胡潤(rùn)平，鞏 賀，張維中，胡俊杰，張 鵬

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北唐山 063200）

0 引言

熱軋生產(chǎn)過(guò)程中工作輥冷卻水經(jīng)過(guò)疊片式過(guò)濾器過(guò)濾后由冷卻水集管上的噴嘴噴射到工作輥輥面上。如疊片式過(guò)濾器失效，冷卻水中的異物會(huì)進(jìn)入到軋機(jī)支撐輥與工作輥之間的輥縫硌傷輥面出現(xiàn)凹坑，軋制過(guò)程中板帶表面就會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)狀凸起，即發(fā)生板帶點(diǎn)狀壓痕缺陷（圖1）。

圖1 板帶點(diǎn)狀壓痕缺陷

1 疊片式過(guò)濾器工作原理

疊片式過(guò)濾器的主要是在于采用相互堆疊的疊片間隙進(jìn)行高效過(guò)濾，通過(guò)互相壓緊的帶有固定角度凹槽的PP 疊片實(shí)現(xiàn)初效過(guò)濾與深度過(guò)濾。通過(guò)對(duì)壓差的檢測(cè)與時(shí)間的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)過(guò)濾器的自動(dòng)反洗，從而使過(guò)濾器實(shí)現(xiàn)過(guò)濾、反洗的自動(dòng)切換，達(dá)到滿足實(shí)際過(guò)濾效果的循環(huán)往復(fù)的工作過(guò)程。

1.1 過(guò)濾原理

（1）離心過(guò)濾。特殊的流向設(shè)計(jì)，使過(guò)濾中的介質(zhì)呈現(xiàn)旋流狀流動(dòng)在過(guò)濾器中，其中介質(zhì)中較大顆粒的雜質(zhì)由于離心力的作用被拋向過(guò)濾器桶壁。形成初次過(guò)濾，此次過(guò)濾不影響過(guò)濾器壓差，有效降低了過(guò)濾器的反洗頻次。

（2）表面過(guò)濾。介質(zhì)通過(guò)彈簧壓緊的疊片組過(guò)濾單元，其中大于過(guò)濾單元表面孔隙的雜質(zhì)被攔截過(guò)濾，形成二次表面攔截過(guò)濾，此次過(guò)濾將增加過(guò)濾器壓差。

（3）深層過(guò)濾。相互堆疊的疊片正反面，刻有一定角度的凹槽，相鄰疊片之間凹槽的角度方向不同，導(dǎo)致相互間形成帶有許多凹槽的交叉點(diǎn)，凹槽大小、方向不同的疊片其形成交叉點(diǎn)的數(shù)量也不同（圖2）。因此不同規(guī)格的疊片組成的過(guò)濾單元的過(guò)濾精度也大不相同，而疊片上的凹槽相互堆疊形成的交叉點(diǎn)呈現(xiàn)出大量的空腔和不規(guī)則的通路，從而在介質(zhì)流通中較小的顆粒在交叉點(diǎn)被攔截，即使一部分顆粒通過(guò)表面交叉點(diǎn)，最終也會(huì)被下一個(gè)乃至更后面的交叉點(diǎn)攔截過(guò)濾，最終達(dá)到深層過(guò)濾的效果。

圖2 帶有許多凹槽的交叉點(diǎn)

1.2 過(guò)濾過(guò)程

相互堆疊的疊片被帶有彈簧力的壓蓋緊緊地相互疊加在一起，組成一組具有一定精度的過(guò)濾單元（圖3）。當(dāng)帶有雜質(zhì)顆粒的介質(zhì)進(jìn)入過(guò)濾器進(jìn)水腔、流經(jīng)過(guò)濾單元，雜質(zhì)顆粒會(huì)被一定數(shù)量的過(guò)濾單元攔截過(guò)濾，達(dá)到使用要求后供往用戶點(diǎn)。

1.3 反洗過(guò)程

當(dāng)過(guò)濾器壓差或時(shí)間到達(dá)設(shè)定值時(shí)，控制器下達(dá)反洗信號(hào)，此時(shí)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)多路換向閥，當(dāng)閥口到達(dá)首個(gè)過(guò)濾單元入口后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，排污閥自動(dòng)打開(kāi)，此時(shí)過(guò)濾單元處于反壓差狀態(tài)（圖4）。過(guò)濾后的介質(zhì)從反方向流入此刻反洗的過(guò)濾單元內(nèi)筒，此時(shí)其逆止橡膠閥片關(guān)閉流通通道，介質(zhì)通過(guò)反洗噴射孔噴出，同時(shí)內(nèi)筒中的壓力介質(zhì)進(jìn)入活塞蓋，推動(dòng)壓蓋向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)相鄰疊片處于松動(dòng)狀態(tài)；介質(zhì)沿噴射孔方向噴出，松開(kāi)的疊片在介質(zhì)的噴射下快速旋轉(zhuǎn)，被過(guò)濾攔截的雜質(zhì)在沖刷及離心力的作用下脫落，隨反洗水從排污口排出。如此往復(fù)，各個(gè)過(guò)濾單元反洗結(jié)束后，備用單元亦回復(fù)到備用狀態(tài)，整個(gè)過(guò)濾器又處于過(guò)濾狀態(tài)。

圖4 反洗狀態(tài)

2 疊片式過(guò)濾器失效原因

疊片式過(guò)濾器的過(guò)濾精度為200 μm或300 μm，對(duì)水質(zhì)的要求非常高。熱軋產(chǎn)線工作輥冷卻水采用濁環(huán)水，主泵出口設(shè)置篩網(wǎng)T 形過(guò)濾器，過(guò)濾精度1 mm；水的工作壓力1.0～1.2 MPa。每架軋機(jī)的工作輥冷卻水用量約800 m3/h，機(jī)旁工作輥冷卻水管路上設(shè)置疊片式過(guò)濾器，疊片式過(guò)濾器進(jìn)口管路為碳鋼管且水中含有軋制油、液壓油、潤(rùn)滑脂及大量懸浮物。水中的油污和管壁上產(chǎn)生的附著物會(huì)隨著水流附著在疊片上造成過(guò)濾器進(jìn)、出口水腔壓差增大，反沖洗的頻繁啟動(dòng)加速了過(guò)濾器失效產(chǎn)生與惡化，過(guò)濾器失效形式主要有以下4 種。

2.1 過(guò)濾單元密封失效

過(guò)濾單元壓蓋的密封圈損壞，導(dǎo)致壓蓋卡死，密封圈卡入疊片間隙，造成疊片間隙過(guò)大異物進(jìn)入（圖5）。過(guò)濾單元密封失效的原因有：①過(guò)濾單元的壓蓋為塑料材料，頻繁動(dòng)作壓蓋變形將密封圈帶出凹槽（圖6）；②密封尺寸不合適。間隙過(guò)大水中異物進(jìn)入，間隙過(guò)小密封使用壽命降低；③壓蓋導(dǎo)向部分過(guò)短，反沖洗時(shí)端部將密封圈帶出導(dǎo)致。

圖5 壓蓋卡死

圖6 塑料壓蓋

2.2 疊片間隙失效

疊片間隙的大小直接影響水的過(guò)濾精度，疊片間隙過(guò)大、水中異物進(jìn)入起不到過(guò)濾作用；疊片間隙過(guò)小會(huì)造成過(guò)濾器兩端壓差變大，反沖洗頻繁啟動(dòng)疊片壽命降低。

疊片間隙失效的主要原因如下：①塑料壓蓋易變形無(wú)法壓緊疊片組；②疊片數(shù)量不足（圖7）；③壓蓋緊固螺母松動(dòng)；④復(fù)位彈簧預(yù)緊力不夠。

圖7 疊片數(shù)量不足

疊片間隙（彈簧力）為每組疊片間固有屬性，可以通過(guò)調(diào)整壓蓋彈簧力來(lái)進(jìn)行調(diào)整。

2.3 過(guò)濾單元導(dǎo)管斷裂

過(guò)濾單元導(dǎo)管斷裂不但影響水的過(guò)濾效果，而且未及時(shí)發(fā)現(xiàn)時(shí)內(nèi)部碟片易被水沖刷至下游管路，造成事故擴(kuò)大化，并且使該單元的反洗功能徹底失效（圖8～圖9）。導(dǎo)管斷裂的主要原因有：①罐體內(nèi)存有空氣，反洗過(guò)程中產(chǎn)生水錘現(xiàn)象，導(dǎo)致過(guò)濾單元導(dǎo)管斷裂；②過(guò)濾器進(jìn)、出口水腔壓差大，水系統(tǒng)壓力驟降，過(guò)濾單元產(chǎn)生水錘，導(dǎo)致導(dǎo)致過(guò)濾單元導(dǎo)管斷裂；③過(guò)濾單元導(dǎo)管壁薄、焊接工藝不佳，導(dǎo)致使用壽命變短。

圖8 過(guò)濾單元導(dǎo)管斷裂

圖9 碟片被沖至下游管路

2.4 反沖洗裝置失效

水過(guò)濾器運(yùn)行一段時(shí)間后，隨著濾渣的積累，會(huì)使出口壓力下降，是過(guò)濾柱堵塞的反映。當(dāng)壓力差達(dá)到一定程度，影響供水壓力和流量時(shí)，就要進(jìn)行反沖洗使過(guò)濾柱恢復(fù)正常。反沖洗時(shí)間過(guò)短會(huì)導(dǎo)致沖洗效果不佳，反沖洗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾器疊片“甩壞”。

3 預(yù)防及處理

3.1 過(guò)濾單元密封失效

根據(jù)疊片式過(guò)濾器在熱軋產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中過(guò)濾單元密封失效的原因分析，提出以下改進(jìn)措施：①將壓蓋更換為不銹鋼材料，以降低摩擦因數(shù)；②將壓蓋長(zhǎng)度延長(zhǎng)至桶壁上沿下20～30 mm；③通過(guò)多組密封圈使用的數(shù)據(jù)收集對(duì)比，依據(jù)6σ主效應(yīng)圖計(jì)算，最佳密封值為4.8～5.6 mm。

3.2 疊片間隙失效

根據(jù)疊片式過(guò)濾器在熱軋產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中疊片間隙失效的原因分析，提出以下改進(jìn)措施：①壓蓋變形問(wèn)題與過(guò)濾單元密封失效的措施一致，將壓蓋更換為不銹鋼材料；②墊片最佳數(shù)量為距桶壁上沿15～25 mm；③壓蓋螺母采用雙螺母防松的同時(shí)，緊固螺母增加止動(dòng)墊圈防松；④利用6σ自定義因子DOE 分析，得出最佳彈簧力范圍為3～4 kg。

3.3 過(guò)濾單元導(dǎo)管斷裂

根據(jù)疊片式過(guò)濾器在熱軋產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中過(guò)濾單元導(dǎo)管斷裂的原因分析，提出以下改進(jìn)措施：①過(guò)濾罐頂部增加自動(dòng)排氣閥，及時(shí)排空罐內(nèi)氣體；②調(diào)整水系統(tǒng)泄水程序，避免出現(xiàn)系統(tǒng)壓力驟降現(xiàn)象；③增加過(guò)濾單元導(dǎo)管壁厚，優(yōu)化端蓋焊接工藝。

3.4 反沖洗裝置失效

根據(jù)疊片式過(guò)濾器在熱軋產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程中反沖洗裝置失效的原因分析，提出以下改進(jìn)措施：①過(guò)濾器壓差報(bào)警設(shè)定為0.06 MPa，當(dāng)過(guò)濾器進(jìn)出口壓差＞0.06 MPa 時(shí)，反沖洗自動(dòng)啟動(dòng)；②通過(guò)收集反沖洗時(shí)間與實(shí)際壓差及過(guò)濾器實(shí)際效果數(shù)據(jù)，利用6σ工具DOE 開(kāi)展自定義因子實(shí)驗(yàn)（圖10），使用優(yōu)化圖得到最終可以得出最佳反沖洗時(shí)間為10 s；③增加一組篩網(wǎng)籃式過(guò)濾器，過(guò)濾精度1 mm。兩組過(guò)濾器生產(chǎn)過(guò)程中一用一備設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了疊片式過(guò)濾器生產(chǎn)過(guò)程中在線更換濾筒及在線檢修。

圖10 利用6Σ 工具DOE 開(kāi)展自定義因子

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)疊片式過(guò)濾器結(jié)構(gòu)、性能的改進(jìn)，大幅降低了熱軋產(chǎn)線在軋制酸洗板及表面質(zhì)量要求高的薄規(guī)格產(chǎn)品時(shí)的點(diǎn)狀壓痕缺陷，在取得較好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的同時(shí)，提升生產(chǎn)穩(wěn)定性及產(chǎn)品質(zhì)量，運(yùn)行效果良好。