การวิจัยและการประยุกต์ใช้เครื่องกำจัดคราบไขมันสุญญากาศสำหรับพื้นผิวแผ่นและแถบอลูมิเนียม

1 วิธีการขจัดคราบน้ำมันแบบดั้งเดิมบนผิวแผ่นอะลูมิเนียม

นับตั้งแต่มีการนำน้ำมันหล่อลื่นสำหรับโรงรีดมาใช้ในการรีดแผ่นและแถบอลูมิเนียมในยุคแรกๆ ปัญหาเรื่องการขจัดคราบน้ำมันก็ได้เกิดขึ้น จนถึงปัจจุบัน วิธีการขจัดคราบน้ำมันสามารถสรุปได้ดังนี้:

(1) การขจัดคราบน้ำมันด้วยลูกกลิ้งยาง

การขจัดคราบน้ำมันด้วยลูกกลิ้งบีบเป็นวิธีการขจัดคราบน้ำมันที่เก่าแก่ที่สุด ส่วนประกอบหลักคือการใช้ลูกกลิ้งยางด้านบนและด้านล่างบีบเพื่อขจัดน้ำมันบนผิวสายพานให้ได้ผลในการขจัดคราบน้ำมัน โดยทั่วไปแล้ว ยางที่เลือกใช้มักเป็นยางไนไตรล์ชนิดทนน้ำมัน ข้อดีที่ใหญ่ที่สุดของยางคือราคาถูก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากลูกกลิ้งยางเองไม่สามารถดูดซับน้ำมันได้ ข้อเสียที่สำคัญที่สุดคือการบีบน้ำมันออกไม่หมด โดยเฉพาะเมื่อความเร็วของโรงรีดสูง นอกจากนี้ เมื่อมีเศษคมที่ขอบแถบ มักจะเกิดรอยขีดข่วนได้ง่าย และผิวหน้าอาจถูกเจาะด้วยผงโลหะจนทำให้เกิดรอยขีดข่วนบนแถบ

(2) การเป่าด้วยลมอัด

วิธีนี้เป็นวิธีที่ใช้กันมากที่สุดในการผลิตแผ่นโลหะม้วน ปกติจะมีการติดตั้งอุปกรณ์เป่าด้วยมีดลมไว้ที่ด้านออกของโรงรีด โดยหลักการคือใช้อากาศอัดเป่าไล่น้ำมันออกจากผิวแผ่นโลหะ วิธีนี้ยังสามารถใช้งานได้ที่ความเร็วต่ำ แต่เมื่อใช้งานที่ความเร็วสูง เพื่อให้สามารถเป่าล้างน้ำมันที่เกาะอยู่บนผิวแผ่นโลหะได้อย่างหมดจด จำเป็นต้องเพิ่มแรงดันและอัตราการไหลของอากาศ ซึ่งส่งผลให้เกิดละอองน้ำมันขนาดเล็กที่เกาะติดซ้ำมากขึ้น และที่สำคัญกว่านั้นคือทำให้สภาพแวดล้อมการผลิตโดยรวมเกิดมลพิษ

(3) การขจัดคราบน้ำมันด้วยลูกกลิ้งไม่ทอ

ม้วนนี้ทำจากผ้าไม่ถักไม่ทอที่มีโครงสร้างรูพรุนภายในและสามารถดูดซับความชื้นได้ ผลิตครั้งแรกโดยบริษัท 3M ในสหรัฐอเมริกา มักเรียกกันว่า “ม้วนแห่งสหัสวรรษ” แต่เนื่องจากราคาสูงและการบำรุงรักษาที่ไม่สะดวก ทำให้ผู้ผลิตจำนวนมากไม่กล้าลงทุน และผู้ใช้งานก็ยากที่จะนำไปใช้อย่างแพร่หลาย ในประเทศจีน เราได้พัฒนาผลิตภัณฑ์ที่คล้ายคลึงกัน—ม้วนผ้าไม่ถักไม่ทออเนกประสงค์—หลังจากทำงานอย่างหนักมาหลายปี ประสิทธิภาพของมันยอดเยี่ยมไม่แพ้สินค้านำเข้าเลย และราคาก็เป็นที่ยอมรับของผู้ใช้งานอย่างมาก ปัจจุบันได้รับการนำไปใช้โดยผู้ใช้งานจำนวนมากทั้งในและต่างประเทศ และได้รับสิทธิบัตรแบบอรรถประโยชน์ระดับชาติแล้ว

นอกจากวิธีการข้างต้นแล้ว ปัจจุบันยังมีวิธีการขจัดคราบน้ำมันอีกหลากหลาย เช่น การขจัดน้ำมันด้วยแท่งขูดและการขจัดน้ำมันด้วยลูกกลิ้งขนาดเล็ก รวมถึงวิธีการผสมผสานหลายวิธีเข้าด้วยกัน มีวิธีการขจัดคราบน้ำมันที่ได้รับการยอมรับว่าเรียบง่ายและมีประสิทธิภาพ

2 ส่วนประกอบและหลักการทำงานของเครื่องกำจัดน้ำมันรุ่นใหม่

2.1 ส่วนประกอบของเครื่องกำจัดน้ำมันระบบสุญญากาศ

เครื่องกำจัดคราบน้ำมันระบบสุญญากาศประกอบด้วยส่วนสำคัญ 4 ส่วน ดังแสดงในรูปที่ 1

2.2 โครงสร้างและหน้าที่ของลูกกลิ้งแปรงลวดแบบหลายเส้น

ทำจากไนลอน PP6 ลวดไนลอนเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.20 มม. ประกอบด้วยเส้นใยละเอียดหลายร้อยเส้น เมื่อสัมผัสกับแผ่นด้วยแรงกด จะสามารถสร้างพื้นผิวเสียดทานที่เรียบ ไม่ทำให้เกิดรอยขีดข่วนบนผิว และในขณะเดียวกันก็สามารถกำจัดคราบน้ำมันและผงโลหะบนผิวแผ่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดูรูปที่ 2

2.3 หลักการขจัดคราบน้ำมันด้วยระบบสุญญากาศของลูกกลิ้งบีบแบบไม่ทอ

การบีบอัดของลูกกลิ้งยางแบบดั้งเดิมอาศัยความยึดเหนี่ยวอย่างแน่นหนาระหว่างเนื้อยางกับแผ่นเหล็กเป็นหลัก เพื่อบีบให้ของเหลวถูกขับออกจากลูกกลิ้งได้อย่างยากลำบาก ขณะที่ลูกกลิ้งบีบอัดชนิดผ้าไม่ทอจะใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติความพรุนและการดูดซับความชื้นของผ้าไม่ทอได้อย่างเต็มที่ จากภาพที่ 3 จะเห็นว่า เมื่ออยู่ภายใต้แรงกดในระดับหนึ่ง ปริมาตรของตัวลูกกลิ้งจะลดลงและความหนาแน่นจะเพิ่มขึ้น เมื่อลูกกลิ้งหมุน บริเวณที่ถูกบีบอัดจะคืนตัวจนเกิดสภาวะสุญญากาศ ทำให้ของเหลวบนผิวลำเลียงถูกดูดเข้าไปภายในตัวลูกกลิ้ง และเมื่อได้รับแรงกดจากการส่งกำลัง ตัวลูกกลิ้งจะถูกบีบอัดอีกครั้ง ส่งผลให้อากาศและของเหลวภายในถูกขับออกมา ดังแสดงไว้ในภาพที่ 3

รูปที่ 3 แผนผังหลักการของลูกกลิ้งบีบแบบไม่ทอ

ใช้ฟังก์ชันการบีบของม้วนเครื่องบีบผ้าไม่ทอเพื่อบีบคราบน้ำมันส่วนใหญ่ออกจากแถบอลูมิเนียมก่อน หลังจากบีบน้ำมันด้วยม้วนเครื่องบีบผ้าไม่ทอสองม้วนแล้ว ปริมาณน้ำมันที่ตกค้างบนพื้นผิวของแถบสามารถลดลงเหลือประมาณ 600 มก./ม² หลังจากการวัด

3 การวิจัยและพัฒนาเครื่องบีบสุญญากาศสำหรับแถบอลูมิเนียม

เครื่องบีบสุญญากาศเป็นผลิตภัณฑ์ล่าสุดที่ได้รับสิทธิบัตรการประดิษฐ์ซึ่งพัฒนาขึ้นโดยเรา

องค์ประกอบและหลักการทำงานของเครื่องบีบสุญญากาศมีดังต่อไปนี้

(1) ลูกกลิ้งบีบสุญญากาศ

ลูกกลิ้งบีบสุญญากาศทำจากท่อเหล็กกลวง

เมื่อเครื่องทำงาน น้ำมันจะถูกบีบเข้าไปในตัวลูกกลิ้งกลวง ความสะดวกในการใช้งานของลูกกลิ้งสุญญากาศแบบผ้าไม่ทอขึ้นอยู่กับประเด็นต่อไปนี้: ความหนาแน่นและขนาดของการกระจายรูบนแท่งเหล็กกลวง เช่นเดียวกันกับความห่าง; ความหนาและความแข็งของผ้าไม่ทอที่พันรอบลูกกลิ้งโรงงาน หากผ้าหนาและแข็งเกินไป จะทำให้เคลื่อนที่ไม่ได้ หากผ้าบางหรืออ่อนเกินไป จะส่งผลต่ออายุการใช้งานของลูกกลิ้งและหลุดออกได้ง่าย; การเลือกวัสดุผ้าไม่ทอ ผ้าไม่ทอควรมีความสามารถในการดูดซับความชื้นและการทนต่อการเสียดสีที่เพียงพอ

(2) สถานีทำงานสุญญากาศ

จากปัจจัยต่าง ๆ เช่น ความหนาของแผ่นโลหะและความเร็วของโรงรีด ได้มีการออกแบบระบบดูดสุญญากาศ โดยระบบสุญญากาศจะเชื่อมต่อโดยตรงกับข้อต่อแบบหมุนของลูกกลิ้งสุญญากาศ ซึ่งระบบดูดสุญญากาศจะสร้างแรงดันลบอย่างมากให้กับลูกกลิ้งสุญญากาศ ส่งผลให้น้ำมันที่ตกค้างบนผิวลูกกลิ้งถูกดูดเข้าไปในโพรงภายในลูกกลิ้ง และไหลผ่านข้อต่อแบบหมุนเข้าสู่ระบบกรองต่อไป

(3) ระบบหมุนเวียนกรอง

เพื่อประหยัดการใช้เชื้อเพลิง ระบบกรองนี้ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษ น้ำมันที่ดึงออกจากลูกกลิ้งสุญญากาศมีสิ่งเจือปนจำนวนมาก เพื่อไม่ให้สูญเสียทรัพยากรน้ำมันอันมีค่าและลดต้นทุน น้ำมันที่เหลือจากการสกัดจะถูกกรองเอาสิ่งเจือปนออกผ่านระบบกรองที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพนี้ จากนั้นน้ำมันโรงรีดที่ผ่านการกรองแล้วจะถูกนำกลับไปยังถังเก็บน้ำมันโรงรีดเพื่อนำกลับมาใช้หมุนเวียนอย่างต่อเนื่อง

(4) ระบบควบคุม

การออกแบบการควบคุมของชุดบีบสุญญากาศยึดหลักความเรียบง่าย ใช้งานได้จริง และสะดวกในการปฏิบัติงาน ระบบควบคุมใช้เทคโนโลยี PLC ที่ทันสมัยที่สุด ซึ่งสามารถเชื่อมต่อกับแผงควบคุมของโต๊ะทำงานหลักของโรงรีดได้โดยตรง เพื่อการควบคุมโดยตรง

(5) กลไกการเปลี่ยนและบำรุงรักษาลูกกลิ้ง

โครงสร้างของชุดได้รับการปรับให้เหมาะสม มีความสมเหตุสมผลและสะดวกต่อการบำรุงรักษา โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเปลี่ยนลูกกลิ้งทำได้อย่างสะดวกมาก ช่วยประหยัดเวลาอันมีค่าในการผลิตและการบำรุงรักษาได้เป็นอย่างมาก

4 ผลการใช้งานของชุดกำจัดไขมันสุญญากาศสำหรับแถบอลูมิเนียม

ปัจจุบัน หน่วยกำจัดไขมันแบบสุญญากาศถูกนำไปใช้ในโรงงานผลิตโลหะเหล็กจำนวนมาก โดยให้ผลลัพธ์ที่ดี และประสิทธิภาพในการกำจัดไขมันสูงกว่าวิธี传统แบบต่างๆ มาก ได้รับการยกย่องจากผู้ผลิตและผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมอย่างเป็นเอกฉันท์ หลังจากการทดสอบภาคสนาม เมื่อนำไปใช้กับโรงรีดสำเร็จรูป ปริมาณน้ำมันตกค้างอยู่ที่ประมาณ 100 มก./ม.

การพัฒนาหน่วยบีบอัดสุญญากาศให้ประสบความสำเร็จ ได้รับการยกย่องจากผู้เชี่ยวชาญทั้งในและต่างประเทศว่าเป็นผลงานเชิงปฏิวัติในวงการโลหะแผ่น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา หน่วยกำจัดไขมันด้วยระบบสุญญากาศรูปแบบใหม่ยังถูกนำไปใช้ในสายการผลิตเหล็กแผ่นรีดร้อนของโรงงานผลิตแผ่นและแถบอลูมิเนียมขนาดใหญ่ในประเทศจีน และให้ผลการใช้งานที่ดีมาก ผลการเปรียบเทียบระหว่างหน่วยนี้กับวิธีการกำจัดไขมันแบบดั้งเดิมแสดงไว้ในรูปที่ 4

5 สรุป

ในการผลิตแผ่นอะลูมิเนียมรีด กระบวนการกำจัดน้ำมันและของเหลวบนผิวเป็นขั้นตอนที่สำคัญและขาดไม่ได้ เนื่องจากมีผลกระทบอย่างมากต่อคุณภาพพื้นผิว ประสิทธิภาพการผลิต และต้นทุนของแผ่นอะลูมิเนียม ปัจจุบัน ระดับเทคโนโลยียังคงห่างไกลจากมาตรฐานขั้นสูงของต่างประเทศ หน่วยกำจัดคราบน้ำมันแบบสุญญากาศรุ่นใหม่ที่พัฒนาโดย Engineered Industries Limited มีคุณสมบัติเด่นหลายประการ นับเป็นความก้าวหน้าเชิงปฏิวัติในด้านการทำความสะอาดพื้นผิวของแผ่นและแถบอลูมิเนียม และควรค่าแก่การนำไปใช้งานอย่างแพร่หลาย