Система сдува эмульсии

    Взаимодействие  масел с водой в процессе трения, а затем при очистке смазочно- охлаждающей жидкости является важнейшим  фактором их применения и эксплуатации. Роль воды и поверхностно активных веществ также должна рассматриваться  с позиций физико- химического  взаимодействия жидкостей между  собой и с металлическими поверхностями.

    Требования  к технологическим смазочно-охлаждающим  жидкостям в каждом конкретном случае формулируются, исходя из требований всей технологии прокатного производства и качества готовой продукции, а не только условий собственно прокатки на стане. Обеспечение же этих требований наряду с конструктивными мероприятиями по системам технологической смазки и охлаждения производится путем выбора оптимального вида и конкретного состава смазки, причем в этом вопросе следует исходить из природы трения при прокатке и поверхностных физических явлений адсорбции, смачивания, химического взаимодействия и т. п. 
 
 
 

2  КЛАССИФИКАЦИЯ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ПРОКАТКЕ

2.1 Требования, предъявляемые к технологическим смазкам и жидкостям 

     Технологические смазки должны удовлетворять целому ряду требований технического, экономического и санитарно-гигиенического характера. В зависимости от назначения и конструкции прокатного стана перечень требований к смазке может меняться. Однако имеются и общие, основные требования, которые указаны ниже:

• снижение сил внешнего трения (коэффициента трения);
• уменьшение износа и предотвращение налипания металла на валки;
• обеспечение чистоты и оптимальной шероховатости поверхности проката;
• высокая теплоемкость (для смазочно-охлаждающих жидкостей);
• стабильность состава и свойств;
• удобство подачи на валки и металл;
• отсутствие вредного воздействия на металл и оборудование (коррозия и проч.);
• нетоксичность, отсутствие неприятного запаха;
• минимальное загрязнение и простота очистки сточных вод;
• дешевизна и недефицитность (для смазок широкого применения).

 

    Некоторые из указанных требований нуждаются  в дополнительном пояснении.

    Снижение  сил трения на контактной поверхности  в очаге деформации, как уже  отмечалось, является одним из основных назначений технологической смазки.

    Уменьшая  коэффициент трения, смазка снижает  энергосиловые параметры прокатки - усилие, момент и мощность. Поскольку в большинстве случаев возможности прокатки металла заданных размеров ограничены прочностью деталей рабочей клети и привода валков или мощностью двигателя главного привода, применение смазки позволяет увеличить частные обжатия и сократить число проходов, а также повысить скорость прокатки.

    Однако  снижение сил трения сопровождается ухудшением захватывающей способности валков. Поэтому уменьшение коэффициента трения ограничено пределом, определяемым условиями захвата:

    при подводе полосы к валкам

                                                                            f3 ≥ α3                                                                        (1)

    при установившемся процессе прокатки

                                                                           fу ≥ αу ⁄ 2 ,                                                                   (2)

где принято f3 ≈  β3 и fу ≈ βу

    Условия трения при прокатке являются оптимальными тогда, когда величина сил трения минимальна, но достаточна для надежного  захвата полосы валками. При выборе технологической смазки необходимо учитывать это основное положение.

    Охлаждающие жидкости применяют прежде всего  для поддержания рационального температурного режима валков.

    В отдельных случаях используют вещества, обладающие одинаково эффективными как смазочными, так и охлаждающими свойствами. Такие вещества называют смазочноохлаждающими жидкостями (СОЖ).

    Требования  к чистоте поверхности металла  особенно высоки при производстве холоднокатаных листов конструкционного назначения. Такие листы (полосы) поступают на отжиг без предварительной очистки. Смазка, остающаяся на поверхности металла, не должна быть причиной образования (при отжиге) черных пятен, сажи, пригаров и других поверхностных дефектов подобного характера. Хорошие результаты дают смазки, обладающие моющими свойствами. Они способствуют удалению с поверхности металла различных загрязнений, как наносимых на предыдущих переделах, так и образующихся в процессе прокатки.

    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. В связи с этим основным типом смазок, применяемых при холодной прокатке листовой углеродистой стали, являются эмульсии минеральных масел. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3 ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СМАЗОК И ОХЛОЖДАЮЩИХ 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 (натриевые  и калиевые мыла, поверхностно активные вещества, оксиэтилированные жирные кислоты Стеарокс 6, Стеарокс 920 и др.). 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 по- лифосфат натрия и тринатрийфосфат в количестве 0,1 и 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 (рис. 2), в которых СОЖ не разлагается и проходит очистку целиком.

     

     Рисунок 2- Схема простейшей эмульсионной системы стана холодной прокатки:

     1-магнитный  сепаратор;2-бак-отстойник;3-циркуляционные  насосы;4-фильтр;

     5-холодильник. 

     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 примерно соответствует отечественным по моющим и антикоррозионным свойствам, но обладает более высокой смазочной эффективностью.

    За  рубежом, на широкополосных быстроходных станах, прокатывающих полосы преимущественно малой толщины, получили распространение 3 - 6% мета- стабильные и нестабильные эмульсии (водомасляные смеси). Метастабильные эмульсии получают при введении в масляную основу небольшого количества эмульгатора. Они имеют сравнительно малую устойчивость и требуют хотя бы слабого, но постоянного перемешивания. В стабильных эмульсиях диаметр капелек масла находится в пределах 0,5-20 мкм, в мета- стабильных 20 - 50 мкм, а в нестабильных превышает 50 мкм. Поэтому по смазочной эффективности нестабильные эмульсии превышают метастабильные, а последние превосходят стабильные. Основой нестабильных и метастабильных эмульсий служит пальмовое масло или его заменители. 

    3.1 Загрезнения поверхности листового проката 

    После холодной прокатки на поверхности полосы остаются механические и жировые  загрязнения, количество которых определяется различными факторами и может достигать более 600 мг/м² (рис. 3). Для предотвращения образования при последующей обработке дефектов поверхности в виде «пятен загрязнения» загрязненность поверхности полос после холодной прокатки жировыми остатками должна быть не более 100-120 мг/м , а металлическими частицами - не более 100-150 мг/м²

      
 

Рисунок 3- Зависимость загрезненности поверхности холоднокатаных полос от различных факторов:

     1,4,5,7- жировые загрязнения;2,3,6,8- механические  загрязнения.

    Если  на поверхности полосы остаются жировые  загрязнения то они могут быть в последующем причиной таких  видов дефектов как: «пятна эмульсии»,  «сажистый налет».

    3.1.1 Пятна эмульсии

    Пятна эмульсии-потрескавшиеся остатки эмульсии на поверхности полосы.Они хаотично распределены по поверхности и представляют собой замкнутые участки неправильной формы с темными границами (рис.4).

    Пятна эмульсии возникают в результате растрескивания остатков эмульсии.Остатки эмульсии могут не испариться полностью в процессе отжига,причиной чему является неполная обтирка и обдувка полосы. 
 

Рисунок 4 – Пятна эмульсии

    Примечания  к дефекту «пятна эмульсии»

1. Термин пятна эмульсии по ГОСТ 21014-88 является одним из синонимов определения стандартизованного термина "пятна загрязнения".
2. По ГОСТ 21014-88 пятна загрязнения - это дефект поверхности в виде пятен, полос, натеков, разводов, образующихся вследствие прилипания жидкости к изделию и дальнейшего неравномерного окисления при нагреве и травлении металла.
3. Источниками образования пятен загрязнения являются технологические смазки, смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), налет шлама с промывочной водой, утечки масла с механического и гидравлического оборудования. Пятна загрязнения в процессе прокатки, очистки, отжига, дрессировки, хранения металла на складах под воздействием технологических сред изменяют не только свою форму, но и химический, фазовый состав.
4. Пятна загрязнений на поверхности полос после холодной прокатки имеют вид темных пятен произвольной формы, расположенных в строчку или группами вдоль прокатки. В случае очистки полос на агрегате электролитического обезжиривания (АЭО) пятна загрязнений имеют светло-серый цвет.

     Пятна загрязнения на поверхности отожженных холоднокатаных полос чаще всего  проявляются в виде пятен пригара  эмульсии или сажи, загрязненных окислами железа, углесодержащими продуктами сложного состава. Решающее значение в  образовании вида пятен загрязнения  имеет состав жировых, минеральных  смазок и их эмульсий.

5. Характеристика пятен загрязнения на поверхности холоднокатаных полос, жести определяется факторами:

     качеством поверхности горяче- и холоднокатаных полос, главным образом, отсутствием  поверхностных дефектов, равномерностью микрорельефа поверхности;

     количеством и составом налета шлама на поверхности  горячекатаных травленых полос  перед их свертыванием в рулон;