冷軋連退機組棒鏈式磁過濾器研制

張貴春 周 濤 趙 峻 伍 鵬 劉斢茍

(1:新余鋼鐵集團有限公司 江西新余 338001;2:武漢鑫利維新機電設備制造有限公司 湖北武漢 430012)

1 前言

新鋼1550mm冷軋連退機組入出口段工藝機械設備由西門子—奧鋼聯(SIEMENS-VAI)設計。在連退爐前設置有帶鋼堿清洗段，帶鋼表面的殘留物若不清洗干凈直接進入退火爐，將造成爐輥結瘤等問題。清洗段堿液循環使用，堿液中鐵屑和油泥的含量漸漸增加，堿液清洗能力變差，除去堿液中鐵屑的有效方法是利用磁過濾器對堿液循環過濾。廠里清洗段使用的是易克磁鐵公司(Eclipse Magnetics)磁過濾器，為2臺磁棒過濾器+1臺轉轂磁過濾器的組合方式，整體過濾能力不足。堿液中鐵屑無法得到及時去除，經常出現鐵屑超標的情況，清洗后帶鋼表面反射率低。

增強清洗段清洗能力，提高帶鋼表面清潔度，是急迫要解決的問題。為此，與武漢鑫利維新機電設備制造有限公司設計制造了一臺套CAL-W-90型棒鏈式磁過濾器裝置，優化安裝應用在廠連退機組堿清洗循環系統，取得了良好的使用效果。

2 CAL-W-90型磁過濾器組成及工作原理

CAL-W-90型棒鏈式磁過濾器由磁棒鏈機構、刮污耙子機構、螺旋輸送器機構以及齒輪電機和鏈傳動組成，棒鏈式磁過濾器裝配圖如圖1所示。

棒鏈式磁過濾器工作原理：待過濾堿液流入過渡箱內，磁棒鏈由若干根平行的磁棒通過鏈條并排串連在一起，構成環狀結構，磁棒鏈以緩慢的速度在堿液過渡箱內做周期性回轉運動，堿液均勻流經磁棒，在磁棒強力磁場作用下，堿液中的鐵屑和污泥被吸附到磁棒表面，當磁棒回轉到磁棒鏈頂部時，磁棒表面的鐵屑和污泥被磁棒鏈上方刮污耙子機構刮除，刮下的鐵屑和污泥通過螺旋輸送器送至收集斗內，如此循環，以實現堿液的過濾[1] [2]。

圖1 棒鏈式磁過濾器裝配圖

3 磁棒鏈機構與刮污耙子機構匹配設計

磁棒鏈機構和刮污耙子機構的運動協調一致，是整個磁過濾器正常有效工作的關鍵，必須對兩機構的轉速進行匹配設計計算，傳動機構的連接關系如圖2所示。

圖2 棒鏈式磁過濾器傳動機構的連接關系

齒輪電機轉速：n0=電機轉速，變頻可調；

齒輪電機速比：i1=100；

齒輪電機上用于傳動磁棒鏈的鏈輪齒數 ：Z1=15；

齒輪電機上用于傳動刮污耙子機構的鏈輪齒數 ：Z10=19；

磁棒鏈上傳動輸入鏈輪齒數 ：Z2=25；

磁棒鏈傳動減速機速比：i2=60；

磁棒運行鏈條鏈輪齒數 ：Z3=10；

刮污耙子機構上傳動輸入鏈輪齒數 ：Z20=15；

刮污耙子機構循環鏈輪齒數 ：Z30=15；

刮污耙子機構鏈條鏈節數：P=190 節；

刮污耙子運行一個周期齒輪電機轉速

磁棒運行一支，鏈輪旋轉1/10轉，在這種情況下齒輪電機轉速

以上計算表明：齒輪電機驅動，通過鏈傳動，刮污耙子橫移鏈條運行一個周期，磁棒鏈剛好運行一支磁棒(即磁棒鏈條鏈輪剛好運轉1/10轉)，磁棒鏈機構與刮污耙子機構全機械配合，這種運動匹配，保證了每個刮污周期內，上下刮污耙子合攏時，耙爪都能正好卡在磁棒上。

4 刮污耙子機構

刮污耙子機構是一個純機械智能機構，比較復雜，是設計制造的重點，左右定位擋塊裝配調整能實現上下耙子準確打開與合攏，刮污耙子機構如圖3所示[3]。

圖3 刮污耙子機構圖

刮污耙子機構工作過程：上下耙子合攏，刮污開始，耙子行走小車向左運行，當刮污耙爪到達最左端時，行走小車上的撞塊正好與左端定位擋塊相撞，撞塊套在一根軸上作軸向運動，耙子手臂與撞塊間四連桿連接，由于四連桿機構的作用，耙子手臂繞支點旋轉，上下手臂瞬間打開，滑塊隨同環形鏈條繞過鏈輪后降至下軌道，鏈條帶動滑塊及刮污耙子機構整體向右往回走，當運行到達最右端時，行走小車上的撞塊正好與右端定位擋塊相撞，撞塊作軸向運動，由于四連桿機構的作用，耙子手臂繞支點旋轉，上下手臂瞬間合攏，滑塊隨同環形鏈條繞過鏈輪后上升至上軌道，鏈條帶動滑塊及刮污耙子機構整體向左運行，刮污耙子開始下一次刮污工作，完成了一個刮污工作周期。機械式定位和四連桿設計保證了刮污上下耙子能準確打開與合攏。

5 CAL-W-90型磁過濾器的主要特點

刮污耙子機構是一個純機械智能機構，比較復雜，是設計制造的重點，左右定位擋塊裝配調整能實現上下耙子準確打開與合攏，刮污耙子機構如圖3所示。

1)主要技術參數：棒鏈式磁過濾器過濾流量90m3/h；磁棒尺寸Φ32×1200 mm；磁棒數量76支；磁場強度表面約1700～2500GS，長期使用溫度<90℃。

2)過濾面積大，從堿液中過濾鐵屑效率高

CAL-W-90型過濾器設計磁棒總數76支，有56支磁棒浸泡在堿液中。CAL-W-90型棒鏈式磁過濾器是德國西馬克公司(SMS)同型號棒鏈式磁過濾器過濾面積的1.5倍。對比如表1所示。

表1 CAL-W-90型磁過濾器與SMS磁過濾器對比

3)磁棒鏈回轉每周期內每根磁棒清潔三次。刮污耙子為3耙爪結構，耙子上下各一個，每個耙子各有3個耙爪，即3個半圓形缺口，開始刮污時，耙子正好從上下扣住三根磁棒，將磁棒上吸附的鐵屑及污泥刮落。在下一個刮污周期內，第1個耙爪缺口對應上一個刮污周期的第2根磁棒，第2個耙爪缺口對應上一個刮污周期的第3根磁棒，這樣，在磁棒鏈一個回轉周期內，每根磁棒清潔三次，如此周而復始，保證了很好的清污效果。

6 磁過濾器的優化安裝及使用效果

以往的磁過濾器都是離線安裝布置，即需要過濾的堿液從儲液罐通過泵的輸送進入磁過濾器，經過過濾器的堿液再回到儲液罐，輸入磁過濾器的堿液已經經過了自由沉淀，堿液的鐵粉雜質少，從而降低了磁過濾的效果。現在，我們將CAL-W-90型棒鏈式磁過濾器優化安裝在清洗段浸泡洗槽回流管路上，使用后的回流堿液直接流至棒鏈式磁過濾器過渡箱內，優化安裝布置如圖4所示。

圖4 在浸泡洗槽回流管路上安裝棒鏈式磁過濾器

CAL-W-90型棒鏈式磁過濾器優化安裝具有如下創新點：

①回流管路全過濾。堿液產生鐵屑和油泥主要在清洗時產生，我們在回流管路上進行全過濾這是抓住了產生污染的源頭，盡可能清除污垢。

②落差供液、過濾流量大、低流速、無需外加動力。在回流管道上加裝過渡箱，通過重力落差，可以保證大流量過濾液流入過渡箱內，且堿液流速低(流速控制<50mm/s)，由于堿液低速流動通過一個強磁場，所以非常細小的磁性微屑也能夠被濾除，提高了磁過濾器對鐵屑清除效率，保證磁棒對鐵屑捕捉準確性，避免鐵屑被沖刷掉。

通過將CAL-W-90型棒鏈式磁過濾器優化安裝在清洗段浸泡洗槽回流管路上，取得了良好的使用效果。棒鏈式磁過濾器每月累計濾出鐵屑3000kg。以前，清洗段浸泡洗槽、電解清洗槽內清洗液的鐵屑含量每月2～3次超過工藝規定的上限值(浸泡洗槽工藝規定上限值：300mg/m3，電解清洗槽工藝規定上限值：180mg/m3)。棒鏈式磁過濾器投入運行，明顯改善了帶鋼表面清洗效果，清洗后帶鋼表面反射率平均值由85.5%左右提高到92.1%～93.7%，帶鋼清洗質量明顯改善。

7 結束語

設計制造CAL-W-90型棒鏈式磁過濾器，通過匹配設計計算，使刮污耙子機構轉動一周、磁棒鏈機構轉動一齒，刮污上下耙子能準確合攏正好卡在磁棒上，磁棒鏈機構和刮污耙子機構運動協調一致，保證了棒鏈式磁過濾器正常有效的工作。棒鏈式磁過濾器優化安裝在堿液的回流管路上，利用堿液落差供液無需外加動力，回流管路全過濾，極大提高了磁過濾能力。

我國已建和在建大型連退機組清洗段磁過濾器大多為國外引進產品，在我國進行裝備制造業調整和振興的形勢下，更應大力提高磁過濾器設備國內自主研發和制造的能力[4]。CAL-W-90型棒鏈式磁過濾器經過長期使用，使用情況良好，該棒鏈式磁過濾器為其它冷軋連退機組清洗段改造提供了可行的技術方案，具有廣泛的推廣應用價值。