摘要：通過對油在濾芯內(nèi)流動的力學特性分析，得出在其他條件不變的情況下，通過過濾系統(tǒng)的流量是影響濾芯壽命的主要因素， 流量增加1倍，壽命減少1／2以上。此結(jié)果在寶鋼集團寧波寶新不銹鋼有限公司二十輥不銹鋼板冷軋機上進行試驗時，得到證實。
關(guān)鍵詞：不銹鋼板；冷軋機；過濾系統(tǒng)； 濾芯壽命
中圖分類號：TG355．55 TG356．16 文獻標識碼：B 文章編號：1003—9996 I2005)03—0053—03
1 前言
不銹鋼板冷軋機的工藝潤滑系統(tǒng)是機組的重要組成部分，它對軋機的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量有直接影響?，F(xiàn)代新建的用于冷軋不銹鋼板的多輥軋機均采用具有自動反沖洗功能的過濾系統(tǒng)。也稱SPUMIC過濾系統(tǒng)，其具有過濾精度高、流量大、使用成本低等優(yōu)點【1]。而影響過濾系統(tǒng)運行的關(guān)鍵因素有濾芯選擇、系統(tǒng)流量設(shè)計、污油處理系統(tǒng)設(shè)計等。濾芯是該系統(tǒng)中關(guān)鍵的部件，為此針對流量設(shè)計對過濾器濾芯壽命的影響進行了試驗和探討。
2 SPUMIC過濾系統(tǒng)的工作原理及濾芯結(jié)構(gòu)
2．1 SPUMIC過濾系統(tǒng)的工作原理
圖1示出SPUMIC過濾系統(tǒng)的工作原理。從軋機出來的臟油流人到臟油箱，泵將臟油箱中的油送至主過濾罐，過濾后的油送至干凈油箱。為了保證主罐內(nèi)濾芯工作正常和延長濾芯壽命，系統(tǒng)每隔一定時間要進行一次反沖洗，反沖洗前先停止過濾，同時將主罐內(nèi)的油抽到中間箱，然后用壓縮空氣將濾芯上的污物吹掉。反沖洗下來的污物又由泵抽到污油過濾系統(tǒng)中，經(jīng)二次過濾的油送至臟油箱，濾出的污物經(jīng)排污I排掉。
2．2 過濾器濾芯的結(jié)構(gòu)及工作原理
圖2示出了目前按標準設(shè)計的濾芯外觀和尺寸。過濾系統(tǒng)工作時臟油從濾材外部(B、C方向)進入，經(jīng)過濾材過濾后的凈油從A 管內(nèi)被泵抽出。油中的金屬粉末被阻在過濾層外面，但有少量金屬粉末進入濾材內(nèi)部；反沖洗時濾芯內(nèi)的大部分粉末被吹出，但工作時進入其內(nèi)部的量大于反吹出的量。當金屬粉末全部進入濾芯內(nèi)層(接近圖2中的出油管)時，濾芯的壓差很高，流量下降，此時濾芯報廢。
3 影響濾芯壽命的因素
軋制油中金屬粉末的量、顆粒的大小、臟油經(jīng)過過濾層的流速等都是影響濾芯壽命的重要因素，其中油中的金屬粉末量、顆粒度等與所采用的油品特性、生產(chǎn)工藝、軋制的鋼種、前道工序等因素有關(guān)，在實際生產(chǎn)中有些因素是千變?nèi)f化的；而油經(jīng)過濾層的流速是影響濾芯壽命的主要因素，并可通過合理設(shè)計來避免其對濾芯壽命的不利影響。
3．1 油在過濾層內(nèi)流動的動力分析
圖3為局部過濾過程示意圖。根據(jù)計算，過濾層的外表面積為69000mm ，出油管上的出油孔總面積約為2100mm 。所以油從濾芯外部流至內(nèi)部是一個加速過程。單根濾芯的油流量與流速、加速度等關(guān)系見表1。
根據(jù)力學原理，在過濾過程中，油在過濾層內(nèi)流動的動力F= ·n_2j，即為油及金屬粉末的質(zhì)量及其在濾芯中前進加速度的乘積。參照表1，當單根濾芯的流量為3．80L／(L·min)，油中金屬粉末在過濾層的流動動力為1．8 。當單根濾芯的流量為1．90L／ (L·min)時， 油中金屬粉末在過濾層的流動動力為0．45m。
3．2 油進入過濾層時的初始沖擊力分析
當運動中的物體遇到阻擋物時，其速度越高，對阻擋物的沖擊能力越大，并符合如下關(guān)系_2j：S=f (m， )· (1)式中，S為沖擊力； 為外層流速(油對濾芯表層的初始撞擊速度)； 為形狀因子；m 為質(zhì)量。從表1可知，當單根濾芯流量為3．80L／(L·min)時， 油進入過濾層的初始速度為0．24mm／s；如將流量降到1．90L／(L·min)時，油進入過濾層的初始速度為0．12mm／s。相應地，油對濾芯表面的沖擊能力分別為0．24f(m ， )和0．12f (m ， )。
通過上述的物理計算及分析可知，通過濾芯的流量每增加100％的話，油中金屬粉末在過濾層內(nèi)的加速度會增加200％ ，相應地金屬粉末在過濾層內(nèi)的流動動力也增加200％。金屬粉末在接近濾芯表面時對過濾層的初始沖擊能力增加100％。因此可得出，當被過濾物中雜物的數(shù)量、顆粒大小及質(zhì)量相近的情況下，單位面積過濾流量越大，其濾芯的壽命越短。
4 流量試驗及應用
4．1 流量試驗
2004年2月寶鋼集團寧波寶新不銹鋼有限公司2#軋機全部更換為國產(chǎn)新濾芯，借此機會進行了流量試驗。該軋機由外國某公司設(shè)計，共有3個主過濾罐。1#、2#罐的流量設(shè)定為3600L／min (單位體積流量為3．31L／(L ·min))，3#罐流量設(shè)定為2800L／min(單位體積流量為2．58L／(L·min))。
通過近4個月的運行，3#罐的壓差僅升高了15mbr左右，1#、2#罐的壓差約升高了45～50mbr左右，見圖4。
4．2 在寶新公司的應用
理論計算與生產(chǎn)試驗都證實了流量與濾芯壽命的關(guān)系密切。為了保障軋機的正常生產(chǎn)，寶新公司將對正在建設(shè)中的3臺軋機過濾器流量進行調(diào)整。
5 結(jié)語
用于不銹鋼板冷軋機的SPUMIC油過濾系統(tǒng)已得到廣泛應用，但合理地設(shè)計系統(tǒng)參數(shù)是保證其應用成功的關(guān)鍵。在油品、工作環(huán)境、軋制品種、產(chǎn)量等條件相同情況下，主過濾器流量越小，濾芯壽命越長，而且濾芯壽命縮短量與流量為平方關(guān)系。從現(xiàn)場試驗可知，單位流量小于2．6L／(L·min)時，1套濾芯的運行壽命可確保4年左右。
過濾系統(tǒng)還應有足夠的反沖洗污油處理能力，而且必須保證二次過濾的精度，否則將影響主系統(tǒng)的壽命，尤其是濾芯壽命。
參考文獻：
[1]高金林， 呂小兵，王武佩，等．不銹鋼板冷軋機工藝潤滑油系統(tǒng)[J] ．重型機械．2003(4) ．
[2]徐 灝． 機械設(shè)計手冊[M ]．北京：機械工業(yè)出版社，2000．
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