王靖宇 熊星

中國石化潤滑油有限公司上海研究院

本文介紹了不銹鋼板帶冷連軋生產配套的冷軋軋制液系統(tǒng)及主要輔助設備，從軋制液濃度的控制和檢測、排鐵屑性能2個方面闡述了其使用及性能監(jiān)控過程中應關注的要點。

我國是全球最大的不銹鋼生產國，2017年，中國不銹鋼產量約為2.6×107t，占全球總產量的50%以上。2001—2017年中國及全球不銹鋼產量見圖1。

隨著裝備技術的進步及自動化水平的提高，不銹鋼板帶冷軋生產方式有了新的發(fā)展，特別是全連續(xù)冷連軋工藝的應用給傳統(tǒng)不銹鋼冷軋生產企業(yè)帶來巨大的沖擊。2014年開始，新增冷軋項目中多機架冷連軋工藝開始迅速增加。根據(jù)2016年中國不銹鋼行業(yè)大會報告[2]，截至2016年上半年，我國不銹鋼冷連軋已建、在建產能約5.5×106t，接近我國冷軋不銹鋼總產能的30%。這主要源于我國不銹鋼產量快速增長引發(fā)企業(yè)間激烈競爭，由產品質量競爭逐步轉向質量+成本型競爭，不銹鋼冷連軋工藝產能大與效率高的優(yōu)勢明顯，成為不銹鋼冷軋行業(yè)的新趨勢。

與單機架軋制相比，冷連軋工藝的軋制速度更快，效率更高，對軋制過程中的冷卻性要求更高，因此乳化型軋制液的需求越來越大。乳化型軋制液因兌水使用使其具有更好的冷卻性和潤滑可調性，生產過程中可以滿足高速大壓下的生產工藝的要求，是不銹鋼冷連軋工藝的主要配套潤滑介質。

在不銹鋼的冷連軋生產過程中，軋制液系統(tǒng)是冷軋軋機在軋制過程中潤滑和冷卻的關鍵系統(tǒng)，對降低軋制力、延長軋輥壽命、控制帶鋼表面質量和板型等都具有極其重要的作用。在冷連軋軋制過程中，不銹鋼冷連軋軋制液一般應具有優(yōu)異的潤滑性、良好的冷卻性、清凈性、適當?shù)碾x水展著性等[3，4]，而這些性能的發(fā)揮，均離不開專業(yè)的現(xiàn)場應用維護。

圖2 冷連軋軋制液循環(huán)系統(tǒng)示意

冷連軋軋制液系統(tǒng)及輔助設備

冷連軋軋制液系統(tǒng)用于軋制液的配置、輸送和循環(huán)，一般包括輸送部分、過濾部分、熱交換部分、攪拌部分和加水加油部分，如圖2所示[5]。

軋制液在循環(huán)使用過程中，因不斷帶入鐵粉微粒、雜油、灰分等雜質而受到一定程度的污染，如不進行處理，會對帶鋼質量和表面光潔度造成不良影響。因此，把軋制液污染控制在最低限度、充分發(fā)揮其性能是非常重要的。

通過維護軋制液系統(tǒng)各輔助設備的正常工作，維持軋制液的清潔度和供液壓力穩(wěn)定，對發(fā)揮軋制液的潤滑冷卻性能、延長使用壽命、提高不銹鋼質量和表面光潔度、降低油耗和輥耗都有重要的作用。

軋制液溫度控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)用于控制軋制液溫度。軋制液溫度在工藝潤滑中起重要作用，必須嚴格控制，一般為45～60 ℃。合適的溫度對潤滑、帶鋼清潔和軋制液的使用壽命等均有影響：

◇溫度過低會影響潤滑效果，也有可能使軋制液產生酸敗，滋生細菌；

◇溫度過高，軋制液顆粒度會增大，穩(wěn)定性差，老化加快，產生大量廢液[6]。

軋機產線開機初期、以及北方地區(qū)冬季容易出現(xiàn)溫度過低的現(xiàn)象，為此需要加強監(jiān)控。

過濾系統(tǒng)

軋制液的過濾系統(tǒng)一般包括真空過濾器、磁性過濾器和反沖洗過濾器。

真空過濾器

真空過濾器廣泛用于冷連軋軋制液系統(tǒng)中，能有效去除在用液中的鐵粉、雜油、灰分、油泥等，保持軋制液的清潔，是冷連軋系統(tǒng)中不可缺少的組件。其過濾機理是機械篩除，過濾媒質按其孔徑大小對液體中的顆粒進行截留分離[7]。一般不銹鋼冷連軋的真空過濾器的濾紙過濾精度為50～120 g/m2。運行中，要定期檢查過濾器的運行狀態(tài)，如是否定期走紙、是否能有效過濾油泥以及濾紙是否有破損等。

磁性過濾器

磁性過濾器主要用于去除軋制液中的細微鐵粉顆粒等雜質。在實際生產中，需結合軋制液的品質要求和油耗指標的控制，調節(jié)磁性過濾機的運行時間。

反沖洗過濾器

反沖洗過濾器是一種利用濾網(wǎng)直接攔截水中的雜質，去除水體懸浮物、顆粒物，以凈化水質及保護系統(tǒng)其他設備正常工作的精密設備。在冷連軋過程中，反沖洗過濾器是軋制液進入軋機前的最后一道屏障，其作用是去除介質中的固體顆粒，防止軋制液噴嘴的堵塞，對噴嘴起到保護作用[8]。

攪拌器

由于冷連軋軋制液一般是半穩(wěn)定態(tài)或彌散型，在軋制液箱內設立機械攪拌，可以起到均勻乳液的作用，同時防止有效組分從系統(tǒng)中析出，并與顆粒物結合長大被撇油系統(tǒng)和過濾系統(tǒng)等清除，對降低油耗也十分重要。

吹掃裝置

軋制液能否從帶鋼板面吹掃干凈是影響帶材表面質量的重要原因。為了保證軋后鋼卷表面干燥，防止出現(xiàn)軋制液斑跡，板面清潔吹掃壓力和角度十分重要。通過調整各種參數(shù)，增加吹掃效率，可消除不銹鋼板面的軋制液殘留，提高產品反射率。

軋制液使用及性能監(jiān)控

在軋制液使用過程中，除了維護好系統(tǒng)輔助設備的正常運轉，還必須定期取樣，通過對在用液外觀、濃度、pH值、電導率、皂化值、酸值、灰分、氯含量、細菌等性能進行檢測，檢測指標是否有突變，來判斷軋制液的使用狀態(tài)。同時需要結合現(xiàn)場在用液情況，不斷探索調整檢測方法和調控方案，以更好地滿足軋制工藝的要求。下面以軋制液的濃度調配與檢測方法、排鐵屑性能提升為例探討軋制液在使用過程中常見的問題。

軋制液濃度

軋制液的配制

保持一定的濃度是軋制液發(fā)揮潤滑性能的基礎，濃度太低時可能造成潤滑不足，產生黏輥和熱劃傷等危害。濃度太高則可能造成過潤滑，引起軋機打滑，并且高濃度乳化液會造成軋件表面殘留較多，不利于后續(xù)退火清凈。濃度的調配在實驗室是基本操作，只要準確計量、充分攪拌即能配制出所需濃度的軋制液。但是，即便是這樣的常規(guī)操作，轉移到軋制現(xiàn)場卻常碰到初始配液時濃度難以提升、后期即使不補油也出現(xiàn)濃度仍在增加的問題，國內幾家大型鋼廠配液時濃度變化情況見表1。

表1 國內大型鋼廠配液時濃度變化情況

由表1可見，液槽體積越大，濃度提升相對越慢。這可能與攪拌器的有效攪拌能力有關，由于軋制液一般為乳化液，在充分攪拌下可以達到熱力學平衡狀態(tài)，液槽體積越大，濃度越不易于均一。另外，在液槽體積相近的情況下，一般老產線清槽換液時軋制液的配制較新產線初次配液更難提升濃度，可能與老產線液槽及管道內壁前期在乳化液及鐵粉的沖刷作用下，表面會有些小坑點，吸附表面增加有關，舊液排出時，這些坑點處于干渴狀態(tài)，新配置的乳化液一部分被液槽及管道表面吸附，所以配液濃度較理論濃度低。對于鋼廠2，雖然液槽較大，但因為是初次配液，且現(xiàn)場加油緩慢，所以濃度提升得相對較快。當然，濃度的提升除了與液槽大小、攪拌器的攪拌能力有關，還與加油速度、乳化液循環(huán)狀態(tài)、液槽結構等多方面因素有關，一般來說，緩慢多次加油、加大乳化液循環(huán)、液槽中擋板少，更有利于濃度的提升。

在軋制過程中，軋制液的有效組分被不斷消耗，為此需要不斷補充新油，保持其潤滑能力。補加新油時要緩慢補加，使軋制油充分分散，利于油耗的降低和軋制液性能的均勻發(fā)揮。但有時會出現(xiàn)不補油，濃度卻在提升的奇怪現(xiàn)象，碰到此類情況也要仔細尋找原因，如取樣是否均勻、是否一次補油量太大、是否鐵粉或者雜油漏入過多等，進而采取對應的調整措施。

軋制液濃度的測定

在使用過程中，軋制液會不可避免地混入鐵粉、雜油和灰分等雜質，影響濃度檢測的準確性。傳統(tǒng)的乳化液濃度檢測方法有破乳法、水分測定法和折光讀數(shù)法，近年來也發(fā)展出超聲波檢測法、光透檢測法等方法。

破乳法直接從乳化液中提取了油性組分，通過測定提出油性組分的皂化值推算雜油含量，進而可得到乳化液中軋制油的準確含量，被較多鋼廠采用，但是對使用時間較長、雜質含量較高的乳化液很難破乳完全。結合某龍頭鋼鐵企業(yè)在用軋制液濃度的監(jiān)控，對傳統(tǒng)破乳法進行了改進，以鹽酸和硝酸復配，再加入少量氯化鈉的優(yōu)化破乳法進行破乳測濃度，檢測數(shù)據(jù)準確性較高，為軋制生產線提供了準確的濃度信息[9]。增強破乳能力后，使破乳法能準確測得油品老化程度較高、雜質含量較高的乳化液的濃度。破乳方法改進前后破乳狀態(tài)見圖3。

圖3 破乳方法改進前后破乳狀態(tài)對比

軋制液的排鐵屑性能

在軋制生產過程中，不可避免地會產生大量鐵屑，在真空過濾器、磁性過濾器等過濾設備運行狀態(tài)良好且軋制液正常補加維護的情況下，對軋制和后續(xù)的清洗退火過程不會產生太大的影響。但是在產品應用中，有些鋼廠由于設備缺陷，沒有配備清洗線，軋制后直接退火，且對板面質量要求較高，這對軋制液本身的排鐵屑性能提出了更高的要求。針對現(xiàn)場特殊情況，一方面需要更加細致地對在用液進行維護管理，另一方面也需要從配方角度進行優(yōu)化，調整乳化劑體系，以獲得更好的排鐵屑效果，且減少乳化液的排放頻次，在改善板面質量的同時顯著降低油耗。

結論及建議

☆軋制乳化液因其具有更好的冷卻性和潤滑可調性，是不銹鋼冷連軋工藝配套使用的重要潤滑介質。

☆軋制液系統(tǒng)輔助設備如軋制液加熱器和冷卻器、真空過濾機、磁性過濾器、反沖洗過濾器、攪拌器和吹掃裝置等，對軋制過程的順利進行和軋后不銹鋼的質量及表面狀態(tài)有重要的影響。

☆對軋制液要定期取樣分析，并要結合現(xiàn)場，不斷地探索提升軋制液的現(xiàn)場維護技術，以降低現(xiàn)場問題的發(fā)生概率并延長軋制液的使用壽命，最終降低生產成本。