石墨润滑系统在不锈钢无缝管生产中的应用有哪些

 在不锈钢无缝管生产过程中，毛管、芯棒间发生高速相对运动。轧制后，芯棒从轧制后的钢管中脱出。为降低轧制期间产生的摩擦，降低磨损，防止损伤管子的内表面，同时确保能方便地抽出芯棒，在轧制前将石墨润滑剂喷涂在芯棒的表面。高压石墨喷淋润滑系统将完成喷涂工作。石墨润滑系统是保证不锈钢无缝管内表面质量必不可少的设备之一。 传统的石墨润滑装置存在喷涂不均匀、浪费石墨、污染环境，喷涂长度不受控制等方面的缺点。高压石墨喷淋润滑系统的运用有效的解决了这些难题。本文就烟台宝钢钢管有限责任公司热轧生产线高压石墨喷淋润滑系统的应用，说明高压石墨喷淋润滑系统在不锈钢无缝管生产中的应用情况，为国内外同类企业设备的设计与开发提供实践经验。

一、系统结构

 芯棒石墨润滑系统包括喷淋单元、石墨储存单元、高压泵组单元、石墨回收单元、石墨管道高压水冲洗单元、液压泵站（服务于高压泵组单元）。其中喷淋单元安装车间内+5.6m平台上，其余安装在士0.0m的地平上。气动控制回路穿插在各个单元，用于控制各个单元的泵和阀。

二、喷淋单元

 1. 喷淋室内部装有两套喷淋环（A环和B环），一用一备。正常工作时，这两个环一个在工作位，另一个在维护位。在工作位时只允许喷石墨，在维护位时只允许喷水。在自动工作时工作位和维护位之间的推拉门应处于关闭状态。为确保石墨均匀喷涂在芯棒表面，每套喷淋环均设置6个喷嘴，这6个喷嘴三个一组均布在内环和外环上。

 2. 喷淋室的外部是阀台，装有4个滑阀、4个气动三通球阀、4手动球阀和一个控制柜。4个滑阀分别用于控制两个喷淋环的内环和外环的通断。4个气动三通球阀和4手动球阀，它们之间的开关通断组合可控制两喷淋环通石墨还是通冲洗水。

三、石墨储备单元

 1. 石墨储存单元用以储存润滑剂，由两个工作罐、两个储料罐、一台隔膜泵和相关的阀门组成。两个工作罐和两个储料罐为1#工作罐、2#工作罐、1#储料罐和2#储料罐。罐体采用不锈钢材质焊接而成。为了使罐内润滑剂处于悬浮状态，防止乳状液离析，罐体内设有搅拌装置。搅拌装置安装在罐盖上，在每个罐的上盖上装有一个激光传感器，该传感器将超声波发到润滑剂液面，并将液位高度转换为4~20mA的模拟量信号输入PLC。我们可在工控机和触摸屏上随时观察罐体液位的变化。

 2. 1#工作罐和2#工作罐间设有联络手动球阀，可将两工作罐合而为一。1#储料罐和2#储料罐间也设有联络手动球阀，也可将两储料罐合而为一。同时在两工作罐和两储料罐间也设有OFa-13联络手动球阀，打开该球阀可将四个罐合为一个大罐使用。隔膜泵具有由外部向料罐注料和由储料罐向工作罐注料两个功能。通过开关储存单元的相关阀门，可实现向任一罐或全部罐进行注料。灵活的四罐联通可实现由一罐或多罐向泵组单元提供润滑剂。为减少系统喷淋环上喷嘴堵塞的机率，在进入料罐之前的管路上设置磁过滤和可清洗的网式过滤装置。

四、高压泵组单元

  1. 高压泵组单元

   由三个相同的泵组单元组成，我们分别称之为1#泵组单元、2#泵组单元和3#泵组单元。其中1#泵组单元负责向喷淋环外环提供石墨，2#泵组单元负责向喷淋环内环提供石墨，3#泵组单元作为备用单元，可随时向喷淋环外环或内环提供石墨。

泵组单元由石墨柱塞泵、恒压器、蓄能器、旋转过滤器、平膜压力传感器、平膜压力表和相关的阀门组成。高压泵组单元是整个系统的动力核心，用以提供喷向芯棒表面的润滑剂一石墨。

  2. 石墨柱塞泵

  石墨柱塞泵的输出压力是由手动调节输入空气压力调节器加以控制的。只要有空气压力输入，泵即进行工作。空气压力由二位二通电磁阀控制通断。长时间地停机之前，须用水彻底地清洗石墨柱塞泵。不得在无液体（水、润滑剂）的状态下使用柱塞泵。使用前，应在油盘内注人润滑油约油盘的1/3。

  3. 恒压器

  石墨柱塞泵的结构决定了它提供的润滑剂的压力是波动的，尽管在压力输出管路上加装了囊式蓄能器，也只是缓解了压力的波动程度，并不能实现系统喷射时压力的恒定。恒压器与囊式蓄能器一样安装在压力输出管路上。恒压器内贮存的润滑剂大于系统的一次最大喷射量，其压力不靠预充气体控制，靠单独的液压站提供恒定的压力。系统原有的气囊式蓄能器仍然保留，作为瞬间响应之用。

 4. 蓄能器

  作为当恒压器出现故障维修时的备用而保留。

 5. 旋转过滤器

  旋转过滤器，用来防止粒度大于0.5mm的颗粒进入喷淋单元。三个聚氨脂材料的刮板不停地刮擦过滤元件的表面，用来净化系统，除去润滑剂中粒度过大的颗粒、沉积物等。

五、石墨回收单元

  1. 石墨回收单元由回收罐（1000升）、隔膜泵GHe-1、旋转过滤器RFe-1和相关阀门组成。回收单元可将需回收的石墨输送回2#工作罐，实现该功能要先打开QFe-4手动球阀并关闭OFe-5手动球。回收单元另一功能是由外部向2#工作罐填充石墨，实现该功能要先关闭QFe-4手动球阀并打开QFe-5手动球阀。完成上述两功能还须启动回收旋转过滤器和回收隔膜泵。

  2. 回收单元的主要功能是将回收的石墨注入2#工作罐。在手动模式通过操作触摸屏“回收单元”画面上相关按钮完成，自动模式有两种方式：一为按钮控制；一为液位控制。

  3. 回收罐与石墨储存单元罐体一样安装有搅拌装置，以避免罐内石墨处于悬浮状态，防止乳状液离析。回收罐上装有激光传感器以控制、监视回收罐内液位高度。回收罐至工作罐的管道上安装有一台隔膜泵，以便向工作罐输送石墨。隔膜泵后端加装旋转过滤器，为的是进一步净化进入工作罐的润滑剂。

六、石墨管道高压水冲洗单元

  1. 石墨管道高压水冲洗单元的目的是利用25bar的高压温水冲洗备用喷淋环，使其处于良好的备用状态，在系统检修时冲洗石墨管道及罐体。它由水箱、多级离心水泵、电磁水阀及相关手动球阀组成。

  2. 在水箱内增加一定功率的电加热器，可将冲洗水加热热至一定温度（40℃）。水温的提高有利于管道、旋转过滤器和喷嘴的清洗。安装在水箱上的电接点温度计传信号给PLC，由程序控制电加热器是否工作。PLC程序利用安装在水箱上的液位开关给出的信号，控制电磁水阀实现水箱的自动补水。多级离心水泵的启动/停止，可现场控制也可在喷淋单元处远程控制。

七、液压泵站

 1. 液压泵站服务于高压泵组单元，主要为恒压器提供恒定的压力。它由油箱、泵、平膜压力传感器、电比例溢流阀、卸荷阀、冷却器和回油过滤器等组成。

 2. 油箱上装有液位传感器和温度传感器。液位传感器用以显示油液的高低并传递4~20mA电模拟信号给PLC。液位低时系统发出报警，当更低，不能满足泵站工作时，将自动停止泵的工作。温度传感器显示油液温度并传递4-20mA电模拟信号给PLC。系统根据控制的油液温度控制冷却器是否工作。

 3. 油箱上装有两台液压泵（一用一备）。电比例溢流阀确保系统恒定的压力提供给恒压器，安装在电比例溢流阀前的过滤器，起保护电比例溢流阀的作用。BFY-1溢流阀控制液压泵站的最高压力。

 4. 液压泵站启动后，并不直接提供压力给恒压器。卸荷阀DGy-4处于常开状态，通过卸荷阀后的BFy-2溢流阀使油液流回油箱，使液压泵站处于待机状态。当恒压器工作时，关闭卸荷阀，此时系统按电比例溢流阀调定的压力向恒压器供液。1#高压单元投入工作时接通DGy-1阀；2#高压单元投入工作时接通DGy-2阀；3#高压单元投入工作时接通DGy-3阀。

八、工作模式及工作原理

 1. 芯棒石墨润滑系统分为手动模式和自动模式。手动工作模式用于系统的调试、维护，主要在现场完成。自动工作模式是系统正常工作时采用的模式。

 2. 系统手动工作的操作依靠现场一号电控柜上的触摸屏（TP）完成。工业控制机（WinCC）安装在操作台内，主要实现对系统的监视。

 3. 系统处于自动工作模式，TP和WinCC上的“系统就绪”指示灯亮时，系统就处在待机工作状态。此时，一旦接收到芯棒到位信号（包括喷淋单元阀台上[A环试喷]或[B环试喷按钮给出的信号），系统将按设置好的喷射时间（在WinCC画面上设置）进行延时或不延时喷射。当待机时间较长，为避免喷嘴堵塞，系统每隔20分钟（控制喷射的滑阀未动作20分钟，可调整）自动喷射一次，每次喷射时间5秒钟。如果与正常喷射信号冲突，应以正常喷射信号为先。系统待机间隔喷射时间在WinCC上可调。

九、总结

  浙江至德钢业有限公司通过高压石墨喷淋润滑系统的应用，有效的将石墨液均匀的喷涂到生产不锈钢无缝管冷拔芯棒表面，在芯棒表面形成一层均匀的保护层，防止金属与金属直接接触，减少摩擦系数，在接触面上产生热保护层，防止金属粘附。有效提高轧制节奏，提升不锈钢无缝管内表面质量。