冷軋連退機(jī)組棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器研制

張貴春 周 濤 趙 峻 伍 鵬 劉斢茍

(1:新余鋼鐵集團(tuán)有限公司 江西新余 338001;2:武漢鑫利維新機(jī)電設(shè)備制造有限公司 湖北武漢 430012)

1 前言

新鋼1550mm冷軋連退機(jī)組入出口段工藝機(jī)械設(shè)備由西門(mén)子—奧鋼聯(lián)(SIEMENS-VAI)設(shè)計(jì)。在連退爐前設(shè)置有帶鋼堿清洗段，帶鋼表面的殘留物若不清洗干凈直接進(jìn)入退火爐，將造成爐輥結(jié)瘤等問(wèn)題。清洗段堿液循環(huán)使用，堿液中鐵屑和油泥的含量漸漸增加，堿液清洗能力變差，除去堿液中鐵屑的有效方法是利用磁過(guò)濾器對(duì)堿液循環(huán)過(guò)濾。廠里清洗段使用的是易克磁鐵公司(Eclipse Magnetics)磁過(guò)濾器，為2臺(tái)磁棒過(guò)濾器+1臺(tái)轉(zhuǎn)轂磁過(guò)濾器的組合方式，整體過(guò)濾能力不足。堿液中鐵屑無(wú)法得到及時(shí)去除，經(jīng)常出現(xiàn)鐵屑超標(biāo)的情況，清洗后帶鋼表面反射率低。

增強(qiáng)清洗段清洗能力，提高帶鋼表面清潔度，是急迫要解決的問(wèn)題。為此，與武漢鑫利維新機(jī)電設(shè)備制造有限公司設(shè)計(jì)制造了一臺(tái)套CAL-W-90型棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器裝置，優(yōu)化安裝應(yīng)用在廠連退機(jī)組堿清洗循環(huán)系統(tǒng)，取得了良好的使用效果。

2 CAL-W-90型磁過(guò)濾器組成及工作原理

CAL-W-90型棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器由磁棒鏈機(jī)構(gòu)、刮污耙子機(jī)構(gòu)、螺旋輸送器機(jī)構(gòu)以及齒輪電機(jī)和鏈傳動(dòng)組成，棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器裝配圖如圖1所示。

棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器工作原理：待過(guò)濾堿液流入過(guò)渡箱內(nèi)，磁棒鏈由若干根平行的磁棒通過(guò)鏈條并排串連在一起，構(gòu)成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，磁棒鏈以緩慢的速度在堿液過(guò)渡箱內(nèi)做周期性回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，堿液均勻流經(jīng)磁棒，在磁棒強(qiáng)力磁場(chǎng)作用下，堿液中的鐵屑和污泥被吸附到磁棒表面，當(dāng)磁棒回轉(zhuǎn)到磁棒鏈頂部時(shí)，磁棒表面的鐵屑和污泥被磁棒鏈上方刮污耙子機(jī)構(gòu)刮除，刮下的鐵屑和污泥通過(guò)螺旋輸送器送至收集斗內(nèi)，如此循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)堿液的過(guò)濾[1] [2]。

圖1 棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器裝配圖

3 磁棒鏈機(jī)構(gòu)與刮污耙子機(jī)構(gòu)匹配設(shè)計(jì)

磁棒鏈機(jī)構(gòu)和刮污耙子機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致，是整個(gè)磁過(guò)濾器正常有效工作的關(guān)鍵，必須對(duì)兩機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)計(jì)算，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的連接關(guān)系如圖2所示。

圖2 棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的連接關(guān)系

齒輪電機(jī)轉(zhuǎn)速：n0=電機(jī)轉(zhuǎn)速，變頻可調(diào)；

齒輪電機(jī)速比：i1=100；

齒輪電機(jī)上用于傳動(dòng)磁棒鏈的鏈輪齒數(shù) ：Z1=15；

齒輪電機(jī)上用于傳動(dòng)刮污耙子機(jī)構(gòu)的鏈輪齒數(shù) ：Z10=19；

磁棒鏈上傳動(dòng)輸入鏈輪齒數(shù) ：Z2=25；

磁棒鏈傳動(dòng)減速機(jī)速比：i2=60；

磁棒運(yùn)行鏈條鏈輪齒數(shù) ：Z3=10；

刮污耙子機(jī)構(gòu)上傳動(dòng)輸入鏈輪齒數(shù) ：Z20=15；

刮污耙子機(jī)構(gòu)循環(huán)鏈輪齒數(shù) ：Z30=15；

刮污耙子機(jī)構(gòu)鏈條鏈節(jié)數(shù)：P=190 節(jié)；

刮污耙子運(yùn)行一個(gè)周期齒輪電機(jī)轉(zhuǎn)速

磁棒運(yùn)行一支，鏈輪旋轉(zhuǎn)1/10轉(zhuǎn)，在這種情況下齒輪電機(jī)轉(zhuǎn)速

以上計(jì)算表明：齒輪電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)鏈傳動(dòng)，刮污耙子橫移鏈條運(yùn)行一個(gè)周期，磁棒鏈剛好運(yùn)行一支磁棒(即磁棒鏈條鏈輪剛好運(yùn)轉(zhuǎn)1/10轉(zhuǎn))，磁棒鏈機(jī)構(gòu)與刮污耙子機(jī)構(gòu)全機(jī)械配合，這種運(yùn)動(dòng)匹配，保證了每個(gè)刮污周期內(nèi)，上下刮污耙子合攏時(shí)，耙爪都能正好卡在磁棒上。

4 刮污耙子機(jī)構(gòu)

刮污耙子機(jī)構(gòu)是一個(gè)純機(jī)械智能機(jī)構(gòu)，比較復(fù)雜，是設(shè)計(jì)制造的重點(diǎn)，左右定位擋塊裝配調(diào)整能實(shí)現(xiàn)上下耙子準(zhǔn)確打開(kāi)與合攏，刮污耙子機(jī)構(gòu)如圖3所示[3]。

圖3 刮污耙子機(jī)構(gòu)圖

刮污耙子機(jī)構(gòu)工作過(guò)程：上下耙子合攏，刮污開(kāi)始，耙子行走小車向左運(yùn)行，當(dāng)刮污耙爪到達(dá)最左端時(shí)，行走小車上的撞塊正好與左端定位擋塊相撞，撞塊套在一根軸上作軸向運(yùn)動(dòng)，耙子手臂與撞塊間四連桿連接，由于四連桿機(jī)構(gòu)的作用，耙子手臂繞支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，上下手臂瞬間打開(kāi)，滑塊隨同環(huán)形鏈條繞過(guò)鏈輪后降至下軌道，鏈條帶動(dòng)滑塊及刮污耙子機(jī)構(gòu)整體向右往回走，當(dāng)運(yùn)行到達(dá)最右端時(shí)，行走小車上的撞塊正好與右端定位擋塊相撞，撞塊作軸向運(yùn)動(dòng)，由于四連桿機(jī)構(gòu)的作用，耙子手臂繞支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，上下手臂瞬間合攏，滑塊隨同環(huán)形鏈條繞過(guò)鏈輪后上升至上軌道，鏈條帶動(dòng)滑塊及刮污耙子機(jī)構(gòu)整體向左運(yùn)行，刮污耙子開(kāi)始下一次刮污工作，完成了一個(gè)刮污工作周期。機(jī)械式定位和四連桿設(shè)計(jì)保證了刮污上下耙子能準(zhǔn)確打開(kāi)與合攏。

5 CAL-W-90型磁過(guò)濾器的主要特點(diǎn)

刮污耙子機(jī)構(gòu)是一個(gè)純機(jī)械智能機(jī)構(gòu)，比較復(fù)雜，是設(shè)計(jì)制造的重點(diǎn)，左右定位擋塊裝配調(diào)整能實(shí)現(xiàn)上下耙子準(zhǔn)確打開(kāi)與合攏，刮污耙子機(jī)構(gòu)如圖3所示。

1)主要技術(shù)參數(shù)：棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器過(guò)濾流量90m3/h；磁棒尺寸Φ32×1200 mm；磁棒數(shù)量76支；磁場(chǎng)強(qiáng)度表面約1700～2500GS，長(zhǎng)期使用溫度<90℃。

2)過(guò)濾面積大，從堿液中過(guò)濾鐵屑效率高

CAL-W-90型過(guò)濾器設(shè)計(jì)磁棒總數(shù)76支，有56支磁棒浸泡在堿液中。CAL-W-90型棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器是德國(guó)西馬克公司(SMS)同型號(hào)棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器過(guò)濾面積的1.5倍。對(duì)比如表1所示。

表1 CAL-W-90型磁過(guò)濾器與SMS磁過(guò)濾器對(duì)比

3)磁棒鏈回轉(zhuǎn)每周期內(nèi)每根磁棒清潔三次。刮污耙子為3耙爪結(jié)構(gòu)，耙子上下各一個(gè)，每個(gè)耙子各有3個(gè)耙爪，即3個(gè)半圓形缺口，開(kāi)始刮污時(shí)，耙子正好從上下扣住三根磁棒，將磁棒上吸附的鐵屑及污泥刮落。在下一個(gè)刮污周期內(nèi)，第1個(gè)耙爪缺口對(duì)應(yīng)上一個(gè)刮污周期的第2根磁棒，第2個(gè)耙爪缺口對(duì)應(yīng)上一個(gè)刮污周期的第3根磁棒，這樣，在磁棒鏈一個(gè)回轉(zhuǎn)周期內(nèi)，每根磁棒清潔三次，如此周而復(fù)始，保證了很好的清污效果。

6 磁過(guò)濾器的優(yōu)化安裝及使用效果

以往的磁過(guò)濾器都是離線安裝布置，即需要過(guò)濾的堿液從儲(chǔ)液罐通過(guò)泵的輸送進(jìn)入磁過(guò)濾器，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器的堿液再回到儲(chǔ)液罐，輸入磁過(guò)濾器的堿液已經(jīng)經(jīng)過(guò)了自由沉淀，堿液的鐵粉雜質(zhì)少，從而降低了磁過(guò)濾的效果?，F(xiàn)在，我們將CAL-W-90型棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器優(yōu)化安裝在清洗段浸泡洗槽回流管路上，使用后的回流堿液直接流至棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器過(guò)渡箱內(nèi)，優(yōu)化安裝布置如圖4所示。

圖4 在浸泡洗槽回流管路上安裝棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器

CAL-W-90型棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器優(yōu)化安裝具有如下創(chuàng)新點(diǎn)：

①回流管路全過(guò)濾。堿液產(chǎn)生鐵屑和油泥主要在清洗時(shí)產(chǎn)生，我們?cè)诨亓鞴苈飞线M(jìn)行全過(guò)濾這是抓住了產(chǎn)生污染的源頭，盡可能清除污垢。

②落差供液、過(guò)濾流量大、低流速、無(wú)需外加動(dòng)力。在回流管道上加裝過(guò)渡箱，通過(guò)重力落差，可以保證大流量過(guò)濾液流入過(guò)渡箱內(nèi)，且堿液流速低(流速控制<50mm/s)，由于堿液低速流動(dòng)通過(guò)一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，所以非常細(xì)小的磁性微屑也能夠被濾除，提高了磁過(guò)濾器對(duì)鐵屑清除效率，保證磁棒對(duì)鐵屑捕捉準(zhǔn)確性，避免鐵屑被沖刷掉。

通過(guò)將CAL-W-90型棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器優(yōu)化安裝在清洗段浸泡洗槽回流管路上，取得了良好的使用效果。棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器每月累計(jì)濾出鐵屑3000kg。以前，清洗段浸泡洗槽、電解清洗槽內(nèi)清洗液的鐵屑含量每月2～3次超過(guò)工藝規(guī)定的上限值(浸泡洗槽工藝規(guī)定上限值：300mg/m3，電解清洗槽工藝規(guī)定上限值：180mg/m3)。棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器投入運(yùn)行，明顯改善了帶鋼表面清洗效果，清洗后帶鋼表面反射率平均值由85.5%左右提高到92.1%～93.7%，帶鋼清洗質(zhì)量明顯改善。

7 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)制造CAL-W-90型棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器，通過(guò)匹配設(shè)計(jì)計(jì)算，使刮污耙子機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)一周、磁棒鏈機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)一齒，刮污上下耙子能準(zhǔn)確合攏正好卡在磁棒上，磁棒鏈機(jī)構(gòu)和刮污耙子機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致，保證了棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器正常有效的工作。棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器優(yōu)化安裝在堿液的回流管路上，利用堿液落差供液無(wú)需外加動(dòng)力，回流管路全過(guò)濾，極大提高了磁過(guò)濾能力。

我國(guó)已建和在建大型連退機(jī)組清洗段磁過(guò)濾器大多為國(guó)外引進(jìn)產(chǎn)品，在我國(guó)進(jìn)行裝備制造業(yè)調(diào)整和振興的形勢(shì)下，更應(yīng)大力提高磁過(guò)濾器設(shè)備國(guó)內(nèi)自主研發(fā)和制造的能力[4]。CAL-W-90型棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用，使用情況良好，該棒鏈?zhǔn)酱胚^(guò)濾器為其它冷軋連退機(jī)組清洗段改造提供了可行的技術(shù)方案，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。