摘要:对中铝瑞闽公司从美国进口的ＳＴＡＭＣＯ拉弯矫的设备结构和拉弯矫工作原理进行介绍,重点针对该设备清洗系统存在的设计缺陷进行分析,提出并实施了技术改进措施,提高拉弯矫清洗站对铝板带表面的清洗效果以及板式过滤器的过滤能力,使清洗系统能够和拉弯矫直系统相匹配,生产出满足用户要求的优质铝板带。
关键词:拉弯矫;板式过滤器;清洗系统
中图分类号:ＴＧ335.21;ＴＧ339 文献标识码:Ｂ 文章编号:1007-7235(2007)03-0026-03
铝塑带、ＰＳ版基、电容器箔等产品,既要求高的平直度,又要求有良好的表面质量和表面清洁度。因此,这些产品必须经过清洗和拉弯矫直。现代拉弯矫直机一般都集成配备清洗装置,铝带材先经清洗后进行拉矫,清洗效果对产品最终是否合乎使用要求很重要[1]。笔者作为拉弯矫直机的主操作手,参与ＳＴＡＭＣＯ拉弯矫设备的操作和技术改进。本文简要说明ＳＴＡＭＣＯ拉弯矫设备结构及工作原理,主要分析该设备在清洗站部分的缺陷,以及我们在生产调试过程中实施的一系列旨在提高清洗能力的技术改进和实施效果。
1 ＳＴＡＭＣＯ拉弯矫设备结构和工作原理
1.1 设备简介
进口拉弯矫由美国ＳＴＡＭＣＯ公司设计制造,电气系统由德国ＳＩＭＥＮＳＥ公司配套。ＳＴＡＭＣＯ拉弯矫由开卷机、切边剪、清洗站、板式过滤机、张力辊组、弯曲辊组、涂油机、卷取机等组成,其核心部分是:拉弯矫直系统、清洗过滤系统。拉弯矫直系统示意图如图1所示。
清洗站性能参数:清洗方式,煤油基溶剂油清洗(喷洗或喷洗+刷洗);干燥方式,挤干+压缩空气吹扫;清洗压力0.8ＭＰａ～1ＭＰａ;刷辊压力0～0.42ＭＰａ;挤干辊压力0～0.42ＭＰａ;喷射流量600Ｌ ｍｉｎ;过滤能力200Ｌ ｍｉｎ。
1.2 拉弯矫工作原理
带材板形缺陷产生的实质是由于带材在宽度方向上具有不同的内应力,使之沿宽度方向上相邻的纵向纤维之间在长度方向上产生了很小的长度差。要想得到板形平整的板带材,只需对带材长度方向施加超过屈服极限的应力,使长短纤维同时产生一定的塑性变形,在应力松弛后,延伸变长的纤维仍然保留,从而使带材内部纵向纤维的长度和内应力趋于相同,且方向一致,达到矫平目的。
拉弯矫直机就是根据材料的弹塑性延伸理论对带材进行矫平的,其基本原理为:需矫平的带材在张力辊组施加的张力作用下,连续通过上下交替布置的多组小直径弯曲辊,在拉伸和弯曲的联合作用下,沿长度方向产生了塑性延伸,使带材各条纵向纤维的长度趋于一致,改善带材平直度。
图1ＳＴＡＭＣＯ拉弯矫直系统
1.3 清洗原理
铝板带在冷轧制过程中,因轧辊与铝板表面摩擦和碾压,其表面会产生细微氧化铝粉脱落和吸附,轧制油及其附带悬浮成分会残留在铝板表面,对铝板带复合、涂装等成品加工造成不利影响。而且,拉弯矫直时由于带材在弯曲辊上产生剧烈弯曲变形,伴随发热,且张力辊对带材施加的拉力一部分转化为带材对工作辊的压力,并最终形成摩擦力,带动辊组。因此,如果带材表面未经清洗,变形时氧化铝粉脱落,随着油污一起黏附在弯矫机的辊面,使辊面产生磨损,并造成铝板硌伤,因此必须通过专门的清洗装置进行清洗。清洗站就是利用压力泵对清洗介质加压,对带材表面进行非接触式喷洗,或接触式刷洗,使材料表面的铝粉油污溶解脱落到清洗介质中,再经挤干辊挤干,或高压空气吹扫,甚至高温空气烘干,以获得洁净干燥的铝带材。同时,通过不断更新清洗介质,或在线循环过滤,使清洗介质保持足量和清洁。目前,铝加工行业的拉弯矫直机常用的清洗介质有软化热水、清洗剂(或称溶剂油)、化学清洗。其各自优缺点如下:
(1)软化热水:经济易得,安全;但附属设备多,电能消耗大,对挤干烘干要求高,否则易造成随机腐蚀,清洗能力有限,影响整机速度。
(2)清洗剂:清洗剂为煤油基或轻柴油成分,对轧制油和铝粉、液压油等具有良好的溶解效果,且挥发效果好,对挤干吹扫要求低,不产生腐蚀,不影响整机速度;缺点是成本高,有火灾隐患,因此要配备循环过滤系统和灭火系统。
(3)化学清洗:采用一定浓度的碱液等化学溶液,使之与铝板表面发生一定程度的化学反应,去除表面铝粉、油污。优点是清洗效果极佳。缺点是附属设备多,不环保,影响整机速度。
三者比较,ＳＴＡＭＣＯ拉弯矫采用清洗剂清洗具有其优越性。实际使用中改进后,其使用效果与国产水洗拉矫的比较具有较大优势。
2 ＳＴＡＭＣＯ拉弯矫清洗和过滤系统设计上的缺陷和改进措施
清洗过滤系统由清洗站、脏液箱、净液箱、板式过滤机、喂料罐、泵组等组成。带材清洗工艺流程:上表面喷洗(可选刷洗)→下表面喷洗(可选刷洗)→上下表面漂洗→挤干。按其功能可划分为三个区域:喷洗(刷洗)区,漂洗区,挤干区(见图2)。
由于设备原设计上的缺陷,致使清洗过滤系统在使用过程中出现以下问题:
(1)带材表面有大量颗粒杂质,通过矫直机后产生凹坑、凸包;
(2)过滤流量小于喷射流量,回流的脏清洗剂来不及过滤,直接溢流到净液箱;
(3)脏液箱内过滤吸入口滤网易堵塞,严重影响过滤速度;
(4)辊刷会使带材产生严重刷痕,影响带材表面质量。上述问题的存在,造成铝塑带、ＰＳ版基无法正常生产。同时,清洗后的板材在后续横剪工序,容易造成矫直机铝粉黏附,形成辊印硌伤,真空堆垛时产生吸盘印。为此我们进行仔细分析,分别采取相应改进措施,后面逐项说明。
2.1 清洗段分区隔离
如图2所示,由于原设计上的缺陷,高压喷射的清洗剂和反向高速运转的辊刷造成清洗站内四处飞溅的清洗剂冲刷站体构件和外罩,夹带着赃物颗粒重新回流到漂洗后的干净带材表面,使带材产生二次污染,挤干后带材表面有大量硬质颗粒压入,通过矫直机钢辊后,产生大量凹坑、凸包,严重影响带材表面质量。特别是ＰＳ版基的表面质量要求极高(几乎为零缺陷产品),因而使其生产无法进行。为此,我们提出对喷(刷)洗、漂洗和挤干三个区域强化分区隔离,如图2的4部位所示,安装一块铝板,使刷洗后污油沿着铝板边缘进入清洗站底部积油盘,溅到外罩的油污也顺着箱体流到铝板上,避免了清洗后带材的二次污染。此项措施后,ＰＳ版基清洗后通过拉矫不再产生凹坑、凸包,避免了ＰＳ版基表面的坑点缺陷。
2.2 板式过滤器和喷射流量的匹配
清洗剂由净液箱经过喷射泵(压力0.8ＭＰａ～1ＭＰａ),对带材表面进行喷洗或刷洗,清洗后的脏液进入清洗站底部积油盘,通过返回泵回流到脏液箱。脏液箱的污油经输送泵进入板式过滤器过滤,过滤后干净清洗剂直接进入净液箱循环使用。清洗剂在清洗过程中有部分损耗,因此在生产过程中要补充清洗剂。根据脏液箱、净液箱液位的高度,决定清洗剂的添加量,添加的清洗剂来自于机列的储油罐。清洗过滤回路见图3。
机列原板式过滤器由ＳＣＨＮＥＩＤＥＲ公司配套,在使用过程中,笔者发现过滤流量远小于喷射流量,清洗后的污油来不及过滤,脏液箱液体很快满过隔板倒灌进入净液箱,净液受到污染。我们对过滤流量和喷射流量进行测量,清洗喷射量为400Ｌ ｍｉｎ～500Ｌ ｍｉｎ,而过滤能力仅为200Ｌ ｍｉｎ。将板式过滤器改用国产大流量过滤机(过滤能力600Ｌ ｍｉｎ),过滤能力大于喷射能力,保证净液箱液位长时间保持最高位置,净液箱的清洗液溢流到脏液箱,确保喷射的清洗剂的洁净度。当净液箱液位无法保持最高位置时,说明过滤能力已不足,这时需要更换滤纸。
2.3 脏液箱内过滤吸入口滤网堵塞的消除
净、脏液箱是长方体密闭容器,长2.2ｍ、宽0.9ｍ、高2ｍ,中间用一块隔板隔开,分为脏液箱和净液箱,每箱的容量为1800Ｌ,顶部是连通的,可以相互溢流,见图4。脏液箱底部装有滤网,目的是过滤掉污油中大的杂质。滤网为平面网格状结构,过滤面积小,易堵塞。我们尝试将滤网改为圆柱形立体结构,扣在出油口上面。因受到回流的清洗液和净液箱溢流液体的冲击,滤网经常移位,仍经常堵塞,2～3天就要清理滤网一次,影响生产的连续性。现在取消了过滤吸入口的滤网,污油中大的杂质直接在滤饼中滤掉,解决了堵塞问题。
2.4 辊刷刷毛的改进
带材清洗模式分为两种:一种为喷洗模式,另一种为喷洗+刷洗模式。刷洗模式清洗效果优于喷洗模式,但辊刷作用于带材表面产生严重的刷痕,通过调整刷辊的压力,刷痕仍很明显。经分析认为,刷痕是刷辊的刷毛材质太硬造成的。原配刷辊刷毛材料为进口马毛,材质粗硬。我们用多种材质的刷毛做了刷洗试验,结果表明:棕毛和尼龙刷毛清洗效果好,且刷痕减轻。刷毛改为棕毛,带材刷痕有所减轻但效果不明显;采用尼龙刷毛,材质软,有效地减轻刷痕,基本满足了生产需求。可以对来料较脏的ＰＳ带材进行下表面刷洗。
使用辊刷后的清洗效果可以从滤饼的颜色上看出来,未使用辊刷时滤饼颜色是灰色的;使用辊刷后滤饼很快发黑。
3 结束语
通过对ＳＴＡＭＣＯ拉弯矫清洗和过滤系统进行改进,提高了铝带材表面的清洁度,获得了更优质的产品,取得了良好的经济效益。
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