一种改进型乳化液过滤工艺研究

0引言

乳化液是轧制油加水配制而成的一种水包油型乳状液体^[1],它在轧机轧制过程中对辊系和轧制金属起到冷却和润滑的作用。乳化液能带走轧机工作产生的大量热量,确保不锈钢带和辊系有合适的工作温度。乳化液与高温的轧辊接触时,稳定的乳化液状态被破坏,油水分离,油吸附在不锈钢带和轧钢表面形成一层油膜^[2],避免在轧制过程中工作辊与不锈钢带表面直接接触,在表面造成热烧伤的质量缺陷。乳化液对轧机能否平稳高效轧制起到关键性作用,如果乳化液洁净度差,乳化液中含有大量颗粒物杂质,杂质随着乳化液喷入工作辊辊缝,在轧机轧制力的作用下,工作辊表面会被压出凹坑,受损的工作辊作用在不锈钢带表面后,将在其表面形成周期性凸起点状辊印缺陷。轧机在轧制过程中会有大量铁粉、剥 落的氧化皮、碎钢片、杂油等杂质混入乳化液中,影响到乳化液的性能和洁净度,乳化液系统的过滤工艺和过滤装置可将乳化液中含有的杂质、铁粉、杂油等过滤出来,保证乳化液的性能和清洁性。

据统计,某新材料公司冷轧厂五连轧机组2022年日均停机更换工作辊31次,高频率地停机更换工作辊,原因是该公司原设计的乳化液过滤工艺和过滤设备过滤能力较差,乳化液得不到有效过滤,导致乳化液系统杂质多,生产过程中轧辊表面容易受损,在不锈钢带表面产生点状工作辊印。频繁的工作辊更换已经严重影响到五连轧机组的产量和质量。为了减少因乳化液杂质多导致的工作辊换辊次数,从而提高五连轧机组的产量和质量,在对原设计的乳化液过滤工艺和设备进行分析后,提出了一种新的改进型乳化液过滤工艺方案。

1 旧乳化液系统过滤工艺

1.1旧乳化液过滤工艺流程

旧乳化液过滤工艺流程:五连轧机→真空过滤器→第一格油箱(脏油箱)→磁性过滤器→第二格油箱(预过滤油箱)→撇油器→第三格油箱(净油箱)→反冲洗→喷射机架。图1为旧乳化液系统过滤工艺流程图。

机架的乳化液经过集油槽进行汇集,利用高度差,汇集后的乳化液流入安装在地下室的真空过滤器进行过滤,经滤布过滤后的乳化液存储在真空过滤器的底部。循环泵将真空过滤器底部过滤后的乳化液抽到乳化液油箱的第一格(脏油箱),重量较大的颗粒物、铁粉等杂物通过自身重量沉积在第一格箱底。第一格沉淀后的乳化液流经安装在第一格和第二格之间的磁性过磁器,磁性过滤器利用磁棒的磁性将乳化液中的铁粉吸附带出乳化液。乳化液流经磁性过滤器得到过滤后溢流到乳化液油箱的第二格(预过滤油箱),第二格安装有撇油器,撇油器的吸管漂浮在乳化液表面,拦截浮在乳化液表面的杂油,杂油粘附在塑料管道后跟随管道被带出乳化液系统。经过真空过滤器、磁性过滤器、撇油器的过滤后,乳化液中的杂质和杂油得到一定程度的清洁,最后从乳化液油箱的第二格溢流到第三格(净油箱)。第 三格的乳化液通过循环泵抽经反冲洗过滤器后喷射到机架进行冷却、润滑作业,反冲洗过滤器是乳化液喷射到机架的最后一道过滤设备。

1.2 旧乳化液系统的主要过滤设备

1)真空过滤器:长15 m×宽2.2 m,正常生产的液位高度控制在20~150 mm,过滤精度15μm。此真空过滤器从顶部进水,底部的一端出水,由于此真空过滤器长,经过无纺布过滤后,存储在真空过滤器底部的乳化液得不到充分流动,会有大量的铁粉堆积在底部,与乳化液中的轧制油结合后,重新形成颗粒状油泥,游离在乳化液中,被循环泵抽到乳化液油箱。此真空过滤器过滤乳化液的颗粒物后, 自身又重新产生颗粒物,是旧乳化液系统的一个主要缺点。

2)磁性过滤器:旧系统的磁性过滤器为卧式,过滤量为240 m3/h,乳化液从磁性过滤器底部流经磁棒后,在过滤器的两侧流出进入第二格油箱,过滤器通过机械推耙的反复运动将磁棒的铁粉刮落,此推耙反复运行的机械机构容易磨损和卡阻,导致磁棒上的铁粉无法刮落脱离乳化液系统。

3)撇油器:此撇油器由一个环形塑料浮管和驱动电机构成,浮管漂浮在乳化液表面,电机驱动滚轮以夹送方式带动浮管运行,浮管吸附乳化液表面的浮油并将其带出乳化液系统。此撇油器由于浮管是自由漂浮在乳化液表面的,浮油拦截面积小,浮管容易断裂。

4)反冲洗过滤器:过滤精度为30μm,此反冲洗的滤芯孔径较小,容易被小颗粒堵塞,导致喷射到机架的流量变小,影响辊系的润滑和冷却效果。

2 改进型乳化液系统过滤工艺

2.1 改进型乳化液过滤工艺流程

改进型乳化液过滤工艺流程:五连轧机→大颗粒过滤器→第一格油箱(脏油箱)→磁性过滤器→第二格油箱(预过滤油箱)→撇油器→真空过滤器→第三格油箱(净油箱)→反冲洗→喷射机架。图2为改进型乳化液系统过滤工艺流程图。

改进型乳化液系统的乳化液通过机架集油槽集流后,利用高度差流入安装在乳化液油箱第一格油箱顶上的大颗粒过滤器,大颗粒过滤器主要用于过滤集油槽进入的碎钢片、碎布、大铁屑等杂物,避免这些大的杂物进入乳化液系统,将循环泵堵塞或导致叶片被打坏。乳化液经过第一道大颗粒过滤器后流入第一格油箱,未过滤掉的颗粒物或比较重的铁粉、氧化皮等在第一格油箱进行沉淀。第一格油箱安装有立式磁性过滤器,磁性过滤器可以吸附乳化液中的铁粉,并利用刮片将磁棒上吸附的铁粉刮落,再从导槽中导出乳化液系统。第一格油箱的乳化液溢流到第二格油箱,第二格油箱安装有撇油器,撇油器为皮带式撇油器,可以去除第二格油箱的杂油。第二格油箱的乳化液通过循环泵抽到真空过滤器,经真空过滤器滤布过滤后的乳化液直接流入第三格油箱。第三格油箱的乳化液最终通过乳化液主泵抽经反冲洗过滤器后喷射到机架进行作业。

2.2 改进型乳化液系统的主要过滤设备

1)大颗粒过滤器:大颗粒过滤器的过滤网由孔径2 mm、厚3 mm的铁板做成,过滤量为3 500 L/min。大颗粒过滤器过滤后内部不存储乳化液,直接流入乳化液第一格油箱,可以避免在过滤器内部积存油泥。

2)磁性过滤器:此磁性过滤器为立式过滤器,两侧不封堵,过滤量240 m3/h,乳化液流经磁棒,磁棒吸附铁粉后,通过磁棒上的固定刮环刮除磁棒上的铁粉,从而将其带出乳化液系统。

3)皮带式撇油器:宽500 mm,环长4 500 mm,工作深度2 m,通过电机带动皮带旋转,皮带表面吸附乳化液系统里的杂油,再通过刮板将皮带的杂油刮离乳化液系统。

4)真空过滤器:长3.5m,宽1.5m,过滤量240m3/h,过滤精度50μm。此真空过滤器底部为斜面,底部的乳化液可全部流入第三格油箱,不积存油泥。

5)反冲洗过滤器:过滤精度为50μm,滤芯孔径大,不易被油泥堵塞而影响乳化液流量。

3 改进型乳化液系统较旧系统的优点

1)改进型乳化液系统增加了大颗粒过滤器,过滤器由铁网做成,不会轻易破损,无须更换,碎钢、碎布、大杂物等不能进入乳化液系统。

2)改进型乳化液系统的磁性过滤器为开放型过滤器,不会因为封闭导致乳化液中的浮油被阻拦在第一格油箱的挡板上,从而增加轧制油消耗。

3)改进型乳化液系统的真空过滤器体积较小,底部不积存乳化液,过滤器底部不会产生油泥。

4)改进型乳化液系统的撇油器为带式,可以更好地吸附杂油。

5)改进型乳化液系统的乳化液在进入第三格净油箱前先经过真空过滤器过滤,保证了进入净油箱的乳化液是干净的。

6)改进型乳化液系统的第三格油箱表面的乳化液可以溢流回到第二格油箱,在第三格油箱表面就不会产生浮油,油箱底部和液面形成双向循环流动。

4 效果对比

改进型乳化液系统用于5号机架,旧乳化液B系统继续用于4号机架,使用6个月后,分别取乳化液样本进行化验,旧系统与改进型系统的化验结果如表1所示,从数据可以看出,改进型乳化液系统的运动粘度、铁粉含量、灰分、电导率、皂化值参数的化验数据均优于旧系统。

表2为改进型乳化液系统投入使用前后6个月,该厂五连轧机组日均换辊和生产0.7 mm规格不锈钢产量的统计表,从表中可以看出,改进型乳化液系统投入使用后,工作辊换辊减少了约12次/d,产量提升了约300 t/d。

5 结束语

五连轧机组改进型乳化液系统增加了大颗粒过滤器,改变了乳化液先经过真空过滤器过滤再按顺序由第一格(脏油箱)逐步溢流到第三格(净油箱)的传统过滤工艺,采用了乳化液先经过大颗粒过滤器过滤,然后从第一格油箱溢流到第二格油箱,再经过真空过滤器过滤后进入第三格(净油箱),第三格油箱的乳化液又可溢流回第二格油箱的上下双层同时循环的新型过滤工艺。经效果检验,改进型乳化液系统的乳化液化验指标优于旧系统,工作辊换辊由原来的31次/d减少到了19次/d,0.7 mm规格不锈钢的日产量由1 600 t提升到了约1 900 t,工作效率和经济效益提升显著。

[参考文献]

[1] 张力,李丹丹,张立,等.乳化液添加剂的类型、作用及发展趋势[J].润滑油,2018,33(1):30—33.

[2]崔洪波.乳化液在铝板带轧制过程中的重要作用[J].科技致富向导,2013(16):235.

2024年第21期第21篇