1 Традиционный метод обезжиривания поверхности алюминиевой ленты
С момента внедрения смазочно-охлаждающей жидкости в процессе прокатки металлических листов и полос возникла проблема обезжиривания. На сегодняшний день методы обезжиривания можно свести к следующему:
(1) Обезжиривание с помощью резинового валка
Обезжиривание с помощью сдавливающего валка — наиболее примитивный метод. Его суть заключается в том, чтобы верхний и нижний резиновые валки сдавливали ленту, удаляя масло с её поверхности и таким образом обеспечивая обезжиривание. В качестве материала для валков обычно используется маслостойкая нитриловая резина. Главное преимущество резины — её низкая стоимость. Однако, поскольку сама резина не способна впитывать масло, её основной недостаток состоит в том, что масло удаляется не полностью, особенно при высоких скоростях прокатки; кроме того, при наличии заусенцев на кромках ленты резиновый валок легко царапает поверхность, оставляя металлическую пыль и вызывая появление царапин.
(2) Очистка сжатым воздухом
Этот метод является наиболее распространённым при производстве лент. На выходе из прокатного стана обычно устанавливается устройство очистки воздушным ножом. Принцип его работы заключается в удалении масла с поверхности ленты с помощью струи сжатого воздуха. При низких скоростях этот метод остаётся эффективным. Однако при высоких скоростях для удаления масла, прилипшего к поверхности ленты, необходимо повышать давление и расход воздуха, что приводит к образованию более крупных масляных аэрозолей и, что ещё важнее, загрязняет всю производственную среду.
(3) Обезжиривание с помощью нетканого валка
Валок изготавливается из нетканого материала с пористой внутренней структурой и хорошими впитывающими свойствами. Первоначально он был разработан компанией 3M в США и широко известен как «Миллениум-валок», однако из‑за высокой стоимости и сложностей в обслуживании многие производители отказываются от его применения, и пользователям трудно массово внедрять такие решения. В Китае после многолетних исследований был разработан аналогичный продукт — многофункциональный нетканый валок. По своим характеристикам он ничем не уступает импортным изделиям, а цена вполне приемлема для потребителей. Он уже применяется многими предприятиями как внутри страны, так и за рубежом и получил национальные патенты на полезную модель.
2 Состав и принцип работы нового устройства для удаления масла
2.1 Состав вакуумного устройства для удаления масла
Вакуумное устройство для обезжиривания состоит главным образом из четырёх частей, как показано на рисунке 1.
2.2 Конструкция и функции многопроволочного щёточного валка
Изготовлен из нейлона PP6; каждый нейлоновый провод диаметром 1,20 мм содержит сотни тонких волокон. При плотном контакте с лентой он образует плоскую трущуюся поверхность, которая не царапает её, одновременно эффективно удаляя масло и металлическую пыль с поверхности, см. рисунок 2.
2.3 Принцип вакуумного обезжиривания с помощью нетканого сдавливающего валка
Традиционный резиновый валок удаляет жидкость исключительно за счёт плотного сцепления между резиной и стальной поверхностью, что позволяет лишь частично отжать масло. Нетканый сдавливающий валок в полной мере использует пористость и влаговпитывающие свойства материала. Как видно из рисунка 3, под определённым давлением объём валка уменьшается, а плотность увеличивается. При вращении валка сжатая часть расправляется, создавая вакуумное состояние, и жидкость с поверхности ленты всасывается внутрь валка. Под действием силы трения валок снова сжимается, и воздух вместе с жидкостью выталкивается наружу, как показано на рисунке 3.
Рисунок 3. Принцип действия нетканого сдавливающего валка
С помощью сдавливающей функции нетканого валка сначала удаляется большая часть масляных пятен с ленты. После двух проходов через нетканые валки остаточное количество масла на поверхности ленты снижается примерно до 600 мг/м², согласно замерам.
3 Разработка вакуумного сдавливающего устройства для алюминиевой ленты
Вакуумный сдавливающий аппарат — новейший продукт, получивший патент на изобретение, разработанный нашей компанией.
Состав и принцип работы вакуумного сдавливающего аппарата следующие.
(1) Вакуумный сдавливающий валок
Вакуумный сдавливающий валок представляет собой полую стальную трубу.
Во время работы устройства масло отжимается внутрь полого корпуса валка. Эффективность использования вакуумного нетканого валка зависит от следующих факторов: плотности и размера отверстий в полой стальной трубе — слишком редкие отверстия не обеспечивают достаточной эффективности; толщины и жёсткости нетканого материала на валке — слишком толстая и жёсткая ткань не деформируется, а слишком тонкая или мягкая быстро изнашивается и может отрываться; выбор материала нетканого покрытия: материал должен обладать достаточной влаговпитывающей способностью и износостойкостью.
(2) Вакуумная рабочая станция
В зависимости от толщины ленты и скорости прокатного стана проектируется система вакуумного всасывания. Вакуумная система напрямую соединена с поворотным шарниром вакуумного валка и создаёт мощное разрежение, благодаря которому остатки масла с поверхности ленты отсасываются в полость валка, а затем через поворотный шарнир поступают в систему фильтрации.
(3) Фильтрующая циркуляционная система
Для экономии расхода масла эта фильтрующая система разработана специально. Масло, откачиваемое из вакуумного валка, содержит значительное количество примесей. Чтобы не терять ценные ресурсы и снизить затраты, остаточное масло проходит через эту точную и эффективную систему фильтрации, после чего очищенное масло возвращается в бак смазочно‑охлаждающей жидкости для повторного использования.
(4) Система управления
Управление вакуумным сдавливающим устройством спроектировано с учётом простоты, практичности и удобства эксплуатации. В качестве системы управления используется передовая технология ПЛК, которая может быть напрямую подключена к панели главного рабочего стола прокатного стана для прямого контроля.
(5) Механизм замены и обслуживания валков
Конструкция устройства оптимизирована, удобна и проста в обслуживании; особенно легко осуществляется замена валков, что значительно экономит ценное время производства и технического обслуживания.
4 Эффект применения вакуумного устройства для обезжиривания алюминиевой ленты
В настоящее время вакуумное устройство для обезжиривания применяется на многих предприятиях по производству чёрных металлов и демонстрирует отличные результаты: степень обезжиривания значительно превосходит все традиционные методы, что единогласно признаётся производителями и экспертами отрасли. После испытаний на месте эксплуатации, применённое на отделочном стане, устройство обеспечивает остаточное содержание масла около 100 мг/м².
Успешная разработка вакуумного сдавливающего устройства рассматривается отечественными и зарубежными экспертами как революционное достижение в области обработки листового металла. В последние годы новый тип вакуумного устройства для обезжиривания также внедрён на линиях горячей прокатки крупных предприятий по производству алюминиевых листов и лент в Китае, где его эффективность оценивается очень высоко. Результаты сравнения с традиционным методом обезжиривания представлены на рисунке 4.
5 Заключение
В процессе прокатки алюминиевой ленты удаление масла и других жидкостей с поверхности является неотъемлемой и крайне важной операцией, поскольку она существенно влияет на качество поверхности, производительность и себестоимость продукции. В настоящее время по этому показателю всё ещё существует значительный разрыв с передовым уровнем зарубежных технологий. Новое вакуумное устройство для обезжиривания, разработанное компанией Engineered Industries Limited, обладает целым рядом выдающихся характеристик. Это революционное достижение в сфере очистки поверхностей листов и лент, заслуживающее широкого распространения и применения.
