連軋機軋制乳液系統(tǒng)運行性能的提升及改進

張 偉

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030000）

1 RAP 線連軋機概述

RAP 線連軋機是6-High 形式的5 機架連軋機，設備運行過程中產(chǎn)生了一系列問題，包括乳液腐蝕造成噴淋管泄漏、乳液溫度不足、磁過濾器及平床過濾器運行不良，乳液箱撇油器皮帶頻繁斷裂等，這些問題影響軋制過程中軋輥的冷卻及潤滑，影響帶鋼表面質(zhì)量，造成故障停車及產(chǎn)生質(zhì)量不合卷[1]。

本文所提及的一系列措施，是針對機組運行過程中的工藝需求、設備設計缺陷所進行的提升改進，提升了整個乳液系統(tǒng)的運行能力、改善了帶鋼表面質(zhì)量、降低了設備故障率，取得了顯著的效益。

2 連軋機乳液系統(tǒng)工藝分析

2.1 乳化液性能分析

連軋機軋制使用的乳化液由國內(nèi)某大型企業(yè)提供，主要組成為基礎油、乳化劑、添加劑和水。決定乳液使用性能的有如下幾方面的因素：

1）濃度。乳液濃度按照工藝要求達到一定的配比，濃度太低造成潤滑不足，太高則會影響退火后表面質(zhì)量。

2）溫度。乳化液對溫度的敏感性很強，溫度太高，會破壞乳化劑和基礎油之間的聯(lián)接，造成漂油；溫度太低，容易產(chǎn)生易于細菌繁殖的環(huán)境，還會影響乳化劑在軋入時的離水展著能力或帶油能力。

3）皂化性能。皂化性能受液壓油和軸承油泄漏的影響，皂化值太低，軋制過程中乳液的潤滑性較差。

4）鐵粉含量。帶鋼在軋制過程中會產(chǎn)生鐵粉，如果鐵粉含量過高，不僅污染軋機，還會使乳化液變臟劃傷帶鋼表面，鐵粉的去除主要依賴于磁過濾器及平床過濾器。

2.2 乳液運行系統(tǒng)分析

乳化液系統(tǒng)主要包括軋機噴淋系統(tǒng)、乳液循環(huán)過濾系統(tǒng)及乳化液制備系統(tǒng)，乳液循環(huán)過濾系統(tǒng)分為A、B 兩個系統(tǒng)，每套系統(tǒng)分別包括2 個乳化液罐，2個磁式過濾器，1 個真空過濾器；乳化液制備系統(tǒng)包括1 個基礎油箱，1 個軟水箱，1 個清潔水箱，1 個廢油收集罐。

3 乳液系統(tǒng)運行性能的提升及改進

3.1 軋機乳液噴淋系統(tǒng)

軋機乳液噴淋系統(tǒng)主要用于軋制過程中對軋輥及帶鋼的冷卻及潤滑，其運行狀況直接對帶鋼表面的質(zhì)量產(chǎn)生影響。乳液噴淋系統(tǒng)工作示意圖見圖1。

圖1 乳液噴淋系統(tǒng)工作示意圖

3.1.1 改造前的乳液噴淋存在的問題

1）受乳液介質(zhì)的影響，改造前乳液噴淋管受腐蝕，出現(xiàn)泄露問題較多，不僅影響乳液的冷卻潤滑效果，而且還造成乳液的浪費及對周圍環(huán)境的二次污染。

2）乳液噴梁的噴嘴布置不合理，對軋輥及帶鋼的冷卻和潤滑較差，產(chǎn)生一些乳液印的質(zhì)量缺陷。

3.1.2 乳液噴淋系統(tǒng)的改進

1）針對乳液噴淋管受腐蝕泄露問題，對各機架的乳液噴淋管材質(zhì)進行改進，由原設計的碳鋼管道改為不銹鋼304 材質(zhì)的管道，提高耐腐蝕性，杜絕泄露問題。

2）針對乳液噴梁的噴嘴布置不合理的問題，結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，對噴淋管的結(jié)構(gòu)進行改進，由原來的單排噴梁改為雙排噴梁，并滿足軋輥在最大直徑（470 mm）和最小直徑（420 mm）的變化，不產(chǎn)生任何干涉問題。乳液噴梁的改造前后對比示意圖見圖2。

圖2 乳液噴梁的改造前后對比示意圖（單位：mm）

3.2 軋機乳液加熱系統(tǒng)

軋機乳化液對溫度的敏感性很強，溫度的高低直接影響到乳化液的性能。

3.2.1 改造前的乳液加熱系統(tǒng)存在的問題

由于管網(wǎng)蒸汽壓力較低，達不到預定的壓力，導致乳化液的溫度一般在42 ℃以下，在該溫度環(huán)境運行容易產(chǎn)生易于細菌繁殖的環(huán)境。

乳化液溫度過低會帶來以下影響：

1）乳化液的溫度還會影響乳化劑在軋入時的離水展著能力或帶油能力。同時也影響到乳化液的性能，使軋制出的鋼帶出現(xiàn)板黑、色差、壓力大、鋼的變形量小易斷帶等現(xiàn)象，產(chǎn)生乳液印質(zhì)量卷。

2）乳化液溫度過低會導致原油和除鹽水不能按照一定的比例配制，經(jīng)常出油沫，造成大量原油的浪費。

3）軋制液在42 ℃以下的溫度環(huán)境運行容易產(chǎn)生易于細菌繁殖的環(huán)境。在這種溫度條件下細菌在軋制液中會大量繁殖，導致軋制液性能一致性不合的問題。軋制液發(fā)臭并且pH 值波動不定是軋制液中出現(xiàn)細菌大量繁殖的典型癥狀。

3.2.2 乳液加熱系統(tǒng)改進

3.2.2.1 改進措施

1）原設計的1 個70 m2的加熱器更換為3 個并聯(lián)的52 m2的換熱器，換熱面積增加，換熱能力增強。

2）增加蒸汽換熱器的導流程，提升蒸汽換熱效率。

蒸汽加熱器圖改進前后見圖3，蒸汽加熱器實物改進前后圖見圖4。

圖3 蒸汽加熱器改進前后圖（單位：mm）

圖4 蒸汽加熱器改進前后實物圖

3.2.2.2 改進效果

1）改造前，日常（特別是冬季）因蒸汽壓力不足的原因?qū)е氯橐簻囟冉?jīng)常為40～46 ℃；改造后，乳液溫度完全滿足工藝需求，目前控制在50 ℃左右。

2）改造前，因軋機乳液溫度達不到工藝要求，造成的乳液印虛產(chǎn)卷；改造后直接杜絕該類乳液印虛產(chǎn)卷。

3.3 乳液過濾系統(tǒng)改進

RAP 線軋機乳液過濾系統(tǒng)主要包括乳液箱撇油器、磁過濾器、平床過濾器、反沖洗過濾器及提供動力的乳液離心泵，整體系統(tǒng)為軋制過程提供滿足要求的乳化液，用于軋輥及帶鋼的冷卻和潤滑[1]。

乳液過濾系統(tǒng)主要工藝流程如圖5 所示。

圖5 連軋機乳液過濾系統(tǒng)工藝流程圖

3.3.1 改造前的乳液過濾系統(tǒng)存在的問題

1）A、B 系統(tǒng)乳液箱撇油器利用橡膠制成的撇油皮帶去除混入乳液化中的液壓油及齒輪油，撇油皮帶具有親水疏油的特性，設備在運行一段時間后，出現(xiàn)皮帶斷裂問題頻發(fā)；撇油器中用于皮帶轉(zhuǎn)動的配重滾筒及滾筒吊環(huán)，受到乳液的腐蝕嚴重，產(chǎn)生吊環(huán)斷裂及滾筒質(zhì)量減輕較多的問題，直接影響撇油器的正常運行；造成撇油效果不良，乳化液中存在的雜油很難充分分離，間接造成乳化液的浪費。乳化箱撇油器系統(tǒng)示意圖見圖6。

圖6 乳液箱撇油器系統(tǒng)示意圖

2）A、B 系統(tǒng)鏈式磁過濾器利用磁棒的鐵磁性能，去除乳化液中的鐵粉，設備運行一段時間后，出現(xiàn)磁棒吸附鐵粉效果較差，磁棒掉落，鏈條斷裂等問題，造成磁過濾器運行效果不良，影響過濾效果。磁過濾器系統(tǒng)示意圖見圖7。

圖7 乳液箱撇油器系統(tǒng)示意圖（單位：mm）

3）A、B 系統(tǒng)平床磁過濾器利用“霍夫曼效應”，通過使用濾紙，實現(xiàn)臟油—凈油的過濾，主要負責進一步除掉乳化液中的鐵粉及油泥，提供滿足軋制要求的乳液，設備運行一段時間后，出現(xiàn)鏈條變形嚴重，鏈輪損壞等問題，造成平床過濾器故障，影響機組運行。乳液箱撇油器系統(tǒng)示意圖見圖8。

圖8 乳液箱撇油器系統(tǒng)示意圖

4）提供動力的乳液離心泵，主要負責將乳化液轉(zhuǎn)送到乳液箱、磁過濾器、平床過濾器及輸送到軋機機架內(nèi)，設備運行一段時間后，受到乳液的腐蝕嚴重，造成泵軸、葉輪及附件損壞，引發(fā)泵損壞，嚴重時造成機組降速或停車。

3.3.2 乳液過濾系統(tǒng)改進

3.3.2.1 撇油器存在的問題

針對撇油器存在的問題，對撇油器的相關(guān)部件進行改進，主要包括：

1）撇油器皮帶由原來使用的3 mm 厚度改為5 mm厚度，提高皮帶的承載力及運行穩(wěn)定性。

2）改進撇油器配重滾筒及吊環(huán)材質(zhì)，由原來的碳鋼材質(zhì)改為不銹鋼304 材質(zhì)，極大地提高過濾器運行的穩(wěn)定性。

3.3.2.2 磁過濾器存在的問題

針對磁過濾器存在的問題，對磁過濾器的相關(guān)部件進行改進，主要包括：

1）增加磁棒內(nèi)磁環(huán)的數(shù)目及縮小磁環(huán)間距，提高過濾器磁棒的吸附能力。

2）改進磁過濾器鏈條材質(zhì)，由原來的碳鋼材質(zhì)改為不銹鋼304 材質(zhì)，并且將鏈條螺絲孔由圓孔改為長孔，提高過濾器運行的穩(wěn)定性。

3）改進磁過濾器刮板的硬度，并且將刮板工作部位尺寸增加，提高了刮板工作過程中與磁棒的貼合程度，提高刮油效果。

3.3.2.3 平床過濾器存在的問題

針對平床過濾器存在的問題，對平床過濾器的相關(guān)部件進行改進，主要包括：

1）改進刮板鏈條尺寸，增大鏈條滾輪的尺寸，提高承載能力。

2）增加刮板導向鏈輪，提高鏈條在運轉(zhuǎn)過程中的平穩(wěn)性。

3.3.2.4 乳液離心泵損壞的問題

針對乳液離心泵損壞的問題，對相關(guān)部件進行改進，主要將葉輪、泵軸材質(zhì)由原來的碳鋼材質(zhì)改為不銹鋼316L 材質(zhì)，提高乳液泵的抗乳液腐蝕能力。

4 結(jié)語

通過對乳液系統(tǒng)的一系列技術(shù)改進，解決了乳液加熱能力不足、系統(tǒng)運行不穩(wěn)定、乳液潔凈度差、乳液泄露等問題；實現(xiàn)乳液溫度完全滿足工藝要求，乳液過濾系統(tǒng)過濾能力有效提升、運行更加平穩(wěn)，乳液噴淋能力優(yōu)化改進，對改進軋輥及帶鋼的冷卻和潤滑效果、提升帶鋼表面質(zhì)量、降低機組故障率，都起到了實質(zhì)性效果。