一種改進(jìn)型乳化液過濾工藝研究

摘要：介紹了廣西北港新材料有限公司冷軋廠五連軋機(jī)組舊乳化液系統(tǒng)的過濾工藝和主要過濾設(shè)備，提出了能夠上下層乳化液同時(shí)雙循環(huán)過濾的一種改進(jìn)型乳化液過濾新工藝，添加和優(yōu)化了相關(guān)過濾設(shè)備。改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)投入使用6個(gè)月后，其化驗(yàn)指標(biāo)優(yōu)于舊系統(tǒng)，該產(chǎn)線日均工作輥換輥次數(shù)減少約12次，0.7 mm規(guī)格不銹鋼產(chǎn)品的日產(chǎn)量提高約300 t。

關(guān)鍵詞：乳化液；真空過濾器；磁性過濾器；撇油器

中圖分類號：TG335.12" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）21-0086-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.21.021

0" " 引言

乳化液是軋制油加水配制而成的一種水包油型乳狀液體[1]，它在軋機(jī)軋制過程中對輥系和軋制金屬起到冷卻和潤滑的作用。乳化液能帶走軋機(jī)工作產(chǎn)生的大量熱量，確保不銹鋼帶和輥系有合適的工作溫度。乳化液與高溫的軋輥接觸時(shí)，穩(wěn)定的乳化液狀態(tài)被破壞，油水分離，油吸附在不銹鋼帶和軋鋼表面形成一層油膜[2]，避免在軋制過程中工作輥與不銹鋼帶表面直接接觸，在表面造成熱燒傷的質(zhì)量缺陷。乳化液對軋機(jī)能否平穩(wěn)高效軋制起到關(guān)鍵性作用，如果乳化液潔凈度差，乳化液中含有大量顆粒物雜質(zhì)，雜質(zhì)隨著乳化液噴入工作輥輥縫，在軋機(jī)軋制力的作用下，工作輥表面會(huì)被壓出凹坑，受損的工作輥?zhàn)饔迷诓讳P鋼帶表面后，將在其表面形成周期性凸起點(diǎn)狀輥印缺陷。軋機(jī)在軋制過程中會(huì)有大量鐵粉、剝落的氧化皮、碎鋼片、雜油等雜質(zhì)混入乳化液中，影響到乳化液的性能和潔凈度，乳化液系統(tǒng)的過濾工藝和過濾裝置可將乳化液中含有的雜質(zhì)、鐵粉、雜油等過濾出來，保證乳化液的性能和清潔性。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，某新材料公司冷軋廠五連軋機(jī)組2022年日均停機(jī)更換工作輥31次，高頻率地停機(jī)更換工作輥，原因是該公司原設(shè)計(jì)的乳化液過濾工藝和過濾設(shè)備過濾能力較差，乳化液得不到有效過濾，導(dǎo)致乳化液系統(tǒng)雜質(zhì)多，生產(chǎn)過程中軋輥表面容易受損，在不銹鋼帶表面產(chǎn)生點(diǎn)狀工作輥印。頻繁的工作輥更換已經(jīng)嚴(yán)重影響到五連軋機(jī)組的產(chǎn)量和質(zhì)量。為了減少因乳化液雜質(zhì)多導(dǎo)致的工作輥換輥次數(shù)，從而提高五連軋機(jī)組的產(chǎn)量和質(zhì)量，在對原設(shè)計(jì)的乳化液過濾工藝和設(shè)備進(jìn)行分析后，提出了一種新的改進(jìn)型乳化液過濾工藝方案。

1" " 舊乳化液系統(tǒng)過濾工藝

1.1" " 舊乳化液過濾工藝流程

舊乳化液過濾工藝流程：五連軋機(jī)→真空過濾器→第一格油箱（臟油箱）→磁性過濾器→第二格油箱（預(yù)過濾油箱）→撇油器→第三格油箱（凈油箱）→反沖洗→噴射機(jī)架。圖1為舊乳化液系統(tǒng)過濾工藝流程圖。

機(jī)架的乳化液經(jīng)過集油槽進(jìn)行匯集，利用高度差，匯集后的乳化液流入安裝在地下室的真空過濾器進(jìn)行過濾，經(jīng)濾布過濾后的乳化液存儲(chǔ)在真空過濾器的底部。循環(huán)泵將真空過濾器底部過濾后的乳化液抽到乳化液油箱的第一格（臟油箱），重量較大的顆粒物、鐵粉等雜物通過自身重量沉積在第一格箱底。第一格沉淀后的乳化液流經(jīng)安裝在第一格和第二格之間的磁性過磁器，磁性過濾器利用磁棒的磁性將乳化液中的鐵粉吸附帶出乳化液。乳化液流經(jīng)磁性過濾器得到過濾后溢流到乳化液油箱的第二格（預(yù)過濾油箱），第二格安裝有撇油器，撇油器的吸管漂浮在乳化液表面，攔截浮在乳化液表面的雜油，雜油粘附在塑料管道后跟隨管道被帶出乳化液系統(tǒng)。經(jīng)過真空過濾器、磁性過濾器、撇油器的過濾后，乳化液中的雜質(zhì)和雜油得到一定程度的清潔，最后從乳化液油箱的第二格溢流到第三格（凈油箱）。第三格的乳化液通過循環(huán)泵抽經(jīng)反沖洗過濾器后噴射到機(jī)架進(jìn)行冷卻、潤滑作業(yè)，反沖洗過濾器是乳化液噴射到機(jī)架的最后一道過濾設(shè)備。

1.2" " 舊乳化液系統(tǒng)的主要過濾設(shè)備

1）真空過濾器：長15 m×寬2.2 m，正常生產(chǎn)的液位高度控制在20～150 mm，過濾精度15 μm。此真空過濾器從頂部進(jìn)水，底部的一端出水，由于此真空過濾器長，經(jīng)過無紡布過濾后，存儲(chǔ)在真空過濾器底部的乳化液得不到充分流動(dòng)，會(huì)有大量的鐵粉堆積在底部，與乳化液中的軋制油結(jié)合后，重新形成顆粒狀油泥，游離在乳化液中，被循環(huán)泵抽到乳化液油箱。此真空過濾器過濾乳化液的顆粒物后，自身又重新產(chǎn)生顆粒物，是舊乳化液系統(tǒng)的一個(gè)主要缺點(diǎn)。

2）磁性過濾器：舊系統(tǒng)的磁性過濾器為臥式，過濾量為240 m3/h，乳化液從磁性過濾器底部流經(jīng)磁棒后，在過濾器的兩側(cè)流出進(jìn)入第二格油箱，過濾器通過機(jī)械推耙的反復(fù)運(yùn)動(dòng)將磁棒的鐵粉刮落，此推耙反復(fù)運(yùn)行的機(jī)械機(jī)構(gòu)容易磨損和卡阻，導(dǎo)致磁棒上的鐵粉無法刮落脫離乳化液系統(tǒng)。

3）撇油器：此撇油器由一個(gè)環(huán)形塑料浮管和驅(qū)動(dòng)電機(jī)構(gòu)成，浮管漂浮在乳化液表面，電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾輪以夾送方式帶動(dòng)浮管運(yùn)行，浮管吸附乳化液表面的浮油并將其帶出乳化液系統(tǒng)。此撇油器由于浮管是自由漂浮在乳化液表面的，浮油攔截面積小，浮管容易斷裂。

4）反沖洗過濾器：過濾精度為30 μm，此反沖洗的濾芯孔徑較小，容易被小顆粒堵塞，導(dǎo)致噴射到機(jī)架的流量變小，影響輥系的潤滑和冷卻效果。

2" " 改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)過濾工藝

2.1" " 改進(jìn)型乳化液過濾工藝流程

改進(jìn)型乳化液過濾工藝流程：五連軋機(jī)→大顆粒過濾器→第一格油箱（臟油箱）→磁性過濾器→第二格油箱（預(yù)過濾油箱）→撇油器→真空過濾器→第三格油箱（凈油箱）→反沖洗→噴射機(jī)架。圖2為改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)過濾工藝流程圖。

改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)的乳化液通過機(jī)架集油槽集流后，利用高度差流入安裝在乳化液油箱第一格油箱頂上的大顆粒過濾器，大顆粒過濾器主要用于過濾集油槽進(jìn)入的碎鋼片、碎布、大鐵屑等雜物，避免這些大的雜物進(jìn)入乳化液系統(tǒng)，將循環(huán)泵堵塞或?qū)е氯~片被打壞。乳化液經(jīng)過第一道大顆粒過濾器后流入第一格油箱，未過濾掉的顆粒物或比較重的鐵粉、氧化皮等在第一格油箱進(jìn)行沉淀。第一格油箱安裝有立式磁性過濾器，磁性過濾器可以吸附乳化液中的鐵粉，并利用刮片將磁棒上吸附的鐵粉刮落，再從導(dǎo)槽中導(dǎo)出乳化液系統(tǒng)。第一格油箱的乳化液溢流到第二格油箱，第二格油箱安裝有撇油器，撇油器為皮帶式撇油器，可以去除第二格油箱的雜油。第二格油箱的乳化液通過循環(huán)泵抽到真空過濾器，經(jīng)真空過濾器濾布過濾后的乳化液直接流入第三格油箱。第三格油箱的乳化液最終通過乳化液主泵抽經(jīng)反沖洗過濾器后噴射到機(jī)架進(jìn)行作業(yè)。

2.2" " 改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)的主要過濾設(shè)備

1）大顆粒過濾器：大顆粒過濾器的過濾網(wǎng)由孔徑2 mm、厚3 mm的鐵板做成，過濾量為3 500 L/min。大顆粒過濾器過濾后內(nèi)部不存儲(chǔ)乳化液，直接流入乳化液第一格油箱，可以避免在過濾器內(nèi)部積存油泥。

2）磁性過濾器：此磁性過濾器為立式過濾器，兩側(cè)不封堵，過濾量240 m3/h，乳化液流經(jīng)磁棒，磁棒吸附鐵粉后，通過磁棒上的固定刮環(huán)刮除磁棒上的鐵粉，從而將其帶出乳化液系統(tǒng)。

3）皮帶式撇油器：寬500 mm，環(huán)長4 500 mm，工作深度2 m，通過電機(jī)帶動(dòng)皮帶旋轉(zhuǎn)，皮帶表面吸附乳化液系統(tǒng)里的雜油，再通過刮板將皮帶的雜油刮離乳化液系統(tǒng)。

4）真空過濾器：長3.5 m，寬1.5 m，過濾量240 m3/h，過濾精度50 μm。此真空過濾器底部為斜面，底部的乳化液可全部流入第三格油箱，不積存油泥。

5）反沖洗過濾器：過濾精度為50 μm，濾芯孔徑大，不易被油泥堵塞而影響乳化液流量。

3" " 改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)較舊系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

1）改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)增加了大顆粒過濾器，過濾器由鐵網(wǎng)做成，不會(huì)輕易破損，無須更換，碎鋼、碎布、大雜物等不能進(jìn)入乳化液系統(tǒng)。

2）改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)的磁性過濾器為開放型過濾器，不會(huì)因?yàn)榉忾]導(dǎo)致乳化液中的浮油被阻攔在第一格油箱的擋板上，從而增加軋制油消耗。

3）改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)的真空過濾器體積較小，底部不積存乳化液，過濾器底部不會(huì)產(chǎn)生油泥。

4）改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)的撇油器為帶式，可以更好地吸附雜油。

5）改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)的乳化液在進(jìn)入第三格凈油箱前先經(jīng)過真空過濾器過濾，保證了進(jìn)入凈油箱的乳化液是干凈的。

6）改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)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會(huì)產(chǎn)生浮油，油箱底部和液面形成雙向循環(huán)流動(dòng)。

4" " 效果對比

改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)用于5號機(jī)架，舊乳化液B系統(tǒng)繼續(xù)用于4號機(jī)架，使用6個(gè)月后，分別取乳化液樣本進(jìn)行化驗(yàn)，舊系統(tǒng)與改進(jìn)型系統(tǒng)的化驗(yàn)結(jié)果如表1所示，從數(shù)據(jù)可以看出，改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)粘度、鐵粉含量、灰分、電導(dǎo)率、皂化值參數(shù)的化驗(yàn)數(shù)據(jù)均優(yōu)于舊系統(tǒng)。

表2為改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)投入使用前后6個(gè)月，該廠五連軋機(jī)組日均換輥和生產(chǎn)0.7 mm規(guī)格不銹鋼產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)表，從表中可以看出，改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)投入使用后，工作輥換輥減少了約12次/d，產(chǎn)量提升了約300 t/d。

5" " 結(jié)束語

五連軋機(jī)組改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)增加了大顆粒過濾器，改變了乳化液先經(jīng)過真空過濾器過濾再按順序由第一格（臟油箱）逐步溢流到第三格（凈油箱）的傳統(tǒng)過濾工藝，采用了乳化液先經(jīng)過大顆粒過濾器過濾，然后從第一格油箱溢流到第二格油箱，再經(jīng)過真空過濾器過濾后進(jìn)入第三格（凈油箱），第三格油箱的乳化液又可溢流回第二格油箱的上下雙層同時(shí)循環(huán)的新型過濾工藝。經(jīng)效果檢驗(yàn)，改進(jìn)型乳化液系統(tǒng)的乳化液化驗(yàn)指標(biāo)優(yōu)于舊系統(tǒng)，工作輥換輥由原來的31次/d減少到了19次/d，0.7 mm規(guī)格不銹鋼的日產(chǎn)量由1 600 t提升到了約1 900 t，工作效率和經(jīng)濟(jì)效益提升顯著。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 張力，李丹丹，張立，等.乳化液添加劑的類型、作用及發(fā)展趨勢[J].潤滑油，2018，33（1）：30-33.

[2] 崔洪波.乳化液在鋁板帶軋制過程中的重要作用[J].科技致富向?qū)В?013（16）：235.

收稿日期：2024-06-25

作者簡介：韋燕鳳（1992—），女，廣西柳城人，助理工程師，研究方向：不銹鋼軋制工藝。

伍尚仕（1988—），男，廣西欽州人，工程師，研究方向：不銹鋼軋制工藝。