2.2 Применение технологических смазок и охлаждающих жидкостей при холодной прокатке

Технологические смазки для холодной прокатки разделяют на жиры, масла и эмульсии. В свою очередь, жиры подразделяют­ся на животные и растительные, масла - на минеральные и расти­тельные (органические), а эмульсии - на стабильные и метастабильные.

Эмульсия представляет собой систему из двух жидких фаз, одна из которых (дисперсная фаза) распределена в виде мельчайших капелек в другой (в дисперсионной среде). Дисперсной фазой является масло, а в состав дисперсионной среды входят вода и эмульгаторы. Под действием эмульгаторов на поверхно­сти капелек масла образуется коллоидно-адсорбционная пленка с достаточно высокой вязкостью и прочностью. Таким образом, ка­пельки масла оказываются изолированными одна от другой и при механическом перемешивании равномерно распределяются в во­де, образуя стабильную эмульсию. Для улучшения моющих свойств в стабилизированную эмульгатором эмульсию вводят полифосфат натрия в количестве 0,1-0,2% соответственно. Эмульсии являются одновременно смазывающи­ми и охлаждающими жидкостями (СОЖ).

В настоящее время на отечественных предприятиях наибо­лее распространенной СОЖ является стабильная эмульсия кон­центрацией 2-5%. Для ее приготовления используют эмульсолы - композиции, состоящие из масла и эмульгатора, которые постав­ляются маслохимзаводами. Собственно эмульсия готовится непо­средственно в прокатных цехах. Для ее применения станы снаб­жены специальными циркуляционными системами, в которых СОЖ не разлагается и проходит очистку целиком.

Ранее в отечественной практике в основном применялись эмульсолы Э-2 (Б), ЭТ-1, ЭТ-2, Т, ОМ, ЭП-29, Укринол-211М, Уфол-1. В настоящее время довольно широко распространена эмульсия из эмульсола Квакерол, которая также используется и в условиях стана холодной прокатки 2500 ЛПЦ-5 ОАО «ММК».

2.3 Методы решения проблемы очистки поверхности от остатков сож

Задача снижения загрязненности холоднокатаных полос решается комплексно.

Прежде всего, конструкция эмульсионной установки должна обеспечивать высокую степень очистки СОЖ. Для выполнения это­го условия в действующей циркуляционной системе предусмат­ривается полная фильтрация перед подачей на стан с помощью вакуумных фильтров, устройств для отделения посторонних масел и магнитных сепараторов.

Значительное внимание уделяется обеспечению оптималь­ного теплового режима стана - температура валков поддержива­ется не выше 80°С, а полосы - не выше 180°С. При более высоких температурах создаются предпосылки для термического разложе­ния компонентов технологической смазки, следствием чего явля­ется не только увеличение загрязненности холоднокатаных полос, но также возникновение дефектов «штрихи», «пригар эмульсии». Вместе с тем считают, что при смотке в рулон полоса должна иметь температуру 120-140°С, т. к. в таком случае, вследствие ис­парения остатков жидкости с полосы, будут предотвращаться де­фекты «пятна ржавчины».

Для обеспечения высокой чистоты и качест­ва поверхности готовой продукции на холоднокатаной полосе должно оставаться минимальное количество смазки, а ее химиче­ский состав должен обеспечивать максимальное испарение смазки при отжиге без отложения на поверхности углеродистых коксую­щихся остатков. Особенно данное условие важно при использова­нии для отжига колпаковых печей, т.к. в таком случае дополни­тельная очистка полос перед отжигом как правило не производит­ся.

За последней кле­тью стана 2500 ОАО «ММК» применяют специальные системы для обдува по­лосы сжатым воздухом. Данный метод имеет ряд преимуществ перед альтернативными методами очистки полосы, но имеются также и недостатки, о которых свидетельствует статистика образования дефектов «пятна эмульсии, масла» и «пятна загрязнения».

Известны несколько способов очистки холоднокатаной полосы от СОЖ. Во-первых, это может быть сделано при помощи войлока или миткалевыми очистителями, находятся в зажимном устройстве и через них протягивается прокатанный лист. Недостатком этого метода является то, что часть тягового усилия наматывающего устройства теряется в процессе возникающего трения. Войлок или текстильное волокно сравнительно быстро впитывают в себя стираемую жидкость, при этом постепенно теряют абсорбционные свойства, а тем самым качество стирания со временем снижается. Кроме того, эти материалы постепенно освобождают свои волокна, которые остаются на листе и вызывают поверхностные дефекты прокатанного листа при дальнейшей обработке. Проблемой также является то, что стружка, застрявшая в войлоке или миткалевом очистителе, может вызвать дальнейшее повреждение листа в виде царапин.

Второй метод, очистки может быть стирание при помощи стирающих валиков. Окончательный результат стирания, однако, зависит от поверхности рабочих валиков трассы и от собственно стирающих валиков. В этом случае может происходить наклеивание загрязнений. Окончательное качество поверхности зависит от ровности листа, его толщины и скорости прокатки.

Другой метод, используемый в условиях стана 2500 ЛПЦ-5 ОАО «ММК», основан на принципе обдувки полосы воздухом. Очистка происходит только частично, причем расход воздуха под давлением достаточно высокий по отношению к конечному результату, что является на сегодняшний день ощутимым недостатком.

Следующим методом устранения загрязнений поверхности может быть их механическое удаление при помощи стирающих планок в комбинации с отсасыванием. Окончательное качество стирания и последующего отсасывания выразительно зависит от безукоризненного механического стирания поверхности листа стирающей планкой.

Также для очистки полосы также используются специальные системы для обдува полосы. Они разрабатываются различными фирмами, такими как Siemens, SMS Demag, Spraying System Co. и др. Сравнительный анализ методов очистки полосы представлен в таблице 3.

Таблица 3 – Сравнительный анализ методов очистки поверхности полосы от СОЖ

Оцениваемый параметр	Система «VacuRoll»	Продувка воздухом	Скребки	Отжимные валки
1	2	3	4	5
Эффективность очистки	Вакуумом удаляются загрязнения и масло на высокой и низкой скорости линии	Соответствующее удаление загрязнений на низких скоростях линии; обусловленность влажностью воздуха, плохой сушкой кромок и осаждением водяного тумана	Соответствующее удаление загрязнений с новым скребком; эффективность снижается на высоких скоростях линии	Плохие показатели для кромок полосы
Повреждение полосы, царапины	Металлические заусенцы затягиваются с поверхности полосы в оболочку валка	Нет	Могут наноситься царапины, т.к. металлические заусенцы внедряются в скребок	Скольжение по поверхности полосы, возможность внедрения металлических заусенцев по мере затвердевания и износа оболочки валков.
Продолжение таблицы 3
1	2	3	4	5
Эффективность сушки	До 99 % от кромки до кромки, даже на рифленых поверхностях	Меняется; жидкость сливается с кромок и вновь попадает на полосу и оборудование	Меняется; жидкость проходит через задиры на прутковом материале	Характеристики снижаются по мере износа валков, при частой смене ширины или в случае большой толщины материала
Уровень шума	Низкий, эквивалентный фоновому шуму	Высокий, эквивалентный громкой сирене; дискомфорт для оператора	Нет	Нет
Эксплуатационные затраты	Низкие – не требуется сжатый воздух для очистки и сушки полосы; требуется мало энергии для вакуум-насоса	Высокий расход сжатого воздуха; частая замена коллекторов после поломок	Частая замена скребков – несколько раз за смену	Частая замена оболочки валков
Окончание таблицы 3
1	2	3	4	5
Объем технического обслуживания	Небольшой – валки очищаются на месте; периодическая перешлифовка и замена оболочки валков	Требуется частое техническое обслуживание компрессоров и коллекторов	Большой – скребки быстро изнашиваются и требуют частой замены	Большой – оболочка валков быстро изнашивается и требует замены
Экологические вопросы	Жидкость с вакуумной системы сбрасывается в контролируемом режиме; может потребоваться удаление жидкости из воздушного потока	Водяной туман, образующийся из-за сжатого воздуха, требует наличие вытяжного колпака и другого защитного оборудования	Нет	Нет
Покупная цена	Высокая, но низкие эксплуатационные расходы обеспечивают окупаемость в течение 8-12 месяцев; будущая ежегодная экономия	Низкая цена на коллекторы; высокая цена компрессоров	Средняя; требуется прижимная рама непосредственно напротив скребка	Средняя; требуется опорная рама для валков, рассчитанная на более высокие нагрузки

Среди представленных этих методов очистки полосы наиболее перспективной эффективной является разработка компании Spraying System Co - система «VacuRoll», так как она с вероятностью до 99% даст чистоту поверхности проката. Внедрение именно такой системы будет рассмотрено в данном проекте.