石墨潤滑系統在不銹鋼無縫管生產中的應用有哪些

 在不銹鋼無縫管生產過程中，毛管、芯棒間發生高速相對運動。軋制后，芯棒從軋制后的鋼管中脫出。為降低軋制期間產生的摩擦，降低磨損，防止損傷管子的內表面，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將完成噴涂工作。石墨潤滑系統是保證不銹鋼無縫管內表面質量必不可少的設備之一。 傳統的石墨潤滑裝置存在噴涂不均勻、浪費石墨、污染環境，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任公司熱軋生產線高壓石墨噴淋潤滑系統的應用，說明高壓石墨噴淋潤滑系統在不銹鋼無縫管生產中的應用情況，為國內外同類企業設備的設計與開發提供實踐經驗。

一、系統結構

 芯棒石墨潤滑系統包括噴淋單元、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（服務于高壓泵組單元）。其中噴淋單元安裝車間內+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. 噴淋室內部裝有兩套噴淋環（A環和B環），一用一備。正常工作時，這兩個環一個在工作位，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處于關閉狀態。為確保石墨均勻噴涂在芯棒表面，每套噴淋環均設置6個噴嘴，這6個噴嘴三個一組均布在內環和外環上。

 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的內環和外環的通斷。4個氣動三通球閥和4手動球閥，它們之間的開關通斷組合可控制兩噴淋環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焊接而成。為了使罐內潤滑劑處于懸浮狀態，防止乳狀液離析，罐體內設有攪拌裝置。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到潤滑劑液面，并將液位高度轉換為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#工作罐間設有聯絡手動球閥，可將兩工作罐合而為一。1#儲料罐和2#儲料罐間也設有聯絡手動球閥，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有OFa-13聯絡手動球閥，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。通過開關儲存單元的相關閥門，可實現向任一罐或全部罐進行注料。靈活的四罐聯通可實現由一罐或多罐向泵組單元提供潤滑劑。為減少系統噴淋環上噴嘴堵塞的機率，在進入料罐之前的管路上設置磁過濾和可清洗的網式過濾裝置。

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#泵組單元負責向噴淋環外環提供石墨，2#泵組單元負責向噴淋環內環提供石墨，3#泵組單元作為備用單元，可隨時向噴淋環外環或內環提供石墨。

泵組單元由石墨柱塞泵、恒壓器、蓄能器、旋轉過濾器、平膜壓力傳感器、平膜壓力表和相關的閥門組成。高壓泵組單元是整個系統的動力核心，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節輸入空氣壓力調節器加以控制的。只要有空氣壓力輸入，泵即進行工作?？諝鈮毫τ啥欢姶砰y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）的狀態下使用柱塞泵。使用前，應在油盤內注人潤滑油約油盤的1/3。

  3. 恒壓器

  石墨柱塞泵的結構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，并不能實現系統噴射時壓力的恒定。恒壓器與囊式蓄能器一樣安裝在壓力輸出管路上。恒壓器內貯存的潤滑劑大于系統的一次最大噴射量，其壓力不靠預充氣體控制，靠單獨的液壓站提供恒定的壓力。系統原有的氣囊式蓄能器仍然保留，作為瞬間響應之用。

 4. 蓄能器

  作為當恒壓器出現故障維修時的備用而保留。

 5. 旋轉過濾器

  旋轉過濾器，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，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、旋轉過濾器RFe-1和相關閥門組成?；厥諉卧蓪⑿杌厥盏氖斔突?#工作罐，實現該功能要先打開QFe-4手動球閥并關閉OFe-5手動球?；厥諉卧硪还δ苁怯赏獠肯?#工作罐填充石墨，實現該功能要先關閉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，以避免罐內石墨處于懸浮狀態，防止乳狀液離析?；厥展奚涎b有激光傳感器以控制、監視回收罐內液位高度?；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，使其處于良好的備用狀態，在系統檢修時沖洗石墨管道及罐體。它由水箱、多級離心水泵、電磁水閥及相關手動球閥組成。

  2. 在水箱內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給出的信號，控制電磁水閥實現水箱的自動補水。多級離心水泵的啟動/停止，可現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。液位低時系統發出報警，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。系統根據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，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。當恒壓器工作時，關閉卸荷閥，此時系統按電比例溢流閥調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. 芯棒石墨潤滑系統分為手動模式和自動模式。手動工作模式用于系統的調試、維護，主要在現場完成。自動工作模式是系統正常工作時采用的模式。

 2. 系統手動工作的操作依靠現場一號電控柜上的觸摸屏（TP）完成。工業控制機（WinCC）安裝在操作臺內，主要實現對系統的監視。

 3. 系統處于自動工作模式，TP和WinCC上的“系統就緒”指示燈亮時，系統就處在待機工作狀態。此時，一旦接收到芯棒到位信號（包括噴淋單元閥臺上[A環試噴]或[B環試噴按鈕給出的信號），系統將按設置好的噴射時間（在WinCC畫面上設置）進行延時或不延時噴射。當待機時間較長，為避免噴嘴堵塞，系統每隔20分鐘（控制噴射的滑閥未動作20分鐘，可調整）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，應以正常噴射信號為先。系統待機間隔噴射時間在WinCC上可調。

九、總結

  浙江至德鋼業有限公司通過高壓石墨噴淋潤滑系統的應用，有效的將石墨液均勻的噴涂到生產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，在接觸面上產生熱保護層，防止金屬粘附。有效提高軋制節奏，提升不銹鋼無縫管內表面質量。