中天鋼鐵淮安新材料項(xiàng)目潤(rùn)滑站系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及工作流程技術(shù)應(yīng)用

LUBRICATIONSTATIONSYSTEMSCHEMEDESIGN ANDWORKFLOWTECHNOLOGYAPPLICATION FORZHONGTIANSTEEL'SHUAI'ANNEWMATERIAL PROJECT

TanWenpeng Wu Liming Li Xiongfei Xu Jialu （Zhongtian Iron and Steel Group （Huai'an） New Materials Co.，Ltd. Huai'an ，China）

Abstract：Inthe productionand manufacturing of stee cord，multiple special production processesare required from rawmaterialwirerodtofinishedstelcord.Duringthisprocess，lubricationisparticularlyimportantfortheproduction of yellow wireto cord steel wire.Through practical analysis，it has been foundthat poorlubrication during thedrawing processcan lead to serious quality issues such as broken wires，surface cracks，uneven thickness，and damage to the surface coating.Theresults indicate thatbycirculating and maintaining the wet drawing lubricantthrough alubrication stationsystem，the service lifeof the lubricantcan be effectively extended.Thecontinuous improvementof product lubrication efect is notonly beneficial for processqualitycontrol but also significantly enhances product qualityduring the production process.

Keywords：steel cord；drawing；lubrication；wire breakage；quality

0前言

汽車的發(fā)明是人類文明進(jìn)步的重要標(biāo)志，而作為汽車上唯一與地面直接接觸的部件，輪胎質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到汽車能否實(shí)現(xiàn)它被發(fā)明的價(jià)值。

輪胎最初的制造，可以追溯到約4000年以前，那時(shí)的人們開(kāi)始用皮革或者樹(shù)木作為原料，制作成車輪。時(shí)至今日，在科技高度發(fā)達(dá)的今天，內(nèi)置鋼簾線的橡膠輪胎，已廣泛用于各種車輛和機(jī)械裝備，通常會(huì)將輪胎裝配于輪轂上，其能很好的支承車身，緩沖外界沖擊，實(shí)現(xiàn)與路面的接觸并保證車輛的行駛性能。且在復(fù)雜和苛刻的條件下，輪胎在行駛時(shí)承受著各種變形、負(fù)荷以及高低溫作用。因此，輪胎必須具有較高的承載性能、牽引性能、緩沖性能。同時(shí)，輪胎還需滿足汽車的舒適性、操控穩(wěn)定性、動(dòng)力性。正是由于橡膠輪胎與鋼簾線的完美結(jié)合，從而達(dá)到了人們對(duì)汽車輪胎使用經(jīng)濟(jì)、耐用、便捷、安全可靠等諸多要求，使得輪胎產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展并大量生產(chǎn)制造，這同時(shí)也需要大量鋼簾線做為其配套產(chǎn)品。

1工程概況

中天鋼鐵淮安新材料年產(chǎn)150萬(wàn)t超高強(qiáng)精品鋼簾線，專注于超高強(qiáng)度和特高強(qiáng)度鋼簾線的生產(chǎn)，主導(dǎo)國(guó)內(nèi)外高端產(chǎn)品市場(chǎng)，計(jì)劃總投資202億元，占地面積2802畝，總建筑面積142萬(wàn) m² ，規(guī)劃建設(shè)6個(gè)生產(chǎn)分廠和研發(fā)中心等，并于2022年6月開(kāi)工建設(shè)，項(xiàng)目地點(diǎn)位于江蘇省淮安市淮陰區(qū)。

以中天鋼鐵淮安新材料超高強(qiáng)精品鋼簾線項(xiàng)目潤(rùn)滑站系統(tǒng)工程為例，本項(xiàng)目潤(rùn)滑站系統(tǒng)由供液系統(tǒng)、回液系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)等三大系統(tǒng)組成，附加電氣控制系統(tǒng)以及廢潤(rùn)滑液處理系統(tǒng)協(xié)助運(yùn)行，從案例角度闡述各系統(tǒng)工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)鋼簾線在生產(chǎn)拉拔過(guò)程中，得到充分而有效的潤(rùn)滑作用，從而得到高質(zhì)量的鋼簾線產(chǎn)品。

2潤(rùn)滑站的設(shè)計(jì)方案及制作安裝

2.1設(shè)計(jì)方案內(nèi)容

本潤(rùn)滑站系統(tǒng)主要服務(wù)于近2200臺(tái)鋼簾線濕拉工藝設(shè)備。這里首先簡(jiǎn)要敘述一下濕拉工藝，濕拉是指在濕潤(rùn)狀態(tài)下（潤(rùn)滑液）借助模子將鋼絲帶滑動(dòng)多模連續(xù)拉拔的過(guò)程，使半成品黃絲（圖1）浸泡在充滿潤(rùn)滑液的濕拉設(shè)備的腔體內(nèi)（圖2）進(jìn)行多道次拉拔。這里專指電鍍黃銅絲拉拔至成品簾線所需要的直徑單絲的拉拔工藝。

濕拉工藝流程為：放線 $$ 拉絲 $$ （預(yù)變形） $$ 下盤。

作為保證濕拉工藝的三大要素之一，濕拉潤(rùn)滑液在模子和鋼絲之間形成連續(xù)或者不連續(xù)的薄膜，隔離模子與鋼絲，從而避免兩種金屬直接接觸，減少摩擦和磨損，起到潤(rùn)滑作用。

另外，鋼絲與拉絲模的拉拔過(guò)程會(huì)產(chǎn)生很高的摩擦力和熱量，濕拉潤(rùn)滑液還具有冷卻和清洗鋼絲表面作用，潤(rùn)滑液中的部分成分殘留在鋼絲表面，調(diào)整鋼絲表面狀態(tài)，減小鋼絲在捻制時(shí)的摩擦力，保證鋼絲與橡膠的黏合力。

本潤(rùn)滑站（圖3）分為供液系統(tǒng)、回液系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)以及潤(rùn)滑液處理系統(tǒng)。主要由6臺(tái)新液制備儲(chǔ)存罐、6臺(tái) 30L 和 100L 計(jì)量罐、18個(gè)80m³ 沉淀池、2臺(tái) 80m³ 潤(rùn)滑液儲(chǔ)罐、20臺(tái)1006kW 板式換熱器、18個(gè)銅沉淀器、12臺(tái)設(shè)計(jì)流量 400m³/h 冷卻塔、操作鋼平臺(tái)、潤(rùn)滑液管道（孔網(wǎng)鋼帶/不銹鋼）、冷卻水管道以及各類泵、閥門管件組成。

2.2方案技術(shù)特點(diǎn)

由于該項(xiàng)目在設(shè)計(jì)前期配合廠房建設(shè)進(jìn)行了通盤考慮，并學(xué)習(xí)借鑒了先進(jìn)的潤(rùn)滑設(shè)計(jì)理念，因此，在潤(rùn)滑站建設(shè)實(shí)施階段采用了更全面和合理的制作安裝方案，具體技術(shù)特點(diǎn)表現(xiàn)在五個(gè)方面：

1）潤(rùn)滑站專業(yè)涉及面廣：機(jī)械專業(yè)、給排水專業(yè)以及環(huán)保專業(yè)。2）耐腐蝕材料的使用：罐體采用304不銹鋼板制作，站外管道采用孔網(wǎng)鋼帶管，站內(nèi)管道采用不銹鋼管，銅沉淀器為PPH板。3）潤(rùn)滑效率高：潤(rùn)滑液冷卻速度快，循環(huán)使用次數(shù)多，使用周期長(zhǎng)。4）接頭設(shè)計(jì)：潤(rùn)滑液流量均勻，采用熱熔連接，連接處無(wú)凹凸節(jié)點(diǎn)和死角。5）污泥池清理為廢液坑里廢潤(rùn)滑液和污泥泵送至廢潤(rùn)滑液處理間設(shè)備處理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

2.3潤(rùn)滑站制作安裝

由于潤(rùn)滑液具有腐蝕性，首先要求廠房設(shè)計(jì)時(shí)增加潤(rùn)滑站地面防腐作業(yè)。現(xiàn)場(chǎng)沉淀池框架的拼裝焊接，在場(chǎng)外制作完成后整體移至場(chǎng)內(nèi)與地面地腳螺栓固定，沉淀池為不銹鋼板，在框架上拼接焊接而成，完成后進(jìn)行蓄水試驗(yàn)。其余設(shè)備主要為外購(gòu)件，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行各管路的接通。

安裝完成后，首先需通過(guò)各單體設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)單機(jī)測(cè)試及功能測(cè)試，測(cè)試合格后，再進(jìn)行無(wú)負(fù)荷聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)及調(diào)試，調(diào)試測(cè)試過(guò)程中，各系統(tǒng)管路不應(yīng)有漏氣，漏水，管路不暢以及壓力下降等情況。

3潤(rùn)滑站供液系統(tǒng)工作要求

3.1新液的制備及設(shè)備要求

外購(gòu)的潤(rùn)滑液原液需要與工業(yè)純水進(jìn)行一定比例調(diào)配，添加所需化學(xué)試劑，配置完成初始新液。將初始新液泵送至新液制備罐（圖4）內(nèi)，采用下軸式3翼螺旋槳攪拌均勻且充分混合，攪拌軸轉(zhuǎn)速為 80～110rpm ，攪拌器材料選用316不銹鋼，由于潤(rùn)滑液呈弱堿性，需到達(dá)一定防腐要求。軸承采用永久潤(rùn)滑免維護(hù)封閉軸承，使用壽命不小于10萬(wàn)小時(shí)，電機(jī)功率為 1.1kW ，頻率 50Hz ，防護(hù)等級(jí)IP55，絕緣等級(jí)F級(jí)且應(yīng)當(dāng)符合國(guó)內(nèi)有關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2供液系統(tǒng)工作

供液系統(tǒng)工作流程：新液制備罐 $$ 新液儲(chǔ)罐 $$ 沉淀池 $$ 板式換熱器 $$ 濕拉設(shè)備機(jī)臺(tái)。供液系統(tǒng)站內(nèi)管路采用不銹鋼管道，接頭處為焊接連接。站外管路采用孔網(wǎng)鋼帶管，接頭處為熱熔連接，保證管道內(nèi)無(wú)凹凸或者死角，沒(méi)有殘留，潤(rùn)滑液通過(guò)均勻且通暢。供液管道為架空連接，從潤(rùn)滑站對(duì)應(yīng)沉淀池接入對(duì)應(yīng)濕拉設(shè)備機(jī)臺(tái)，濕拉機(jī)臺(tái)上口潤(rùn)滑液進(jìn)，下口潤(rùn)滑液出。

制備完成的潤(rùn)滑液新液原液通過(guò)泵送至相對(duì)應(yīng)的沉淀池后，與沉淀池老液混合，可得到理想潤(rùn)滑效果的中期潤(rùn)滑液。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的物理沉淀后，將原先潤(rùn)滑液中的金屬與細(xì)微雜物與所需潤(rùn)滑液分離，經(jīng)循環(huán)泵從沉淀池打出，開(kāi)始潤(rùn)滑液的循環(huán)使用過(guò)程。由于濕拉工藝中鋼絲的拉拔過(guò)程會(huì)產(chǎn)生很高的熱量，會(huì)將潤(rùn)滑液加熱至 46°C 左右，而潤(rùn)滑液最佳的潤(rùn)滑效果溫度為 40±2°C ，所以潤(rùn)滑液從沉淀池泵送首先會(huì)經(jīng)過(guò)板式換熱器進(jìn)行降溫，通過(guò)換熱器的潤(rùn)滑液溫度約為 35^qC 左右，然后經(jīng)過(guò)孔網(wǎng)鋼帶管道送至對(duì)應(yīng)濕拉設(shè)備端，途徑熱量損耗約為 1.5^°C ，用于濕拉設(shè)備工作潤(rùn)滑。其中，供液系統(tǒng)管道所用換熱器為板式換熱器（圖5），散熱板片與接頭材質(zhì)為316L不銹鋼，板片形狀為人形波紋狀，板片厚度 0.4～0.8mm ，設(shè)計(jì)溫度 -20～150^°C 設(shè)計(jì)壓力 2.5MPa ，換熱系數(shù)1100W/（ m²?c ），換熱效率約達(dá)到 81% 。

3.3 回液系統(tǒng)工作

回液系統(tǒng)工作流程：濕拉設(shè)備機(jī)臺(tái) $$ 管道次地溝 $$ 管道主地溝 $$ 回液池 $$ 沉淀池?；匾合到y(tǒng)管路采用孔網(wǎng)鋼帶管，接頭處為熱熔連接，保證管道內(nèi)無(wú)凹凸或者死角，沒(méi)有殘留，潤(rùn)滑液通過(guò)均勻且通暢?；匾汗艿冷佋O(shè)在車間預(yù)留地溝中，從對(duì)應(yīng)濕拉設(shè)備機(jī)臺(tái)匯入支管，最終在匯人主管后接人潤(rùn)滑站回液池，經(jīng)回液池泵送回對(duì)應(yīng)的沉淀池

濕拉設(shè)備機(jī)臺(tái)在腔體內(nèi)多道次拉拔過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量會(huì)使?jié)櫥簻囟壬撸忆摻z表面不可避免的會(huì)有前道工序（鍍銅、鍍鋅）粉末脫落混合在潤(rùn)滑液里，所以濕拉機(jī)臺(tái)潤(rùn)滑液在使用一定時(shí)間后需要將腔體內(nèi)的潤(rùn)滑液循環(huán)更換。這時(shí)數(shù)量眾多的濕拉設(shè)備機(jī)臺(tái)會(huì)通過(guò)潤(rùn)滑液出口經(jīng)過(guò)支管將含有銅鋅金屬雜質(zhì)，溫度約為 46°C 的潤(rùn)滑液在經(jīng)過(guò)主管排入回液池?；匾撼貎?nèi)的潤(rùn)滑液在通過(guò)循環(huán)泵送至對(duì)應(yīng)沉淀池，周而復(fù)始，如供液系統(tǒng)一樣循環(huán)往復(fù)工作。通過(guò)物理沉淀后再將潤(rùn)滑液泵送至換熱器和銅過(guò)濾器。其中，回液系統(tǒng)所用銅過(guò)濾器主體為PPH材質(zhì)焊接而成，槽體插入不銹鋼板，工作原理為利用電鍍將銅吸附至不銹鋼板上易于清理。

3.4冷卻水系統(tǒng)工作

冷卻水循環(huán)工作流程為：蓄水池 $$ 板式換熱器$$ 冷卻塔 $$ 蓄水池。冷卻水系統(tǒng)管路為碳鋼鍍鋅管道，管道采用焊接連。本潤(rùn)滑站配套建設(shè)容積約1500m³ 蓄水池以及循環(huán)水泵房（圖6），用于濕拉設(shè)備工作使?jié)櫥簻囟壬叩臒崃拷粨Q。蓄水池首次使用前，需要先將蓄水池沖洗干凈，清理部分遺留雜物，將工業(yè)凈水注入蓄水池并按要求做蓄水試驗(yàn)，確保墻體及穿墻管路等無(wú)任何滲漏，定期加入除草劑（正磷酸鹽）。常溫加入至蓄水池的工業(yè)凈水，每臺(tái)循環(huán)泵送至對(duì)應(yīng)板式換熱器，工作狀態(tài)為：潤(rùn)滑液實(shí)際流量約 180m³/h ，溫度約 40.5°C 進(jìn) 34.5°C 出，冷卻水實(shí)際流量約 218m³/h ，水溫約 32^°C 進(jìn) 36^°C 出，達(dá)到冷熱平衡交換。 36^°C 的冷卻水再泵送至屋面冷卻塔，經(jīng)過(guò)風(fēng)冷作用后，使冷卻水溫度再次降至 32^°C 左右，回到蓄水池再次循環(huán)工作。換言之，蓄水池工作理想狀態(tài)保持32^°C 左右恒溫。需要指出的是，在冬季平均氣溫達(dá)到 -2^°C 季節(jié)，可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)關(guān)閉冷卻塔風(fēng)扇，使冷卻水自然冷卻至需要溫度。其中，冷卻塔（圖7）采用現(xiàn)場(chǎng)組裝制作，功率 1510kW ，實(shí)際流量約 327m³/h ，水溫約 36^°C 進(jìn) 32^°C 出。

4潤(rùn)滑系統(tǒng)調(diào)試驗(yàn)收及運(yùn)行

4.1 系統(tǒng)調(diào)試

整個(gè)潤(rùn)滑站系統(tǒng)安裝完畢，應(yīng)首先進(jìn)行蓄水池、沉淀池、制備罐等設(shè)備組件的盛水試漏試驗(yàn)，預(yù)先隔離設(shè)備，進(jìn)行各管道的吹掃清潔，將預(yù)留接口進(jìn)行盲板臨時(shí)封堵，進(jìn)行壓力試驗(yàn)，通水加壓至6bar ，保壓時(shí)間約 2h 。

4.2 試運(yùn)行與運(yùn)行

各系統(tǒng)吹掃完畢，保壓合格，進(jìn)行單體設(shè)備調(diào)試，如沉淀池刮泥板組件調(diào)試，新液制備罐攪拌組件調(diào)試等，最后進(jìn)行所有設(shè)備為期2天的聯(lián)動(dòng)調(diào)試，待所有數(shù)據(jù)符合工程安裝設(shè)計(jì)要求，各相關(guān)專業(yè)人員確認(rèn)聯(lián)合驗(yàn)收通過(guò)，即潤(rùn)滑站系統(tǒng)可正式投入運(yùn)行。

5 總結(jié)與展望

中天鋼鐵淮安新材料項(xiàng)目潤(rùn)滑站系統(tǒng)工程，通過(guò)采用超前的設(shè)計(jì)方案及完善的工作流程配合生產(chǎn)制造工藝所需，極大體現(xiàn)了該系統(tǒng)作為生產(chǎn)工藝輔助功能的重要一環(huán)，有效的保障了濕拉工序產(chǎn)品質(zhì)量、縮短了潤(rùn)滑液循環(huán)工作時(shí)間、增加了潤(rùn)滑液循環(huán)使用壽命，節(jié)省了生產(chǎn)制造成本，有效提升了工程項(xiàng)目的價(jià)值。傳統(tǒng)的鋼簾線潤(rùn)滑系統(tǒng)行業(yè)以往存在潤(rùn)滑液變質(zhì)快、溫度難以控制、自動(dòng)化程度低等方面不足，而本潤(rùn)滑系統(tǒng)工程的順利投用以及該解決方案對(duì)鋼簾線乃至同類加工制造行業(yè)意義重大。

從目前運(yùn)行結(jié)果來(lái)看，本潤(rùn)滑站系統(tǒng)是一種非常實(shí)用且合理的行業(yè)解決方案，有助于克服行業(yè)目前存在的實(shí)際問(wèn)題，突破國(guó)外技術(shù)壁壘，打破技術(shù)封鎖和瓶頸，大力推動(dòng)國(guó)內(nèi)機(jī)械設(shè)備潤(rùn)滑技術(shù)的快速發(fā)展。

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