針對鋁板帶涂油現(xiàn)狀及漏涂問題的研究

韓鵬德，劉文靜，渠述洋

（南山集團東海冷軋廠，龍口 265706）

0 前言

利用高壓靜電場來提高液體射流的物化效果是近年來發(fā)展的一項新技術(shù)，它應用高壓靜電技術(shù)使液體介質(zhì)經(jīng)過噴射梁后通過不同的方法帶上電荷，形成荷電霧滴群[1]。由于帶電離子在電場中的活動軌跡遵循“同性相斥、異性相吸”的原理，涂油機上下刀梁的帶電液體離子噴涂在中間的接地帶材上，都會向帶材上吸附，從而很均勻的在帶材表面上涂覆一層液體膜。該技術(shù)被廣泛應用在靜電涂油、靜電印刷、污染研究、氣象實驗、農(nóng)藥噴灑以及核反應堆燃料添加等領(lǐng)域[2]。

本文針對涂油機的靜電涂油技術(shù)，依據(jù)靜電學原理和金屬板電極放電機理，將不導電的介質(zhì)（如防銹油、E1 油等）放置于高壓靜電場中，使油滴帶靜電，霧化，均勻的噴涂在鋼帶表面，達到讓鋼帶防銹進而方便沖壓的目的[3]。

1 設(shè)備原理及功能描述

1.1 靜電涂油原理

同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。并且，電場中的細絲或者液滴在靜電壓力下分解成為更小的液滴，這些帶電液滴彼此相互排斥，最終形成超細的霧化云。帶有異種電荷的表面會吸引這些霧化液滴使其在表面均勻分布。在實際生產(chǎn)中，油品帶有負電或正電，需涂覆的表面接地。噴涂后，一旦沉降，微粒立即失去電荷。因此，靜電噴涂過程不會有痕跡殘留。

1.2 涂油機主要構(gòu)成

涂油機主要由電源部分、控制核心部分、執(zhí)行部分三部分組成。

（1）電源部分：AC 220 V 提供動力控制能源。

（2）控制核心部分：該部分是由PLC 負責發(fā)出控制信號，高壓發(fā)生器產(chǎn)生4～20 mA 的模擬量信號。

（3）執(zhí)行部分：高壓包根據(jù)高壓發(fā)生器發(fā)送給的模擬量信號產(chǎn)生0～130 kV的高壓電，由高壓電纜連接在刀梁上，使刀梁帶上高壓電。

1.3 刀梁涂油量與帶材速度關(guān)系

正常涂油機在涂油過程中，首先需要給定油膜涂油量，涂油曲線在給定值的（±0.2 g/m2）范圍波動。表1示出了不同油膜涂油量和帶材速度下的刀梁涂油量，此數(shù)據(jù)是基于帶材寬度2 400 mm 時測得的。

表1 不同油膜涂油量和帶材速度下的刀梁涂油量/（cm3?min-1）

1.4 涂油機工作條件和性能

所用油品、油脂的品質(zhì)嚴重影響沉積油膜的質(zhì)量。油品必須適于靜電沉積，且無膠狀顆?；虍攲⒂椭訜岬竭m用溫度時也不會散發(fā)的固體顆粒物。工作條件：將油量設(shè)置在涂油機允許的范圍，并適于所需用途。設(shè)置三個溫度值以獲得最佳涂油效果。通常，在不損害油品質(zhì)量的情況下，建議采用表2所示溫度以獲得最佳效果。

表2 溫度給定范圍/℃

2 涂油機經(jīng)常出現(xiàn)的問題

2.1 漏涂現(xiàn)象

（1）點狀漏涂：點狀漏涂缺陷頻繁出現(xiàn)，無規(guī)律，隨即又自動恢復。主要原因是油品中含有較大的固體顆粒物。處理措施：將工藝油品過濾的濾芯由20 μm，更換為10 μm，點狀漏涂頻次明顯得到改善，幾乎可避免80%因異物造成的漏涂，如鋁屑，毛絮等。在油膜檢測儀上有顯示，如圖1所示。

圖1 點狀漏涂圖片

（2）橫向條狀漏涂：出現(xiàn)橫向條狀漏涂。需要沖洗刀梁或者清刮刀梁才可恢復。處理措施：停機并清洗刀梁，或者停機清刮刀梁。沖洗刀梁時刀梁不帶電，工藝油計量泵以最大功率運行，油品呈現(xiàn)液態(tài)狀態(tài)，大油量將刀梁內(nèi)的異物沖洗出來，即可恢復。遇到一些頑固性雜質(zhì)，卡在刀梁縫內(nèi)，沖洗刀梁無法恢復，此種狀態(tài)就需要清刮刀梁，用0.05 mm塞尺進行清理。

另外，還有一種情況就是刀梁縫受傷，此處也會呈現(xiàn)漏涂情況。此種情況沖洗刀梁和清刮刀梁都是不能恢復的。需要使用精度在800目以上的細砂紙打磨，直到用手摸著無手感，回裝進行測試，有漏涂現(xiàn)象，還需繼續(xù)打磨，多次打磨仍無法恢復，此刀梁需要返廠維修。在油膜檢測儀上顯示，具體情況如圖2所示。

圖2 橫向條狀漏涂

2.2 涂油不均

故障現(xiàn)象：垂直板面出現(xiàn)不同的高點或者低點，且高點和低點相差較大，高點和低點針對設(shè)定值來說，誤差超過±10%即為不合格。處理措施：根據(jù)在線油膜檢測儀的在線檢測結(jié)果，確認高點與低點位置，然后計算出刀梁本身的位置，使用5 mm 內(nèi)六角的扭矩扳手進行緊固或者放大間隙，調(diào)整完畢后進行測試，直到觀察在線油膜檢測儀顯示的最高點和最低點都在設(shè)定值的±10%之內(nèi)，即為均勻性合格。

2.3 高壓放電

故障現(xiàn)象：刀梁室內(nèi)出現(xiàn)放電現(xiàn)象，導致刀梁瞬間失電或者電壓不足，出現(xiàn)霧化不良或者不霧化現(xiàn)象，造成涂油不良。處理措施：檢查刀梁室內(nèi)接觸刀梁和高壓電纜處是否有絕緣不良或者高壓電纜老化現(xiàn)象。造成漏電或者尖端放電從而導致刀梁上電壓不足，進一步即為影響刀梁霧化效果。

2.4 涂油機報警分析

涂油機在發(fā)生警報時，機柜頂部的紅色指示燈會閃爍，且OP 上也會顯示警報狀態(tài)，按動“ALARM RESET（警報重置）”按鈕以確認警報。警報確認后，紅色指示燈停止閃爍。解除產(chǎn)生警報原因后，重新按下“ALARM RESET （警報重置）”按鈕。表3示出了在日常維護中經(jīng)常出現(xiàn)的報警，供參考。

表3 常用報警說明

3 解決方案

3.1 調(diào)整電壓極性，改善涂油效果

針對汽車板，鋁板表面有鈦鋯膜涂油，頻繁出現(xiàn)漏涂，針對此問題進行解決。

測試汽車板漏涂均出現(xiàn)在上表面，對比上下表面涂油區(qū)別，上刀梁電壓調(diào)整在75 kV，下刀量電壓調(diào)整在90 kV，判斷為電壓影響涂油。電壓值設(shè)定的高低以及電壓的正負極性，均對涂油量有影響。

（1）將上下表面的電壓都設(shè)定為90 kV，進行測試，上表面有出現(xiàn)漏涂，下表面涂油均勻。

（2）電壓極性方面。原先上表面使用的是負向電壓，下表面使用的是正向電壓，認為正向電場帶電油離子更容易吸附在帶材表面。更改高壓發(fā)生器，以及配套使用的高壓包也更改為正向高壓包，進行測試，結(jié)果顯示兩邊部涂油量高。

通過觀察，雙正電場會使帶材邊部油量增高。邊部沒有帶材的地方，從刀梁縫內(nèi)出來的帶電油離子同樣都帶為正向油離子，導致相斥，帶材屬于接地零點，就會導致邊部油量超高。針對邊部油量超高問題，設(shè)計增寬板，默認帶材邊部增寬，使邊部涂油量增加的地方涂在增寬板上，保證帶材涂油均勻。通過實驗得出增寬板的加入解決了邊部涂油量增高的情況。

3.2 增寬板參數(shù)及現(xiàn)場實際應用效果

涂油機帶材邊部增加增寬板，增寬板采用與生產(chǎn)板帶一致的5×××系合金制造而成，與帶材金屬性質(zhì)相同，能夠更加有效地模擬生產(chǎn)的帶材，起到更好的增寬效果。增寬板采用3.2 mm 厚度鋁板帶制作，因長期使用，需保證增寬效果，同時要滿足其機械特性不變形，長度方向按照涂油機機體寬度制作760 mm，增寬板寬度為300 mm，高度與帶材水平運行高度均為40 mm，增寬板的邊緣立柱固定接地線，采用16 mm2接地線，保證增寬板與帶材一致同屬于相同的零點電位。

增寬板的應用效果：放置在鋁板帶的兩側(cè)，距離鋁板帶間距15 mm，該間距太近帶材運行時發(fā)生偏移將與增寬板接觸造成板帶表面劃傷質(zhì)量問題，同時板帶表面電荷的變化也會影響涂油質(zhì)量，間距太遠則達不到帶材增寬的效果。

增加增寬板使刀梁默認帶材邊部增寬，邊部涂油量增加的地方涂在增寬板上，保證帶材表面上的涂油量均勻。通過在線油膜圖譜和手持NG2油膜測厚儀進行實際測量也得到了相應的驗證，NG2測量實驗數(shù)據(jù)見表4。

表4 油膜厚度檢測記錄

4 總結(jié)

經(jīng)過實驗驗證，針對汽車板涂油，帶正向電荷的油離子在正向電場中更容易且更穩(wěn)定地吸附在接地的帶材上。但是使用雙正電極會造成鋁板邊部油量增高，為避免此弊端，設(shè)計帶材邊部接地增寬板來保證帶材涂油均勻。最終，此設(shè)計解決了長期困擾板帶靜電涂油出現(xiàn)漏涂的問題。