精軋銅帶材表面除油問題探討

尤 磊，徐利璞，劉銀娟，陳 璽，蘇 明，吳 量

(中國重型機(jī)械研究院有限公司，陜西 西安 710032)

1 前言

銅帶材表面除油問題是銅板帶生產(chǎn)過程中的一個難題。由于銅帶在高速軋制時，產(chǎn)生大量變形熱，同時精軋銅帶采用全油潤滑，冷卻效果不如乳化液，這樣就需要大量的工藝潤滑冷卻液。如果帶材殘油量不達(dá)標(biāo)，除了會增加脫脂的難度、殘油退火后形成斑漬殘留在帶材表面外，還會造成軋制油的浪費(fèi)及排放物污染環(huán)境。

改善除油效果需要從兩個方面考慮:一方面，從工藝上降低除油難度;另一方面，配置有效的除油設(shè)備。

一般通過添加極壓劑或抗磨劑來改善邊界潤滑情況。軋制時極壓劑在軋制區(qū)金屬表面形成一層極薄高強(qiáng)度的邊界膜，既防止了軋輥與帶材表面之間的粘附，又使帶材得到充分碾壓，最終成品表面接近軋輥表面粗糙度。這樣很難將帶材表面殘油全部除凈，因此確定基礎(chǔ)油和添加劑的成分時需要考慮其揮發(fā)性以及餾程［1，2］，以減少退火后殘余斑漬。

從除油角度建議選用低黏度的基礎(chǔ)油，同時在保證滿足工藝要求前提下，降低軋制油中醇、酸、脂等添加劑的含量以降低其運(yùn)動黏度。由于軋制油黏度的降低，既能夠提高對軋輥及帶材冷卻效果，減少工藝潤滑流量，又可以減小油的粘附性，降低吹掃及擠干的難度。適當(dāng)提高軋制油的溫度也能夠降低其黏度。目前國外已有在40℃條件下運(yùn)動黏度為 4.3 mm2/s，閃點(diǎn)為130℃的軋制油。另外，在軋制油中添加抗氧化劑，減少吹掃過程以及軋制變形熱對軋制油的氧化。

工藝潤滑流量大小由軋機(jī)功率決定，在不影響卷取效果的前提下，適當(dāng)提高前幾個道次軋制速度，調(diào)整最后一道次的壓下量、軋制速度、軋制力矩以減少最后一道次工藝潤滑流量，能夠在一定程度上減少殘油量。

2 除油裝置

通過對多個生產(chǎn)現(xiàn)場軋制油走向的觀察和分析，最后得到出口帶材表面殘油的幾個主要來源:首先，帶材兩側(cè)及上、下工作輥的輥面、輥頸之間形成的通道，高速旋轉(zhuǎn)的輥?zhàn)咏?jīng)該通道將油甩出后飛濺到帶材上，如圖1所示;第二，上支承輥將噴射到輥面的軋制油從入口側(cè)甩到出口側(cè)后落至帶材上;第三，可逆軋機(jī)入口側(cè)飛濺到機(jī)架上的油滴，以及吹掃殘油產(chǎn)生的油霧以及油本身揮發(fā)產(chǎn)生的蒸汽凝結(jié)的油滴在下一道次帶材流出時滴在帶材上;第四，軋制油在輥縫處厚度最小，輥縫后面軋制油匯集后，由于表面張力較大，不利于除去殘油。

因此，本文采用如下措施以減少殘油量。

圖1 帶材表面殘油Fig.1 Source of residual oil in surface of copper strip

2.1 防濺擋板

如圖2所示，防濺擋板安裝在機(jī)架內(nèi)，由絲杠、導(dǎo)塊以及一端固定在導(dǎo)塊、另一端固定在機(jī)架上的門簾組成。其中門簾由若干塊門板通過鉸鏈連接，導(dǎo)塊沿帶材寬向移動時，門簾可以隨導(dǎo)塊伸縮，導(dǎo)塊位置由帶材寬度確定。這樣可以將濺出帶材寬度以外的軋制油封在機(jī)架內(nèi)，從而減少帶材表面殘油。

圖2 防濺導(dǎo)板裝置Fig.2 Schematic diagram of plash-back device

2.2 清輥器

清輥器安裝在軸承座或機(jī)架上，由橫梁及刮板組成，如圖3所示。刮板形狀與支承輥輥身及輥頸形狀吻合，可以沿支承輥徑向伸縮，調(diào)整好后刮板均勻壓靠在輥面上，可以擋住大部分由支承輥輥面甩到出口側(cè)的軋制油。

圖3 清輥器Fig.3 Roller cleaning device

2.3 排煙及清洗

排煙裝置抽吸力極強(qiáng)，在油霧未附著機(jī)架時將油霧排出，同時定期清洗設(shè)備上的殘油，主要清洗機(jī)架內(nèi)工藝潤滑外側(cè)部分。

2.4 輥縫吹掃裝置

在軋制過程中，油膜厚度在進(jìn)入塑性變形區(qū)后迅速下降，在輥?zhàn)又行奶庍_(dá)到最小值，這時對帶材表面采取保護(hù)措施可以有效地減少殘油量。通過在出口側(cè)設(shè)置輥縫吹掃裝置如圖4所示，壓縮空氣由縫隙噴出到達(dá)工作輥輥面時，由于工作輥的高速旋轉(zhuǎn)以及氣流的附壁作用，氣流會在輥面上形成一層“保護(hù)罩”可以在一定區(qū)域內(nèi)阻擋濺起的油落在帶材表面;同時氣流的高速流動形成一負(fù)壓區(qū)域，將帶材出口一部分殘油抽走。

圖4 輥縫吹掃原理Fig.4 Principle of blowing in gap between rollers

2.5 擠油輥及吹掃梁

軋后帶材還會有一部分殘油沒有除凈，在入口和出口各設(shè)置一對擠油輥及上下共四根帶有一排噴嘴的吹掃梁進(jìn)行除油如圖5所示。

擠油輥在前道除油效果不理想的情況下能夠?qū)⒋蟛糠謿堄腿コ蓛?，缺點(diǎn)是經(jīng)過輥?zhàn)雍笥湍ず茈y去除，因此后續(xù)需要強(qiáng)力吹掃。

圖5 擠油輥及吹掃梁Fig.5 Squeeze roll and sweeping beam

擠油輥采用大直徑鋼輥，并且由電機(jī)驅(qū)動防止帶材加減速時打滑，輥面與帶材形成一個三角形腔體，吹掃梁調(diào)整合適角度向該腔體噴出壓縮空氣，使得三角形區(qū)域內(nèi)形成氣簾，將一部分殘油阻擋在氣簾前;擠油輥由油缸驅(qū)動上下動作，對帶材形成一定壓力后將殘油擋住。另外，入口側(cè)擠油輥也能在一定程度上起到阻擋軋制油向外飛濺的作用。

3 結(jié)束語

在軋制工藝降低除油難度基礎(chǔ)上，最終需要除油裝置把殘油除凈。其中防濺導(dǎo)板、清輥器及排煙等安裝方便，成本較低，而且能夠最大限度的減少帶材表面賤油，降低后續(xù)除油的難度，在設(shè)計中盡量配置這三種裝置。輥縫吹掃裝置除油效果較好，但由于一般銅軋機(jī)機(jī)架內(nèi)空間有限，在允許情況下可以選用。擠油輥在使用中只能擠掉大部分殘油，能夠滿足較低除油指標(biāo)，如果要達(dá)到更好的除油效果就需要加上吹掃裝置，在使用中，吹掃會加速軋制油氧化，因此最好采用低壓大流量氣流吹掃。

除油效果是許多因素共同作用體現(xiàn)的，在銅軋機(jī)除油設(shè)計中，可以根據(jù)工藝及軋機(jī)的具體情況分析并且采用上述除油裝置進(jìn)行組合調(diào)整以達(dá)到滿意除油效果。

［1］ 孫建林．軋制工藝潤滑原理、技術(shù)與應(yīng)用［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2010(3):74－75．

［2］ 張健，孫湯銘．軋制油熱穩(wěn)定性與軋制鋼板質(zhì)量的探討［J］．武鋼技術(shù)，1995(11):19－21．