摘要：通过对油在滤芯内流动的力学特性分析，得出在其他条件不变的情况下，通过过滤系统的流量是影响滤芯寿命的主要因素， 流量增加1倍，寿命减少1／2以上。此结果在宝钢集团宁波宝新不锈钢有限公司二十辊不锈钢板冷轧机上进行试验时，得到证实。
关键词：不锈钢板；冷轧机；过滤系统； 滤芯寿命
中图分类号：TG355．55 TG356．16 文献标识码：B 文章编号：1003—9996 I2005)03—0053—03
1 前言
不锈钢板冷轧机的工艺润滑系统是机组的重要组成部分，它对轧机的生产能力和产品质量有直接影响。现代新建的用于冷轧不锈钢板的多辊轧机均采用具有自动反冲洗功能的过滤系统。也称SPUMIC过滤系统，其具有过滤精度高、流量大、使用成本低等优点【1]。而影响过滤系统运行的关键因素有滤芯选择、系统流量设计、污油处理系统设计等。滤芯是该系统中最关键的部件，为此针对流量设计对过滤器滤芯寿命的影响进行了试验和探讨。
2 SPUMIC过滤系统的工作原理及滤芯结构
2．1 SPUMIC过滤系统的工作原理
图1示出SPUMIC过滤系统的工作原理。从轧机出来的脏油流人到脏油箱，泵将脏油箱中的油送至主过滤罐，过滤后的油送至干净油箱。为了保证主罐内滤芯工作正常和延长滤芯寿命，系统每隔一定时间要进行一次反冲洗，反冲洗前先停止过滤，同时将主罐内的油抽到中间箱，然后用压缩空气将滤芯上的污物吹掉。反冲洗下来的污物又由泵抽到污油过滤系统中，经二次过滤的油送至脏油箱，滤出的污物经排污I排掉。
2．2 过滤器滤芯的结构及工作原理
图2示出了目前按标准设计的滤芯外观和尺寸。过滤系统工作时脏油从滤材外部(B、C方向)进入，经过滤材过滤后的净油从A 管内被泵抽出。油中的金属粉末被阻在过滤层外面，但有少量金属粉末进入滤材内部；反冲洗时滤芯内的大部分粉末被吹出，但工作时进入其内部的量大于反吹出的量。当金属粉末全部进入滤芯内层(接近图2中的出油管)时，滤芯的压差很高，流量下降，此时滤芯报废。
3 影响滤芯寿命的因素
轧制油中金属粉末的量、颗粒的大小、脏油经过过滤层的流速等都是影响滤芯寿命的重要因素，其中油中的金属粉末量、颗粒度等与所采用的油品特性、生产工艺、轧制的钢种、前道工序等因素有关，在实际生产中有些因素是千变万化的；而油经过滤层的流速是影响滤芯寿命的主要因素，并可通过合理设计来避免其对滤芯寿命的不利影响。
3．1 油在过滤层内流动的动力分析
图3为局部过滤过程示意图。根据计算，过滤层的外表面积为69000mm ，出油管上的出油孔总面积约为2100mm 。所以油从滤芯外部流至内部是一个加速过程。单根滤芯的油流量与流速、加速度等关系见表1。
根据力学原理，在过滤过程中，油在过滤层内流动的动力F= ·n_2j，即为油及金属粉末的质量及其在滤芯中前进加速度的乘积。参照表1，当单根滤芯的流量为3．80L／(L·min)，油中金属粉末在过滤层的流动动力为1．8 。当单根滤芯的流量为1．90L／ (L·min)时， 油中金属粉末在过滤层的流动动力为0．45m。
3．2 油进入过滤层时的初始冲击力分析
当运动中的物体遇到阻挡物时，其速度越高，对阻挡物的冲击能力越大，并符合如下关系_2j：S=f (m， )· (1)式中，S为冲击力； 为外层流速(油对滤芯表层的初始撞击速度)； 为形状因子；m 为质量。从表1可知，当单根滤芯流量为3．80L／(L·min)时， 油进入过滤层的初始速度为0．24mm／s；如将流量降到1．90L／(L·min)时，油进入过滤层的初始速度为0．12mm／s。相应地，油对滤芯表面的冲击能力分别为0．24f(m ， )和0．12f (m ， )。
通过上述的物理计算及分析可知，通过滤芯的流量每增加100％的话，油中金属粉末在过滤层内的加速度会增加200％ ，相应地金属粉末在过滤层内的流动动力也增加200％。金属粉末在接近滤芯表面时对过滤层的初始冲击能力增加100％。因此可得出，当被过滤物中杂物的数量、颗粒大小及质量相近的情况下，单位面积过滤流量越大，其滤芯的寿命越短。
4 流量试验及应用
4．1 流量试验
2004年2月宝钢集团宁波宝新不锈钢有限公司2#轧机全部更换为国产新滤芯，借此机会进行了流量试验。该轧机由外国某公司设计，共有3个主过滤罐。1#、2#罐的流量设定为3600L／min (单位体积流量为3．31L／(L ·min))，3#罐流量设定为2800L／min(单位体积流量为2．58L／(L·min))。
通过近4个月的运行，3#罐的压差仅升高了15mbr左右，1#、2#罐的压差约升高了45～50mbr左右，见图4。
4．2 在宝新公司的应用
理论计算与生产试验都证实了流量与滤芯寿命的关系密切。为了保障轧机的正常生产，宝新公司将对正在建设中的3台轧机过滤器流量进行调整。
5 结语
用于不锈钢板冷轧机的SPUMIC油过滤系统已得到广泛应用，但合理地设计系统参数是保证其应用成功的关键。在油品、工作环境、轧制品种、产量等条件相同情况下，主过滤器流量越小，滤芯寿命越长，而且滤芯寿命缩短量与流量为平方关系。从现场试验可知，单位流量小于2．6L／(L·min)时，1套滤芯的运行寿命可确保4年左右。
过滤系统还应有足够的反冲洗污油处理能力，而且必须保证二次过滤的精度，否则将影响主系统的寿命，尤其是滤芯寿命。
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