在不銹鋼無縫管生產(chǎn)過程中，毛管、芯棒間發(fā)生高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)。軋制后，芯棒從軋制后的鋼管中脫出。為降低軋制期間產(chǎn)生的摩擦，降低磨損，防止損傷管子的內(nèi)表面，同時(shí)確保能方便地抽出芯棒，在軋制前將石墨潤(rùn)滑劑噴涂在芯棒的表面。高壓石墨噴淋潤(rùn)滑系統(tǒng)將完成噴涂工作。石墨潤(rùn)滑系統(tǒng)是保證不銹鋼無縫管內(nèi)表面質(zhì)量必不可少的設(shè)備之一。 傳統(tǒng)的石墨潤(rùn)滑裝置存在噴涂不均勻、浪費(fèi)石墨、污染環(huán)境，噴涂長(zhǎng)度不受控制等方面的缺點(diǎn)。高壓石墨噴淋潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)用有效的解決了這些難題。本文就煙臺(tái)寶鋼鋼管有限責(zé)任公司熱軋生產(chǎn)線高壓石墨噴淋潤(rùn)滑系統(tǒng)的應(yīng)用，說明高壓石墨噴淋潤(rùn)滑系統(tǒng)在不銹鋼無縫管生產(chǎn)中的應(yīng)用情況，為國(guó)內(nèi)外同類企業(yè)設(shè)備的設(shè)計(jì)與開發(fā)提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

 芯棒石墨潤(rùn)滑系統(tǒng)包括噴淋單元、石墨儲(chǔ)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(wù)于高壓泵組單元）。其中噴淋單元安裝車間內(nèi)+5.6m平臺(tái)上，其余安裝在士0.0m的地平上。氣動(dòng)控制回路穿插在各個(gè)單元，用于控制各個(gè)單元的泵和閥。

二、噴淋單元

 1. 噴淋室內(nèi)部裝有兩套噴淋環(huán)（A環(huán)和B環(huán)），一用一備。正常工作時(shí)，這兩個(gè)環(huán)一個(gè)在工作位，另一個(gè)在維護(hù)位。在工作位時(shí)只允許噴石墨，在維護(hù)位時(shí)只允許噴水。在自動(dòng)工作時(shí)工作位和維護(hù)位之間的推拉門應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。為確保石墨均勻噴涂在芯棒表面，每套噴淋環(huán)均設(shè)置6個(gè)噴嘴，這6個(gè)噴嘴三個(gè)一組均布在內(nèi)環(huán)和外環(huán)上。

 2. 噴淋室的外部是閥臺(tái)，裝有4個(gè)滑閥、4個(gè)氣動(dòng)三通球閥、4手動(dòng)球閥和一個(gè)控制柜。4個(gè)滑閥分別用于控制兩個(gè)噴淋環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)的通斷。4個(gè)氣動(dòng)三通球閥和4手動(dòng)球閥，它們之間的開關(guān)通斷組合可控制兩噴淋環(huán)通石墨還是通沖洗水。

三、石墨儲(chǔ)備單元

 1. 石墨儲(chǔ)存單元用以儲(chǔ)存潤(rùn)滑劑，由兩個(gè)工作罐、兩個(gè)儲(chǔ)料罐、一臺(tái)隔膜泵和相關(guān)的閥門組成。兩個(gè)工作罐和兩個(gè)儲(chǔ)料罐為1#工作罐、2#工作罐、1#儲(chǔ)料罐和2#儲(chǔ)料罐。罐體采用不銹鋼材質(zhì)焊接而成。為了使罐內(nèi)潤(rùn)滑劑處于懸浮狀態(tài)，防止乳狀液離析，罐體內(nèi)設(shè)有攪拌裝置。攪拌裝置安裝在罐蓋上，在每個(gè)罐的上蓋上裝有一個(gè)激光傳感器，該傳感器將超聲波發(fā)到潤(rùn)滑劑液面，并將液位高度轉(zhuǎn)換為4~20mA的模擬量信號(hào)輸入PLC。我們可在工控機(jī)和觸摸屏上隨時(shí)觀察罐體液位的變化。

 2. 1#工作罐和2#工作罐間設(shè)有聯(lián)絡(luò)手動(dòng)球閥，可將兩工作罐合而為一。1#儲(chǔ)料罐和2#儲(chǔ)料罐間也設(shè)有聯(lián)絡(luò)手動(dòng)球閥，也可將兩儲(chǔ)料罐合而為一。同時(shí)在兩工作罐和兩儲(chǔ)料罐間也設(shè)有OFa-13聯(lián)絡(luò)手動(dòng)球閥，打開該球閥可將四個(gè)罐合為一個(gè)大罐使用。隔膜泵具有由外部向料罐注料和由儲(chǔ)料罐向工作罐注料兩個(gè)功能。通過開關(guān)儲(chǔ)存單元的相關(guān)閥門，可實(shí)現(xiàn)向任一罐或全部罐進(jìn)行注料。靈活的四罐聯(lián)通可實(shí)現(xiàn)由一罐或多罐向泵組單元提供潤(rùn)滑劑。為減少系統(tǒng)噴淋環(huán)上噴嘴堵塞的機(jī)率，在進(jìn)入料罐之前的管路上設(shè)置磁過濾和可清洗的網(wǎng)式過濾裝置。

四、高壓泵組單元

  1. 高壓泵組單元

   由三個(gè)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(fù)責(zé)向噴淋環(huán)外環(huán)提供石墨，2#泵組單元負(fù)責(zé)向噴淋環(huán)內(nèi)環(huán)提供石墨，3#泵組單元作為備用單元，可隨時(shí)向噴淋環(huán)外環(huán)或內(nèi)環(huán)提供石墨。

泵組單元由石墨柱塞泵、恒壓器、蓄能器、旋轉(zhuǎn)過濾器、平膜壓力傳感器、平膜壓力表和相關(guān)的閥門組成。高壓泵組單元是整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力核心，用以提供噴向芯棒表面的潤(rùn)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(dòng)調(diào)節(jié)輸入空氣壓力調(diào)節(jié)器加以控制的。只要有空氣壓力輸入，泵即進(jìn)行工作。空氣壓力由二位二通電磁閥控制通斷。長(zhǎng)時(shí)間地停機(jī)之前，須用水徹底地清洗石墨柱塞泵。不得在無液體（水、潤(rùn)滑劑）的狀態(tài)下使用柱塞泵。使用前，應(yīng)在油盤內(nèi)注人潤(rùn)滑油約油盤的1/3。

  3. 恒壓器

  石墨柱塞泵的結(jié)構(gòu)決定了它提供的潤(rùn)滑劑的壓力是波動(dòng)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(dòng)程度，并不能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)噴射時(shí)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(nèi)貯存的潤(rùn)滑劑大于系統(tǒng)的一次最大噴射量，其壓力不靠預(yù)充氣體控制，靠單獨(dú)的液壓站提供恒定的壓力。系統(tǒng)原有的氣囊式蓄能器仍然保留，作為瞬間響應(yīng)之用。

 4. 蓄能器

  作為當(dāng)恒壓器出現(xiàn)故障維修時(shí)的備用而保留。

 5. 旋轉(zhuǎn)過濾器

  旋轉(zhuǎn)過濾器，用來防止粒度大于0.5mm的顆粒進(jìn)入噴淋單元。三個(gè)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(tǒng)，除去潤(rùn)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(zhuǎn)過濾器RFe-1和相關(guān)閥門組成。回收單元可將需回收的石墨輸送回2#工作罐，實(shí)現(xiàn)該功能要先打開QFe-4手動(dòng)球閥并關(guān)閉OFe-5手動(dòng)球。回收單元另一功能是由外部向2#工作罐填充石墨，實(shí)現(xiàn)該功能要先關(guān)閉QFe-4手動(dòng)球閥并打開QFe-5手動(dòng)球閥。完成上述兩功能還須啟動(dòng)回收旋轉(zhuǎn)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(dòng)模式通過操作觸摸屏“回收單元”畫面上相關(guān)按鈕完成，自動(dòng)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(chǔ)存單元罐體一樣安裝有攪拌裝置，以避免罐內(nèi)石墨處于懸浮狀態(tài)，防止乳狀液離析。回收罐上裝有激光傳感器以控制、監(jiān)視回收罐內(nèi)液位高度。回收罐至工作罐的管道上安裝有一臺(tái)隔膜泵，以便向工作罐輸送石墨。隔膜泵后端加裝旋轉(zhuǎn)過濾器，為的是進(jìn)一步凈化進(jìn)入工作罐的潤(rùn)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(huán)，使其處于良好的備用狀態(tài)，在系統(tǒng)檢修時(shí)沖洗石墨管道及罐體。它由水箱、多級(jí)離心水泵、電磁水閥及相關(guān)手動(dòng)球閥組成。

  2. 在水箱內(nèi)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(zhuǎn)過濾器和噴嘴的清洗。安裝在水箱上的電接點(diǎn)溫度計(jì)傳信號(hào)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(guān)給出的信號(hào)，控制電磁水閥實(shí)現(xiàn)水箱的自動(dòng)補(bǔ)水。多級(jí)離心水泵的啟動(dòng)/停止，可現(xiàn)場(chǎng)控制也可在噴淋單元處遠(yuǎn)程控制。

七、液壓泵站

 1. 液壓泵站服務(wù)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(hào)給PLC。液位低時(shí)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，當(dāng)更低，不能滿足泵站工作時(shí)，將自動(dòng)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(hào)給PLC。系統(tǒng)根據(jù)控制的油液溫度控制冷卻器是否工作。

 3. 油箱上裝有兩臺(tái)液壓泵（一用一備）。電比例溢流閥確保系統(tǒng)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(hù)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(dòng)后，并不直接提供壓力給恒壓器。卸荷閥DGy-4處于常開狀態(tài)，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(jī)狀態(tài)。當(dāng)恒壓器工作時(shí)，關(guān)閉卸荷閥，此時(shí)系統(tǒng)按電比例溢流閥調(diào)定的壓力向恒壓器供液。1#高壓?jiǎn)卧度牍ぷ鲿r(shí)接通DGy-1閥；2#高壓?jiǎn)卧度牍ぷ鲿r(shí)接通DGy-2閥；3#高壓?jiǎn)卧度牍ぷ鲿r(shí)接通DGy-3閥。

八、工作模式及工作原理

 1. 芯棒石墨潤(rùn)滑系統(tǒng)分為手動(dòng)模式和自動(dòng)模式。手動(dòng)工作模式用于系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)，主要在現(xiàn)場(chǎng)完成。自動(dòng)工作模式是系統(tǒng)正常工作時(shí)采用的模式。

 2. 系統(tǒng)手動(dòng)工作的操作依靠現(xiàn)場(chǎng)一號(hào)電控柜上的觸摸屏（TP）完成。工業(yè)控制機(jī)（WinCC）安裝在操作臺(tái)內(nèi)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)視。

 3. 系統(tǒng)處于自動(dòng)工作模式，TP和WinCC上的“系統(tǒng)就緒”指示燈亮?xí)r，系統(tǒng)就處在待機(jī)工作狀態(tài)。此時(shí)，一旦接收到芯棒到位信號(hào)（包括噴淋單元閥臺(tái)上[A環(huán)試噴]或[B環(huán)試噴按鈕給出的信號(hào)），系統(tǒng)將按設(shè)置好的噴射時(shí)間（在WinCC畫面上設(shè)置）進(jìn)行延時(shí)或不延時(shí)噴射。當(dāng)待機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，為避免噴嘴堵塞，系統(tǒng)每隔20分鐘（控制噴射的滑閥未動(dòng)作20分鐘，可調(diào)整）自動(dòng)噴射一次，每次噴射時(shí)間5秒鐘。如果與正常噴射信號(hào)沖突，應(yīng)以正常噴射信號(hào)為先。系統(tǒng)待機(jī)間隔噴射時(shí)間在WinCC上可調(diào)。

九、總結(jié)

  浙江至德鋼業(yè)有限公司通過高壓石墨噴淋潤(rùn)滑系統(tǒng)的應(yīng)用，有效的將石墨液均勻的噴涂到生產(chǎn)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(hù)層，防止金屬與金屬直接接觸，減少摩擦系數(shù)，在接觸面上產(chǎn)生熱保護(hù)層，防止金屬粘附。有效提高軋制節(jié)奏，提升不銹鋼無縫管內(nèi)表面質(zhì)量。