Ứng dụng con lăn Mill Rolls 3M trên máy bôi dầu của thép cán nguội

Lời nói đầu

Dây chuyền sản xuất cuộn tẩy axit cán nóng của Nhà máy Cán nguội Công ty TNHH Gang thép và Vanadi Tân Phàn Chi Hoa đã được hoàn thành và đưa vào vận hành năm 2004. Theo kế hoạch tổng thể của Tập đoàn Gang thép Phàn Chi Hoa, một tổ hợp máy cán đơn đã được xây dựng tại chi nhánh Thành Đô vào năm 2006. Cuộn thép nguyên liệu của máy này sẽ do dây chuyền sản xuất cuộn tẩy axit cán nóng của Nhà máy Cán nguội Tập đoàn Gang thép Phàn Chi Hoa cung cấp. Sản phẩm của tổ hợp này cần sử dụng dầu cán để chống gỉ, nhằm đảm bảo tương thích với nhũ tương cán trong các công đoạn tiếp theo. Tổ hợp này có một thiết bị bôi dầu tĩnh điện ban đầu và một thiết bị bôi dầu con lăn. Do thiết bị bôi dầu tĩnh điện không hiệu quả trong việc phủ dầu cán, nên thiết bị bôi dầu con lăn ban đầu được lấy từ tổ hợp liên hợp cán axit của nhà máy. Hiệu suất của thiết bị đang tạm ngừng hoạt động trong dự án cải tạo không đáp ứng được yêu cầu sản xuất. Vì lý do này, một con lăn cán 3M, một sản phẩm công nghệ cao với hiệu suất vượt trội, đã được sử dụng để cải tạo máy bôi dầu con lăn ban đầu.

Các vấn đề tồn tại của máy bôi dầu con lăn ban đầu

Nguyên lý cấu tạo của máy phun dầu con lăn được thể hiện trong Hình 1.

Khi máy bôi dầu được đưa vào sử dụng, bộ con lăn phía trên được ép xuống, còn bộ con lăn phía dưới được nâng lên, tạo thành một góc quấn nhất định giữa dải thép và con lăn bôi dầu. Cả con lăn bôi dầu và con lăn nhúng dầu đều là các con lăn bị động, được dẫn động bởi dải thép. Thiết bị phun dầu phun dầu từ hệ thống bôi trơn lên con lăn bôi dầu; bằng cách ép lẫn nhau, con lăn bôi dầu truyền dầu sang con lăn nhúng dầu; sau đó, con lăn nhúng dầu phủ đều dầu lên dải thép. Lượng dầu thừa được thu gom bởi bể chứa và chảy về bể thu hồi.

Sau khi cải tạo tổ hợp cán axit, các yêu cầu về hiệu suất kỹ thuật của máy phun dầu đã được nâng cao. Các thông số cụ thể được trình bày trong Bảng 1.

Trước khi cải tạo tổ hợp cán axit, để ngăn ngừa các khuyết tật màng dầu không đều trên bề mặt thép tấm, thiết bị phun nhiên liệu của máy phun dầu đã được sửa đổi. Chất lỏng có thể được phun đều hơn lên con lăn bôi dầu, từ đó giải quyết vấn đề thiếu dầu cục bộ. Tuy nhiên, máy bôi dầu vẫn còn những vấn đề sau:

1. Chiều rộng sản phẩm chưa đủ: chiều rộng tối đa của sản phẩm trước đây là 1150mm; sau khi cải tạo, chiều rộng tối đa của thép dải thành phẩm cần đạt 1300mm.
2. Duy trì bảo dưỡng gặp nhiều khó khăn: Trong đơn vị này, có một máy cắt đĩa ở phía trước máy bôi dầu để cắt tỉa dải thép nhằm hoàn thiện chiều rộng theo chiều dài. Mép của dải thép sau khi được cắt tỉa thường có ba via, điều này sẽ làm hỏng con lăn bôi dầu. Con lăn bôi dầu là loại con lăn bằng nỉ, rất dễ bị mép dải thép cắt vào, dẫn đến tình trạng xơ vải và bở ra. Vì vậy, cần phải thay thế thường xuyên và thời gian bảo dưỡng ngắn.
3. Lượng dầu bôi khó kiểm soát: do việc bôi dầu không đều, người ta phải tăng lượng dầu để tránh tình trạng thiếu dầu cục bộ, dẫn đến lớp dầu ở một số khu vực quá dày, ảnh hưởng đến quá trình đóng gói và làm tiêu hao nhiều dầu.
4. Hệ thống bôi trơn ban đầu gặp sự cố, hệ thống điều khiển có độ chính xác thấp và rất khó tìm mua phụ tùng thay thế để bảo trì.
   Có thể thấy rằng máy bôi dầu ban đầu không đáp ứng được nhu cầu sản xuất sau khi cải tạo dây chuyền cuộn cán nóng tẩy gỉ và cần phải được cải tạo.

Cải tạo

Con lăn bôi dầu là bộ phận quan trọng của máy bôi dầu. Để nâng cao chất lượng bôi dầu và kéo dài tuổi thọ của con lăn bôi dầu, người ta sử dụng con lăn 3M millennium. Ngoài ra, do chiều rộng dải thép tăng lên, chiều rộng của tủ phủ dầu ban đầu, chiều dài của các con lăn phủ dầu trên và dưới, chiều dài của con lăn nhúng dầu và chiều dài của thiết bị phun dầu cần được tăng lên; hệ thống bôi trơn thủy lực và các đường ống khác cần được cấu hình lại, đồng thời hệ thống bôi trơn phủ dầu và hệ thống điều khiển theo chu kỳ đều cần được thiết kế và chế tạo lại. Chi tiết như sau:

Con lăn bôi dầu trên và dưới

Con lăn bôi dầu là trọng tâm của quá trình chuyển đổi này. Vì con lăn nỉ ban đầu có tuổi thọ ngắn và lượng dầu khó kiểm soát, nên chi phí sản xuất cũng như chi phí thiết bị đều cao, do đó không phù hợp để tiếp tục sử dụng. Thay vào đó, sử dụng đặc biệt sản phẩm công nghệ cao với hiệu suất vượt trội – con lăn 3M millennium.
Hiệu suất của sản phẩm như sau:

1. Nó được cấu tạo từ các sợi vải không dệt có độ bền cao. Dưới điều kiện nhiệt độ, độ ẩm và áp suất nhất định, phần bị cắt có khả năng tự liền. Cấu trúc vải không dệt xốp của nó có khả năng thấm nước và thấm dầu ở một mức độ nhất định. Dầu có thể được phủ gián tiếp lên cuộn dây bằng phương pháp ép đùn, và lượng màng dầu cần thiết có thể được kiểm soát thông qua mật độ của con lăn nghìn năm, áp lực kẹp và tốc độ cuộn dây. Do đó, hiệu quả bôi dầu và hấp thụ bề mặt cuộn dây tốt hơn so với các loại con lăn cao su và con lăn nỉ truyền thống.
2. Có cấu trúc xốp, bụi bẩn có thể thâm nhập vào bên trong cấu trúc vải không dệt với một lượng nhỏ, nhờ đó giảm được các vết xước và ô nhiễm gây ra cho cuộn dây.
3. Nó sở hữu hệ số ma sát cao, điều mà các loại con lăn cao su, con lăn thép và con lăn nỉ truyền thống không thể sánh được. Tính năng này cung cấp đủ lực ma sát để ngăn chặn hiệu quả tình trạng trượt của con lăn và tránh các vết xước thứ cấp trên bề mặt cuộn dây.
   Bảng 2 thể hiện so sánh hiệu suất giữa con lăn 3M millennium và con lăn cao su cũng như con lăn nỉ truyền thống.
   Các thông số kỹ thuật của con lăn 3M millennium được sử dụng trong lần chuyển đổi này được trình bày trong Bảng 3.

Hệ thống bôi trơn phủ dầu mới chế tạo

Hệ thống bôi trơn ban đầu đã hỏng do thời gian sử dụng lâu dài và cần được thiết kế lại, chế tạo mới. Nguyên lý hoạt động của hệ thống mới được minh họa trong Hình 2.

Hệ thống có các đặc điểm sau:

1. van điều khiển quá trình nạp và xả của bơm; dầu thừa chảy ngược từ buồng bôi trơn sẽ chảy về bể thu hồi nhờ tác động của trọng lực; dầu thu hồi được lọc và đưa trở lại bể chính để bơm cấp dầu tái sử dụng.
2. Kiểm soát độ sạch: Hệ thống được trang bị bộ lọc hút, bộ lọc dầu áp suất và bộ lọc dầu thu hồi. Bể nhiên liệu chính và bể nhiên liệu thu hồi cũng được trang bị bộ lọc khí để đảm bảo độ sạch của dầu và tránh tắc nghẽn các vòi phun.
3. Kiểm soát mức nhiên liệu trong bình chứa chính: phát hiện mức nhiên liệu trong bình chứa theo thời gian thực, xuất tín hiệu từ xa và điều khiển liên động với bơm cấp nhiên liệu. Khi thước đo mức 4 đạt đến giới hạn trên, bơm cấp nhiên liệu sẽ tự động (hoặc bằng tay) ngừng cấp nhiên liệu (và hiển thị trạng thái trên hộp điều khiển); khi đạt đến giới hạn dưới, bơm cấp nhiên liệu sẽ tự động khởi động (hoặc bằng tay) để nạp nhiên liệu; khi đạt đến giới hạn dưới, bơm phun nhiên liệu sẽ ngừng hoạt động và phát cảnh báo.
4. Kiểm soát mức dầu trong bể thu hồi: phát hiện mức dầu trong bể theo thời gian thực, xuất tín hiệu từ xa và điều khiển liên động với bơm cấp dầu. Khi thước đo mức 2 đạt đến giới hạn trên, hệ thống sẽ tự động cấp dầu cho bể nhiên liệu chính, đồng thời cảnh báo khi đạt đến giới hạn dưới; khi đạt đến giới hạn dưới, bơm cấp dầu sẽ tự động ngừng cấp dầu và phát cảnh báo.
5. Kiểm soát nhiệt độ: Bể dầu chính được trang bị thiết bị đo nhiệt độ dầu với đầu ra tín hiệu từ xa. Bộ gia nhiệt điện của bể dầu thực hiện điều khiển vòng kín. Khi nhiệt độ dầu thấp hơn 20℃, bộ gia nhiệt điện sẽ tự động hoạt động; khi cao hơn 40℃, bộ gia nhiệt sẽ tự động ngừng hoạt động, đảm bảo nhiệt độ dầu ổn định trong một phạm vi nhất định.

Sửa đổi hệ thống điều khiển điện

Hệ thống điều khiển bôi trơn ban đầu cần được thiết kế lại và chế tạo do độ chính xác điều khiển thấp và khó mua phụ tùng bảo trì. Một hệ thống điều khiển PLC S7-200 độc lập được sử dụng để thực hiện các chức năng sau:

1. Khởi động thủ công hệ thống bôi trơn, bơm phun nhiên liệu chạy ở tốc độ thấp, van điện từ mất điện, dầu lưu thông ở trạng thái không tải.
2. PLC cung cấp tín hiệu analog về tốc độ chạy của dải thép (4-20mA) và tín hiệu bật/tắt van điện từ (điểm thụ động) để tạo thành một vòng lặp kín với bộ điều khiển DC. Tủ điều khiển máy phun dầu được điều chỉnh bởi bộ điều khiển DC dựa trên tín hiệu analog về tốc độ chạy của dải thép. Tốc độ của động cơ điều khiển lưu lượng của bơm phun nhiên liệu. Trên tủ điều khiển có màn hình hiển thị số tốc độ của động cơ.
3. Tủ điều khiển được trang bị chức năng chuyển đổi giữa chế độ thủ công và tự động: ở chế độ điều khiển thủ công (ưu tiên điều khiển tại chỗ), người vận hành không phụ thuộc vào tín hiệu analog về tốc độ dải thép do PLC cung cấp, mà điều chỉnh tốc độ động cơ bằng tay để kiểm soát bơm phun nhiên liệu. Ở chế độ điều khiển tự động, lượng cung cấp nhiên liệu của bơm phun nhiên liệu tỷ lệ thuận với tốc độ dải thép của thiết bị; khi hệ thống làm việc gặp sự cố, bơm dự phòng sẽ tự động khởi động. Sau khi hệ thống bôi trơn được khởi động hoặc khi trong quá trình vận hành không nhận được tín hiệu tốc độ dải thép do PLC cung cấp trong vòng 10 phút, hệ thống bôi trơn sẽ tự động ngừng hoạt động.
4. Cảnh báo hệ thống, reset lỗi; hiển thị thông số chính và cài đặt thông số.

Sửa đổi các thiết bị tương ứng khác

1. Để tiết kiệm thời gian triển khai dự án, đã quyết định sử dụng máy bôi dầu ban đầu để lắp đặt phần đế. Theo kích thước lỗ lắp đặt ban đầu trên đế, chiều rộng được tăng thêm 150mm, và tủ bôi dầu mới đã được thiết kế.
2. Chức năng của con lăn dầu là chuyển dầu bôi trơn từ thiết bị phun dầu đến con lăn dầu. Chỉ cần tăng chiều dài thêm 150mm theo cấu trúc ban đầu của con lăn nhúng dầu. Thiết kế lại và chế tạo.
3. Tương ứng với việc cải tạo bộ phận chính của máy rải dầu, hệ thống đường ống thân máy thủy lực, khí nén và bôi trơn ban đầu cũng cần được sửa đổi và lắp đặt lại.

Hiệu suất sau khi cải tạo

Việc cải tạo máy rải dầu đã hoàn thành vào tháng 6 năm 2006 và đáp ứng yêu cầu sản xuất sau khi đưa vào vận hành. Con lăn 3M millennium không có hư hỏng rõ ràng, và phần còn lại của máy bôi dầu vẫn hoạt động bình thường.
Do những nhược điểm cố hữu của thiết bị bôi dầu con lăn, các đơn vị khác trong Nhà máy cán nguội Gang thép Panzhihua về cơ bản đã loại bỏ chúng và thay thế bằng thiết bị bôi dầu tĩnh điện. Tuy nhiên, nhờ sử dụng các con lăn thiên niên kỷ chất lượng cao, quá trình chuyển đổi này đã mang lại hiệu quả tốt, giúp thiết bị bôi dầu con lăn vẫn giữ được vị trí trong dây chuyền cán nguội. Theo thực tế sử dụng, con lăn thiên niên kỷ đã được áp dụng cho dây chuyền mạ kẽm.