降低冷軋乳化液系統(tǒng)軋制油耗的措施研究

李 想

（唐山鋼鐵集團(tuán)有限公司，河北 唐山 063016）

對(duì)于我國(guó)而言，當(dāng)前環(huán)境污染問(wèn)題成為了各行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展過(guò)程中首要關(guān)注的課題之一，尤其對(duì)于鋼鐵企業(yè)而言，能耗問(wèn)題相當(dāng)突出，如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排是各方人員高度重視的內(nèi)容。換言之，如何自高能耗、多排放的傳統(tǒng)運(yùn)行模式向具有綠色化、低碳化特點(diǎn)的全新運(yùn)行模式轉(zhuǎn)變，已成為鋼鐵企業(yè)可持續(xù)性發(fā)展過(guò)程中亟待解決的一項(xiàng)問(wèn)題。作為冷軋機(jī)組中非常重要的工藝環(huán)節(jié)之一，冷軋乳化液系統(tǒng)需要消耗軋制油、脫鹽水、循環(huán)冷卻水、蒸汽等，并產(chǎn)生處理難度較大的冷軋含油廢水。從這一角度上來(lái)說(shuō)，基于對(duì)工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)改進(jìn)以及對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的管理油耗，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)油耗的控制，減少?gòu)U水排放，意義是相當(dāng)重大的[1]。

1 油耗及排污

冷軋乳化液系統(tǒng)運(yùn)行期間所涉及到的乳化液從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)具有油水混合物的特點(diǎn)，原油為合成脂，是現(xiàn)代冷軋軋制工藝中的核心介質(zhì)之一，噸鋼單位油耗是對(duì)冷軋乳化液系統(tǒng)成本進(jìn)行評(píng)估的關(guān)鍵依據(jù)之一。同時(shí)，為確保乳化液自身性狀需求得到滿足，需要基于蒸汽對(duì)供液箱中乳化液進(jìn)行加熱處理，確保其溫度維持在合理范圍內(nèi)。為方便軋機(jī)冷軋工藝進(jìn)行，需要通過(guò)沿乳化液供液管路設(shè)置冷卻器裝置的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)乳化液供液溫度的靈活調(diào)節(jié)與控制，因此對(duì)于整套冷軋乳化液系統(tǒng)設(shè)備而言，日常維護(hù)以及定期檢修中勢(shì)必會(huì)涉及到廢水產(chǎn)生與排放的問(wèn)題，如何在積極應(yīng)對(duì)上述問(wèn)題的基礎(chǔ)之上，實(shí)現(xiàn)對(duì)軋制油耗的合理控制，成為業(yè)內(nèi)人士高度重視的一項(xiàng)課題[2]。

2 工程概況

XX 冷軋板帶鋼廠配置酸軋聯(lián)合機(jī)組，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為180 萬(wàn)噸，工藝模式為5 機(jī)架連續(xù)軋制，產(chǎn)出產(chǎn)品寬度區(qū)間為900mm～1600mm，厚度期間為0.4mm～2.5mm。乳化液系統(tǒng)作為冷連軋機(jī)組的核心系統(tǒng)之一，發(fā)揮對(duì)帶鋼以及軋輥進(jìn)行冷卻、潤(rùn)滑以及清潔的功效，其油耗水平可直接用于對(duì)冷軋乳化液系統(tǒng)使用、維護(hù)水平的評(píng)價(jià)，對(duì)生產(chǎn)成本產(chǎn)生重要影響。整套冷軋乳化液系統(tǒng)由供乳、回乳這兩大模塊構(gòu)成。前者負(fù)責(zé)面向1#～5#軋機(jī)提供生產(chǎn)所需乳化液支持，分A 系統(tǒng)以及B 系統(tǒng)，乳化液溫度應(yīng)控制在50℃～55℃區(qū)間內(nèi)，且呈現(xiàn)半穩(wěn)定～穩(wěn)定的乳化狀態(tài)；后者則負(fù)責(zé)將軋機(jī)使用后的乳化液收集匯總，并通過(guò)過(guò)濾、撇油、加熱冷卻等一系列處理措施，重新提供給供乳系統(tǒng)循環(huán)使用。

3 帶鋼表面反射率調(diào)節(jié)

冷軋乳化液系統(tǒng)軋制油耗的一大關(guān)鍵影響指標(biāo)即反射率。正常情況下帶鋼表面反射率在40%～45%區(qū)間內(nèi)，因此必須經(jīng)常性啟動(dòng)撇油系統(tǒng)以達(dá)到凈化乳化液的目的，這一過(guò)程中同樣撇走了大量的軋制油，造成軋制油耗的增加。因此，為實(shí)現(xiàn)對(duì)軋制油耗的合理控制，關(guān)鍵在于促進(jìn)帶鋼反射率指標(biāo)的改善。具體可以從如下幾個(gè)方面著手。

（1）促進(jìn)酸洗質(zhì)量提升。冷軋乳化液系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中所選用漂洗水氯離子含量過(guò)高，伴隨帶鋼運(yùn)行進(jìn)入乳化液內(nèi)，導(dǎo)致乳化液中表面活性水平下降，直接以影響軋制油穩(wěn)定性以及耐磨、耐壓性能，表面有大顆粒油珠形成，潤(rùn)滑條件無(wú)法達(dá)到理想狀態(tài)，帶鋼板面殘油附著大量鐵粉，導(dǎo)致板面清潔度下降，影響乳化液潤(rùn)滑性能。在乳化液氯離子超標(biāo)的情況下，需要對(duì)部分乳化液進(jìn)行排放以促進(jìn)軋制油用量的提升，確保生產(chǎn)所需。主要原因在于酸洗環(huán)節(jié)中擠干輥出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，同時(shí)漂洗用水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。為解決這一問(wèn)題，促進(jìn)酸洗質(zhì)量的提升，關(guān)鍵是在整套冷軋乳化液系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中沿1#以及5#漂洗槽增加電導(dǎo)率儀并動(dòng)態(tài)監(jiān)控，落實(shí)交接班擠干輥檢查更換制度，并對(duì)漂洗用水進(jìn)行定時(shí)取樣送檢[3]。

（2）對(duì)軋機(jī)出口吹掃系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。整套冷軋乳化液系統(tǒng)中，5#軋機(jī)出口吹掃系統(tǒng)在帶鋼高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下無(wú)法實(shí)現(xiàn)氣幕的完全各段，導(dǎo)致帶鋼表面滴落大量乳化液，甚至可能受霧化因素影響導(dǎo)致乳化液于出口設(shè)備大量凝結(jié)，對(duì)帶鋼造成二次污染。通過(guò)對(duì)該問(wèn)題產(chǎn)生原因的分析，為實(shí)現(xiàn)對(duì)軋制油耗的控制，可以嘗試在對(duì)出口空間進(jìn)行封閉引導(dǎo)基礎(chǔ)之上，在原設(shè)計(jì)方案中軋機(jī)機(jī)架中間輥固定式吹掃噴嘴增加可調(diào)節(jié)角度的連接件，通過(guò)合理的調(diào)節(jié)角度，實(shí)現(xiàn)更好的吹掃效果，通過(guò)這種方式消除冷軋吹掃環(huán)節(jié)中的乳化液殘留問(wèn)題，進(jìn)一步提升反射率水平。

圖1 原設(shè)計(jì)方案噴嘴

圖2 可調(diào)節(jié)角度的連接件

4 乳化液濃度調(diào)節(jié)

冷軋乳化液系統(tǒng)運(yùn)行期間，軋制油消耗量會(huì)受軋機(jī)乳化液濃度的影響，濃度過(guò)高、過(guò)低都可能造成油耗水平的增加。結(jié)合既往系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，當(dāng)濃度較高的情況下，帶鋼以及軋輥的冷卻效果會(huì)受到不良影響，造成打滑，大量軋制油吸附于帶鋼表面，直接降低帶鋼反射率水平；當(dāng)濃度較低的情況下，帶鋼以及軋輥會(huì)出現(xiàn)過(guò)度磨損的情況，大量鐵粉產(chǎn)生并對(duì)軋制油以及皂化物產(chǎn)生吸附作用，冷軋?zhí)幚砗髱т摫砻姘l(fā)黑，導(dǎo)致浮油量增加。因此，在冷軋乳化液系統(tǒng)運(yùn)行期間，必須結(jié)合帶鋼規(guī)格、速度，對(duì)乳化液系統(tǒng)濃度水平進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。同時(shí)，生產(chǎn)期間還應(yīng)高度重視4#軋機(jī)出口部位吹掃系統(tǒng)的隔斷性能，以免A 系統(tǒng)、B 系統(tǒng)出現(xiàn)竄液而影響其濃度水平，導(dǎo)致B 系統(tǒng)清潔功效被弱化的現(xiàn)象。

針對(duì)B 系統(tǒng)清潔功效被弱化的現(xiàn)象。在乳化液系統(tǒng)上增加了一種能夠保持乳化液B 系統(tǒng)潔凈度的裝置，它的構(gòu)成包括，乳化液系統(tǒng)自身加熱冷卻循環(huán)泵，由B 系統(tǒng)向A1 箱體、A2 箱體倒液總閥門(mén)，A1 箱體、A2 箱體獨(dú)立閥門(mén)，其改進(jìn)之處在于利用加熱冷卻循環(huán)泵出口備用法蘭連接出通向A1、A2 主箱的獨(dú)立管道與閥門(mén)，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)相比較，節(jié)省兩臺(tái)（一用一備）單獨(dú)移液泵。通過(guò)定期開(kāi)啟裝置使B 系統(tǒng)乳化液濃度以及清潔度得到良好控制，提高了冷連軋機(jī)組產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)也降低了由于需要對(duì)B系統(tǒng)進(jìn)行更新所進(jìn)行的乳化液排放量，節(jié)約了成本，帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)效益[4]。

5 乳化液抗污染處理

在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，不同廠商所生產(chǎn)乳化液在抗污染能力方面存在較為明顯的差異性。一般情況下，乳化液所對(duì)應(yīng)抗污染能力與軋制油耗呈現(xiàn)出反向相關(guān)性關(guān)系，即在乳化液抗污染能力較強(qiáng)的情況下，軋制工藝油耗偏低。因此，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)冷軋乳化液系統(tǒng)運(yùn)行期間軋制油耗的控制，就應(yīng)當(dāng)注意對(duì)乳化液污染的預(yù)防與控制，具體可以嘗試從以下幾個(gè)方面著手：

（1）預(yù)防冷軋乳化液系統(tǒng)機(jī)架內(nèi)部雜油泄露。冷軋乳化液系統(tǒng)運(yùn)行期間，機(jī)架內(nèi)部所出現(xiàn)的雜油泄露以液壓油、工作輥軸承潤(rùn)滑脂、以及油氣潤(rùn)滑稀油為主，均具有不可皂化的特點(diǎn)，受雜油泄露因素的影響，導(dǎo)致冷軋過(guò)程中所適用潤(rùn)滑液的潤(rùn)滑性能以及皂化性能受到巨大影響，無(wú)法承擔(dān)軋制工藝潤(rùn)滑需求。尤其對(duì)于液壓油而言，泄露具有總量大、突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)，相較于軋制油而言殘?zhí)己恳约盎曳趾棵黠@更高，這會(huì)導(dǎo)致冷軋乳化液乳化能力明顯降低，破壞其穩(wěn)定性，因此在日常生產(chǎn)實(shí)踐中必須予以重點(diǎn)關(guān)注，對(duì)乳化液系統(tǒng)機(jī)架內(nèi)部雜油泄漏點(diǎn)予以重點(diǎn)關(guān)注與發(fā)現(xiàn)，盡可能避免乳化液出現(xiàn)報(bào)廢問(wèn)題，降低軋制油耗水平。

（2）預(yù)防金屬變形所致污染物。在冷軋乳化液系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，金屬摩擦作用所產(chǎn)生鐵粉以及金屬變形區(qū)域內(nèi)各類(lèi)污染物都會(huì)對(duì)冷軋系統(tǒng)的軋制油耗產(chǎn)生巨大影響。此環(huán)節(jié)中受金屬摩擦作用力影響所產(chǎn)生鐵粉顆粒會(huì)大量吸附于軋制油表面，導(dǎo)致帶鋼表面殘油量明顯增加。與此同時(shí)，油品在高溫、高壓環(huán)境下的產(chǎn)生聚合以及氧化反應(yīng)，此過(guò)程中于變形區(qū)所形成高聚物具有較大的黏度，容易殘留于帶鋼表面，同樣是影響帶鋼反射率的重要因素之一。

（3）對(duì)排放系統(tǒng)乳化液進(jìn)行定期清理。為預(yù)防乳化液污染，盡可能降低冷軋乳化液系統(tǒng)軋制油耗水平，需要按照1～1.5 個(gè)月的間隔時(shí)間對(duì)排放軋機(jī)收集槽、乳化液收集箱、以及乳化液污油箱在運(yùn)行期間所產(chǎn)生的油泥以及油垢進(jìn)行徹底清理，并充分參考冷軋軋機(jī)清潔情況對(duì)機(jī)架內(nèi)相關(guān)設(shè)備與牌坊進(jìn)行清理，以最大限度緩解冷軋乳化液污染物相對(duì)于軋制油耗水平的不良影響。

6 乳化液系統(tǒng)攪拌均勻性

本工程中冷軋乳化液系統(tǒng)A 系統(tǒng)主油箱為320m3，對(duì)于軋制油的攪拌混合是相對(duì)不利的，這樣一來(lái)會(huì)導(dǎo)致軋制油循環(huán)周期過(guò)長(zhǎng)，且容易自冷軋乳化液系統(tǒng)中偏析形成與顆粒物結(jié)合長(zhǎng)大雜質(zhì)，并難以被撇油系統(tǒng)以及過(guò)濾系統(tǒng)清除。因此，在遇到計(jì)劃停車(chē)和檢修停車(chē)期間，持續(xù)進(jìn)行乳環(huán)液加熱冷卻循環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)和保證5 臺(tái)功率為2.2kw 攪拌器裝置始終投入使用，以此種方式促進(jìn)冷軋乳化液流動(dòng)性水平的他生，達(dá)到降低軋制油耗水平的目的[5-8]。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文上述分析中重點(diǎn)圍繞冷軋乳化液系統(tǒng)在冷軋運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中的油耗控制措施進(jìn)行分析與探討，側(cè)重探討了如何通過(guò)調(diào)節(jié)帶鋼表面反射率、調(diào)節(jié)乳化液濃度、對(duì)乳化液進(jìn)行抗污染處理、以及確保乳化液系統(tǒng)攪拌均勻性等措施，達(dá)到降低冷軋工藝處理期間油耗水平的目的。結(jié)合本冷軋乳化液系統(tǒng)工程實(shí)例，經(jīng)過(guò)為期1 年調(diào)試整改，冷軋乳化液系統(tǒng)軋制油耗自噸鋼單位0.68kg 下降至噸鋼單位0.4kg 以下，達(dá)到預(yù)期效果。同時(shí)還需要值得注意的一點(diǎn)是，在上述措施作用下，帶鋼表面反射率雖然自低于45%水平提升并穩(wěn)定在55%左右，但與理想狀態(tài)還存在一定差距，未來(lái)還需要通過(guò)進(jìn)一步強(qiáng)化冷軋乳化液系統(tǒng)維護(hù)技術(shù)攻關(guān)的方式，對(duì)原料卷表面質(zhì)量進(jìn)行合理優(yōu)化與改進(jìn)，以達(dá)到進(jìn)一步提升帶鋼表面反射率，降低軋制油耗水平的目的。