石墨潤滑系統(tǒng)在不銹鋼無縫管生產(chǎn)中的應(yīng)用有哪些

 在不銹鋼無縫管生產(chǎn)過程中，毛管、芯棒間發(fā)生高速相對運動。軋制后，芯棒從軋制后的鋼管中脫出。為降低軋制期間產(chǎn)生的摩擦，降低磨損，防止損傷管子的內(nèi)表面，同時確保能方便地抽出芯棒，在軋制前將石墨潤滑劑噴涂在芯棒的表面。高壓石墨噴淋潤滑系統(tǒng)將完成噴涂工作。石墨潤滑系統(tǒng)是保證不銹鋼無縫管內(nèi)表面質(zhì)量必不可少的設(shè)備之一。 傳統(tǒng)的石墨潤滑裝置存在噴涂不均勻、浪費石墨、污染環(huán)境，噴涂長度不受控制等方面的缺點。高壓石墨噴淋潤滑系統(tǒng)的運用有效的解決了這些難題。本文就煙臺寶鋼鋼管有限責(zé)任公司熱軋生產(chǎn)線高壓石墨噴淋潤滑系統(tǒng)的應(yīng)用，說明高壓石墨噴淋潤滑系統(tǒng)在不銹鋼無縫管生產(chǎn)中的應(yīng)用情況，為國內(nèi)外同類企業(yè)設(shè)備的設(shè)計與開發(fā)提供實踐經(jīng)驗。

一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 芯棒石墨潤滑系統(tǒng)包括噴淋單元、石墨儲存單元、高壓泵組單元、石墨回收單元、石墨管道高壓水沖洗單元、液壓泵站（服務(wù)于高壓泵組單元）。其中噴淋單元安裝車間內(nèi)+5.6m平臺上，其余安裝在士0.0m的地平上。氣動控制回路穿插在各個單元，用于控制各個單元的泵和閥。

二、噴淋單元

 1. 噴淋室內(nèi)部裝有兩套噴淋環(huán)（A環(huán)和B環(huán)），一用一備。正常工作時，這兩個環(huán)一個在工作位，另一個在維護位。在工作位時只允許噴石墨，在維護位時只允許噴水。在自動工作時工作位和維護位之間的推拉門應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。為確保石墨均勻噴涂在芯棒表面，每套噴淋環(huán)均設(shè)置6個噴嘴，這6個噴嘴三個一組均布在內(nèi)環(huán)和外環(huán)上。

 2. 噴淋室的外部是閥臺，裝有4個滑閥、4個氣動三通球閥、4手動球閥和一個控制柜。4個滑閥分別用于控制兩個噴淋環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)的通斷。4個氣動三通球閥和4手動球閥，它們之間的開關(guān)通斷組合可控制兩噴淋環(huán)通石墨還是通沖洗水。

三、石墨儲備單元

 1. 石墨儲存單元用以儲存潤滑劑，由兩個工作罐、兩個儲料罐、一臺隔膜泵和相關(guān)的閥門組成。兩個工作罐和兩個儲料罐為1#工作罐、2#工作罐、1#儲料罐和2#儲料罐。罐體采用不銹鋼材質(zhì)焊接而成。為了使罐內(nèi)潤滑劑處于懸浮狀態(tài)，防止乳狀液離析，罐體內(nèi)設(shè)有攪拌裝置。攪拌裝置安裝在罐蓋上，在每個罐的上蓋上裝有一個激光傳感器，該傳感器將超聲波發(fā)到潤滑劑液面，并將液位高度轉(zhuǎn)換為4~20mA的模擬量信號輸入PLC。我們可在工控機和觸摸屏上隨時觀察罐體液位的變化。

 2. 1#工作罐和2#工作罐間設(shè)有聯(lián)絡(luò)手動球閥，可將兩工作罐合而為一。1#儲料罐和2#儲料罐間也設(shè)有聯(lián)絡(luò)手動球閥，也可將兩儲料罐合而為一。同時在兩工作罐和兩儲料罐間也設(shè)有OFa-13聯(lián)絡(luò)手動球閥，打開該球閥可將四個罐合為一個大罐使用。隔膜泵具有由外部向料罐注料和由儲料罐向工作罐注料兩個功能。通過開關(guān)儲存單元的相關(guān)閥門，可實現(xiàn)向任一罐或全部罐進行注料。靈活的四罐聯(lián)通可實現(xiàn)由一罐或多罐向泵組單元提供潤滑劑。為減少系統(tǒng)噴淋環(huán)上噴嘴堵塞的機率，在進入料罐之前的管路上設(shè)置磁過濾和可清洗的網(wǎng)式過濾裝置。

四、高壓泵組單元

  1. 高壓泵組單元

   由三個相同的泵組單元組成，我們分別稱之為1#泵組單元、2#泵組單元和3#泵組單元。其中1#泵組單元負責(zé)向噴淋環(huán)外環(huán)提供石墨，2#泵組單元負責(zé)向噴淋環(huán)內(nèi)環(huán)提供石墨，3#泵組單元作為備用單元，可隨時向噴淋環(huán)外環(huán)或內(nèi)環(huán)提供石墨。

泵組單元由石墨柱塞泵、恒壓器、蓄能器、旋轉(zhuǎn)過濾器、平膜壓力傳感器、平膜壓力表和相關(guān)的閥門組成。高壓泵組單元是整個系統(tǒng)的動力核心，用以提供噴向芯棒表面的潤滑劑一石墨。

  2. 石墨柱塞泵

  石墨柱塞泵的輸出壓力是由手動調(diào)節(jié)輸入空氣壓力調(diào)節(jié)器加以控制的。只要有空氣壓力輸入，泵即進行工作。空氣壓力由二位二通電磁閥控制通斷。長時間地停機之前，須用水徹底地清洗石墨柱塞泵。不得在無液體（水、潤滑劑）的狀態(tài)下使用柱塞泵。使用前，應(yīng)在油盤內(nèi)注人潤滑油約油盤的1/3。

  3. 恒壓器

  石墨柱塞泵的結(jié)構(gòu)決定了它提供的潤滑劑的壓力是波動的，盡管在壓力輸出管路上加裝了囊式蓄能器，也只是緩解了壓力的波動程度，并不能實現(xiàn)系統(tǒng)噴射時壓力的恒定。恒壓器與囊式蓄能器一樣安裝在壓力輸出管路上。恒壓器內(nèi)貯存的潤滑劑大于系統(tǒng)的一次最大噴射量，其壓力不靠預(yù)充氣體控制，靠單獨的液壓站提供恒定的壓力。系統(tǒng)原有的氣囊式蓄能器仍然保留，作為瞬間響應(yīng)之用。

 4. 蓄能器

  作為當恒壓器出現(xiàn)故障維修時的備用而保留。

 5. 旋轉(zhuǎn)過濾器

  旋轉(zhuǎn)過濾器，用來防止粒度大于0.5mm的顆粒進入噴淋單元。三個聚氨脂材料的刮板不停地刮擦過濾元件的表面，用來凈化系統(tǒng)，除去潤滑劑中粒度過大的顆粒、沉積物等。

五、石墨回收單元

  1. 石墨回收單元由回收罐（1000升）、隔膜泵GHe-1、旋轉(zhuǎn)過濾器RFe-1和相關(guān)閥門組成?；厥諉卧蓪⑿杌厥盏氖斔突?#工作罐，實現(xiàn)該功能要先打開QFe-4手動球閥并關(guān)閉OFe-5手動球?；厥諉卧硪还δ苁怯赏獠肯?#工作罐填充石墨，實現(xiàn)該功能要先關(guān)閉QFe-4手動球閥并打開QFe-5手動球閥。完成上述兩功能還須啟動回收旋轉(zhuǎn)過濾器和回收隔膜泵。

  2. 回收單元的主要功能是將回收的石墨注入2#工作罐。在手動模式通過操作觸摸屏“回收單元”畫面上相關(guān)按鈕完成，自動模式有兩種方式：一為按鈕控制；一為液位控制。

  3. 回收罐與石墨儲存單元罐體一樣安裝有攪拌裝置，以避免罐內(nèi)石墨處于懸浮狀態(tài)，防止乳狀液離析?；厥展奚涎b有激光傳感器以控制、監(jiān)視回收罐內(nèi)液位高度?；厥展拗凉ぷ鞴薜墓艿郎习惭b有一臺隔膜泵，以便向工作罐輸送石墨。隔膜泵后端加裝旋轉(zhuǎn)過濾器，為的是進一步凈化進入工作罐的潤滑劑。

六、石墨管道高壓水沖洗單元

  1. 石墨管道高壓水沖洗單元的目的是利用25bar的高壓溫水沖洗備用噴淋環(huán)，使其處于良好的備用狀態(tài)，在系統(tǒng)檢修時沖洗石墨管道及罐體。它由水箱、多級離心水泵、電磁水閥及相關(guān)手動球閥組成。

  2. 在水箱內(nèi)增加一定功率的電加熱器，可將沖洗水加熱熱至一定溫度（40℃）。水溫的提高有利于管道、旋轉(zhuǎn)過濾器和噴嘴的清洗。安裝在水箱上的電接點溫度計傳信號給PLC，由程序控制電加熱器是否工作。PLC程序利用安裝在水箱上的液位開關(guān)給出的信號，控制電磁水閥實現(xiàn)水箱的自動補水。多級離心水泵的啟動/停止，可現(xiàn)場控制也可在噴淋單元處遠程控制。

七、液壓泵站

 1. 液壓泵站服務(wù)于高壓泵組單元，主要為恒壓器提供恒定的壓力。它由油箱、泵、平膜壓力傳感器、電比例溢流閥、卸荷閥、冷卻器和回油過濾器等組成。

 2. 油箱上裝有液位傳感器和溫度傳感器。液位傳感器用以顯示油液的高低并傳遞4~20mA電模擬信號給PLC。液位低時系統(tǒng)發(fā)出報警，當更低，不能滿足泵站工作時，將自動停止泵的工作。溫度傳感器顯示油液溫度并傳遞4-20mA電模擬信號給PLC。系統(tǒng)根據(jù)控制的油液溫度控制冷卻器是否工作。

 3. 油箱上裝有兩臺液壓泵（一用一備）。電比例溢流閥確保系統(tǒng)恒定的壓力提供給恒壓器，安裝在電比例溢流閥前的過濾器，起保護電比例溢流閥的作用。BFY-1溢流閥控制液壓泵站的最高壓力。

 4. 液壓泵站啟動后，并不直接提供壓力給恒壓器。卸荷閥DGy-4處于常開狀態(tài)，通過卸荷閥后的BFy-2溢流閥使油液流回油箱，使液壓泵站處于待機狀態(tài)。當恒壓器工作時，關(guān)閉卸荷閥，此時系統(tǒng)按電比例溢流閥調(diào)定的壓力向恒壓器供液。1#高壓單元投入工作時接通DGy-1閥；2#高壓單元投入工作時接通DGy-2閥；3#高壓單元投入工作時接通DGy-3閥。

八、工作模式及工作原理

 1. 芯棒石墨潤滑系統(tǒng)分為手動模式和自動模式。手動工作模式用于系統(tǒng)的調(diào)試、維護，主要在現(xiàn)場完成。自動工作模式是系統(tǒng)正常工作時采用的模式。

 2. 系統(tǒng)手動工作的操作依靠現(xiàn)場一號電控柜上的觸摸屏（TP）完成。工業(yè)控制機（WinCC）安裝在操作臺內(nèi)，主要實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)視。

 3. 系統(tǒng)處于自動工作模式，TP和WinCC上的“系統(tǒng)就緒”指示燈亮?xí)r，系統(tǒng)就處在待機工作狀態(tài)。此時，一旦接收到芯棒到位信號（包括噴淋單元閥臺上[A環(huán)試噴]或[B環(huán)試噴按鈕給出的信號），系統(tǒng)將按設(shè)置好的噴射時間（在WinCC畫面上設(shè)置）進行延時或不延時噴射。當待機時間較長，為避免噴嘴堵塞，系統(tǒng)每隔20分鐘（控制噴射的滑閥未動作20分鐘，可調(diào)整）自動噴射一次，每次噴射時間5秒鐘。如果與正常噴射信號沖突，應(yīng)以正常噴射信號為先。系統(tǒng)待機間隔噴射時間在WinCC上可調(diào)。

九、總結(jié)

  浙江至德鋼業(yè)有限公司通過高壓石墨噴淋潤滑系統(tǒng)的應(yīng)用，有效的將石墨液均勻的噴涂到生產(chǎn)不銹鋼無縫管冷拔芯棒表面，在芯棒表面形成一層均勻的保護層，防止金屬與金屬直接接觸，減少摩擦系數(shù)，在接觸面上產(chǎn)生熱保護層，防止金屬粘附。有效提高軋制節(jié)奏，提升不銹鋼無縫管內(nèi)表面質(zhì)量。