jìn)行過(guò)濾，并最終回到乳化液供液箱中。

1.2 磁過(guò)濾系統(tǒng)

磁過(guò)濾系統(tǒng)中的最主要設(shè)備就是磁性過(guò)濾器設(shè)備，該設(shè)備根據(jù)磁場(chǎng)的工作原理可以分為電磁式磁性過(guò)濾器和永磁式過(guò)濾器[10-15]。其中電磁式磁性過(guò)濾機(jī)的原理是通過(guò)過(guò)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(chǎng), 從而吸附過(guò)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(duì)填充物進(jìn)行沖洗, 將吸附的雜質(zhì)沖洗掉。

永磁式磁性過(guò)濾機(jī)是利用高性能永磁體為磁源的磁棒在其周?chē)纬森h(huán)繞的強(qiáng)大磁場(chǎng)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(guò)鏈條并排串連在一起, 鏈條的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)磁棒的轉(zhuǎn)動(dòng)，磁棒轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)乳化液，乳化液中的鐵粉等雜質(zhì)則在磁場(chǎng)的作用下被吸附。最后通過(guò)刮蹭的方式將磁棒上吸附的雜質(zhì)刮下，通過(guò)螺旋傳動(dòng)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(shí)，根據(jù)磁過(guò)濾器的放置位置可以將磁過(guò)濾器分為內(nèi)置過(guò)濾器和外置過(guò)濾器兩種。

2 磁過(guò)濾器系統(tǒng)的改造

1420酸軋乳化液系統(tǒng)采用的內(nèi)置型永磁式卷筒磁過(guò)濾器，該種過(guò)濾器相對(duì)于電磁式和外置型磁過(guò)濾器過(guò)濾能力較弱[16-20]。隨著2014年產(chǎn)線(xiàn)薄料軋制的比重提高，產(chǎn)線(xiàn)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(xiàn)的穩(wěn)定運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量。為了改進(jìn)磁過(guò)濾器的鐵粉分離能力針對(duì)過(guò)濾器存在的問(wèn)題提出了改進(jìn)計(jì)劃和改進(jìn)措施。

2.1 磁過(guò)濾器磁棒改造

磁過(guò)濾器鐵粉吸附機(jī)構(gòu)為鏈?zhǔn)竭B接的永磁磁棒，在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生脫落，造成磁過(guò)濾器不良運(yùn)行。根據(jù)該問(wèn)題產(chǎn)線(xiàn)點(diǎn)檢人員多方面尋找原因，提出增長(zhǎng)磁棒兩端軸頭長(zhǎng)度的解決辦法，保證磁棒在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)由于晃動(dòng)發(fā)生脫落，改造后效果良好，未在發(fā)生磁棒晃動(dòng)脫落事故，具體如圖1所示。

圖1 磁過(guò)濾器磁棒改造圖

將磁過(guò)濾器的永磁鐵磁棒數(shù)量增加，通過(guò)改變磁過(guò)濾器的磁棒連接方式將磁棒數(shù)量增加，由原設(shè)計(jì)的每個(gè)磁過(guò)濾器共計(jì)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(duì)比示意圖

2.2 污泥排放管道改造

磁過(guò)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(lái)設(shè)計(jì)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(huì)發(fā)生1～2次的管道堵塞，造成設(shè)備不能正常運(yùn)行，且拆卸清理每次需要3～4 h完成，為了解決該問(wèn)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

2.3 磁過(guò)濾器的齒輪齒條改造

改造磁過(guò)濾器的齒輪齒條機(jī)構(gòu)，使磁過(guò)濾器磁棒吸附的鐵粉充分轉(zhuǎn)移到卷筒上。磁過(guò)濾器的磁棒將鐵粉從乳化液中吸附出來(lái)，通過(guò)鏈傳動(dòng)將沾滿(mǎn)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(jì)有齒輪齒條機(jī)構(gòu)保證磁棒在卷筒上的轉(zhuǎn)動(dòng)，但原設(shè)計(jì)的齒條機(jī)構(gòu)較短，不能保證磁棒在卷筒上完全轉(zhuǎn)動(dòng)360°，針對(duì)這一問(wèn)題，本文對(duì)齒條機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改造，將齒條機(jī)構(gòu)加長(zhǎng)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(dòng)。改造后的齒輪齒條嚙合如圖4所示。

圖4 改造后的齒條圖

2.4 磁過(guò)濾器的污泥刮板設(shè)備改造

改造磁過(guò)濾器的污泥刮板設(shè)備，保證磁過(guò)濾器卷筒上的污泥被充分分離排放到污泥罐中。磁過(guò)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(jì)的刮板只有3 mm厚，使用一段時(shí)間后磨損嚴(yán)重，不能將卷筒上的污泥刮凈，針對(duì)這一問(wèn)題，本文做了2項(xiàng)改造。

(1)加厚磁過(guò)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。

2.5 調(diào)節(jié)磁過(guò)濾系統(tǒng)的運(yùn)行方式

改變磁過(guò)濾器的形式，將其由內(nèi)置式改為外置式磁過(guò)濾器。將乳化液箱體進(jìn)行改造，使磁過(guò)濾器設(shè)備處于一個(gè)單獨(dú)的小箱體中。這種改造改變了乳化液的流量方向，原來(lái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖5a所示，乳化液通過(guò)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(guò)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(gè)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(dòng)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(guò)濾器磁棒接觸的面積。

圖5 改造前后磁過(guò)濾器處乳化液流向示意圖

2.6 改變磁過(guò)濾器的運(yùn)行速度

通過(guò)磁過(guò)濾器改造后，磁過(guò)濾器的吸附能力大大增強(qiáng)。同時(shí)，磁過(guò)濾器的磁棒的運(yùn)行速度是影響磁過(guò)濾器磁棒吸附鐵粉的重要指標(biāo)，產(chǎn)線(xiàn)通過(guò)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，磁棒運(yùn)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(shí)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)磁過(guò)濾器在停止運(yùn)行一段時(shí)間后，再重新啟動(dòng)時(shí)磁棒表面吸附了很厚的一層鐵粉，但隨著磁過(guò)濾器的連續(xù)運(yùn)行磁棒上的鐵粉逐漸減少，說(shuō)明磁過(guò)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(yùn)行40 min，停止20 min充分吸附鐵粉的運(yùn)行方式，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示運(yùn)行效果良好。

3 實(shí)施效果

通過(guò)本文改造，自從在2019年12月份1420酸軋產(chǎn)線(xiàn)完成磁過(guò)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(jiàn)表1。

表1 產(chǎn)線(xiàn)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(guò)一次異常狀況，是因?yàn)?020年7月26日測(cè)得鐵粉含量較低，將磁過(guò)濾器進(jìn)行了關(guān)閉測(cè)試。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)1420酸軋磁過(guò)濾系統(tǒng)的改造，幾乎完全解決了現(xiàn)場(chǎng)乳化液的鐵粉含量高造成軋鋼過(guò)程中產(chǎn)生的質(zhì)量和運(yùn)行問(wèn)題。

(1)通過(guò)磁過(guò)濾器磁棒改造、污泥排放管道改造、磁過(guò)濾器的齒輪齒條改造，加大過(guò)濾器本身分離鐵粉的能力。

(2)調(diào)節(jié)磁過(guò)濾器的運(yùn)行方式和速度，保證過(guò)濾器吸附鐵粉的能力充分發(fā)揮。