CN102489053A - 冷连轧乳化液脱除微细固体颗粒的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冷连轧乳化液脱除微细固体颗粒的方法及装置，提供了一种冷连轧乳化液脱除微细固体颗粒的方法，该方法包括以下步骤：(a)对含微粉的冷连轧乳化液进行重力沉降分离，以去除其中所含的大粒径的可沉降的颗粒，得到经第一步处理的乳化液；(b)对所述经第一步处理的乳化液进行液-固旋流分离，以去除乳化液中所含的不可沉降的微细颗粒，得到经第二步处理的乳化液，其中，所述不可沉降的微细颗粒包括铁磁性物质和非铁磁性物质；(c)对所述经第二步处理的乳化液进行进一步的过滤分离，得到经净化处理的冷连轧乳化液以循环使用。本发明还提供了一种冷连轧乳化液脱除微细固体颗粒的装置。
Description
技术领域
本发明钢铁工业工程领域，涉及一种采用微旋流分离技术对含微粉冷连轧乳化液脱除固体颗粒的方法，适用于净化处理钢板轧制过程中的乳化液，以便循环应用。本发明还涉及用于该方法的装置。
背景技术
板带钢是最主要的钢材产品，约占钢材总量的45％，在汽车、造船、桥梁、建筑、仪表、电子、食品包装和家用电器等工业上得到广泛应用。连轧带钢产量比例是衡量一个国家冶金工业生产技术水平的重要标志，特别是冷轧带钢的产量和生产技术，对整个国家工业、国防、农业和其它关键性领域中生产技术的发展和进步有着举足轻重的影响。世界各国为了在新一轮的综合国力竞争中取得领先地位，纷纷加强了其在冷轧技术研究方面的投入。随着制造工业的快速发展，用户对冷轧板带及其涂镀产品尺寸精度的要求越来越苛刻，对板面的质量要求也越来越高。
乳化液在轧制过程中主要起润滑和冷却的作用，其性能对保证带钢轧后的表面质量起到至关重要的作用。乳化液的润滑作用主要体现在轧制过程中带钢和轧辊之间形成一层油膜，使得带钢表面和轧辊之间的润滑处于液体润滑状态，在降低轧制过程摩擦系数的同时，降低轧辊的磨损。冷连轧生产过程中，乳化液在长期循环使用的过程中，钢板表面的残留氧化铁皮和铁粉将进入到乳化液中，使乳化液本身的物理和化学性质发生改变，而乳化液本身这些性质的改变将对带钢的表面质量产生重大影响。乳化液中的铁粉及其他固相颗粒杂质不但会影响到润滑效果，加速轧辊的磨损，严重的还会对带钢表面质量带来重大影响，如产生黑灰黑斑、粗糙度增加和表面划痕等缺陷。
目前去除乳化液中铁粉的方法是采用平板过滤器和磁性过滤器，平板过滤器是过滤乳化液中大的固体颗粒(根据过滤网的目数)，而磁性过滤器是过滤掉铁磁性的颗粒。事实上，乳化液中的杂质除铁磁性的铁粉和四氧化三铁外，还含有大量的非铁磁性物质，如三氧化二铁、氧化亚铁、二氧化硅、三氧化二铝等。这些非铁磁性的物质将随着乳化液的循环将在乳化液中不断积聚，从而影响到乳化液的性能，因此乳化液的净化应包含这些杂质的去除，而磁性过滤是无法去除这些杂质的。
因此，本领域迫切需要开发出一种新的乳化液净化方法，该方法不但能去除铁磁性物质，还能去除非铁磁性的物质，并且能够减少磁性过滤器的反冲洗次数，从而降低了乳化液的消耗水平，同时对提高冷轧板带钢质量也起到重要的作用。
发明内容
本发明提供了一种新颖的冷连轧乳化液脱除微细固体颗粒的方法及装置，能高效、快速地脱除冷连轧乳化液中微粉颗粒，从而解决了现有技术对乳化液脱固不理想的问题。
一方面，本发明提供了一种冷连轧乳化液脱除微细固体颗粒的方法，该方法包括以下步骤：
(a)对含微粉的冷连轧乳化液进行重力沉降分离，以去除其中所含的大粒径的可沉降的颗粒，得到经第一步处理的乳化液；
(b)对所述经第一步处理的乳化液进行液-固旋流分离，以去除乳化液中所含的不可沉降的微细颗粒，得到经第二步处理的乳化液，其中，所述不可沉降的微细颗粒包括铁磁性物质和非铁磁性物质(例如，Fe2O3、SiO2、Al2O3等)；
(c)对所述经第二步处理的乳化液进行进一步的过滤分离，得到经净化处理的冷连轧乳化液以循环使用。
在一个优选的实施方式中，所述重力沉降分离选自：耙式重力沉降分离、螺旋桨式储槽分离、以及低速旋流离心分离。
在另一个优选的实施方式中，所述液-固旋流分离选自：水力旋流分离、旋流式液-固分离、粗粒化液-固旋流分离、以及旋流-射流-粗粒化液-固旋流分离。
在另一个优选的实施方式中，所述过滤分离选自：离心式过滤分离、砂石介质过滤分离、筛网式过滤分离、以及叠片式过滤分离。
在另一个优选的实施方式中，处理前，所述含微粉的冷连轧乳化液的粒径范围为0.02μm-2mm，粒径平均值为2.719μm，微粉含量为2500-4000ppm；处理后，微粉去除率大于95％，大于5μm的颗粒被分离净化，粒径平均值降到1.239μm，颗粒浓度降到150ppm-300ppm。
另一方面，本发明提供了一种冷连轧乳化液脱除微细固体颗粒的装置，它包括：
重力沉降罐，用于对含微粉的冷连轧乳化液进行重力沉降分离，以去除其中所含的大粒径的可沉降的颗粒，得到经第一步处理的乳化液；
与所述重力沉降罐连接的液-固旋流分离器，用于对所述经第一步处理的乳化液进行液-固旋流分离，以去除乳化液中所含的不可沉降的微细颗粒，得到经第二步处理的乳化液，其中，所述不可沉降的微细颗粒包括铁磁性物质和非铁磁性物质；
与所述液-固旋流分离器连接的过滤器，用于对所述经第二步处理的乳化液进行进一步的过滤分离，得到经净化处理的冷连轧乳化液以循环使用。
在一个优选的实施方式中，所述重力沉降罐选自：耙式重力沉降罐、螺旋桨式储罐、以及低速旋流离心分离器。
在另一个优选的实施方式中，所述液-固旋流分离器选自：水力旋流分离器、旋流式液-固旋流分离器、粗粒化液-固旋流分离器、以及旋流-射流-粗粒化液-固旋流分离器；所述液-固旋流分离器是单台的或多台并联的，或者是单级的或多级串联的。
在另一个优选的实施方式中，所述过滤器选自：离心式过滤分离器、砂石介质过滤分离器、筛网式过滤分离器、以及叠片式过滤分离器。
在另一个优选的实施方式中，该装置还包括：置于所述重力沉降罐与液-固旋流分离器之间的增压泵，用于增加所述经第一步处理的乳化液压力，所述增压泵采用变频调速技术，增压0.1-0.8MPa；和/或，与所述过滤器连接的另一个增压泵，用于使经净化处理的冷连轧乳化液循环利用，所述增压泵采用变频调速技术，增压0.1-0.8MPa。
附图说明
图1是根据本发明一个实施方式的冷连轧乳化液脱固工艺流程图。
图2示出了根据本申请实施例1的粒径体积分布曲线。
图3示出了根据本申请实施例1的粒径数量分布曲线。
图4示出了根据本申请实施例1的粒径比表面积分布曲线。
具体实施方式
本发明的发明人在经过了广泛而深入的研究之后发现，在实际的轧制过程中，乳化液经长期使用后，乳化液中混入大量的铁粉和其它杂质，粒径范围约为0.02μm-2mm，微细固体颗粒含量约为2500-4000ppm，使乳化液本身的物理和化学性质发生改变，而乳化液本身这些性质的改变将对带钢的表面质量产生重大影响，如产生黑灰黑斑、粗糙度增加和表面划痕等缺陷；而现有的采用板式过滤器和磁性过滤器的方法去除微细颗粒不完全，效果不理想；因此，本发明的发明人从杂质密度与乳化液密度的差异出发，通过旋流分离技术将固体杂质快速去除，从而使得乳化液中铁粉含量可调，以满足不同钢种轧制的要求；本发明的发明人通过采用重力沉降设备、微旋流分离器以及过滤器的有效组合，实现冷连轧乳化液中固体颗粒的去除，不但能去除铁磁性物质，还能去除非铁磁性的物质，从而净化了乳化液，使得冷连轧乳化液得以循环利用，大大提高了经济效益。基于上述发现，本发明得以完成。
本发明的技术构思如下：
根据冷连轧乳化液的特性，开发特殊的旋流分离器与过滤器进行乳化液的脱固与净化；根据冷连轧乳化液中含有较大颗粒的特点，先采用重力沉降设备对冷连轧乳化液进行初步沉降分离，以去除乳化液中所含的粒径较大的颗粒；对经重力沉降之后的乳化液进一步进行液-固旋流分离(该过程中采用增压泵，并采用变频调速技术，通过调节和控制增压泵的转速来增压以达到液-固旋流分离器的最小驱动力)，去除了大部分的微小颗粒；最后，再对经旋流分离器处理之后的乳化液进行过滤分离，以提高脱固效果；这样，经净化处理后的冷连轧乳化液即达到工业上的要求，可采用增压泵，循环使用该乳化液。
在本发明的第一方面，提供了一种冷连轧乳化液脱固方法，它包括以下步骤：
(i)对冷连轧乳化液进行重力沉降脱固分离，重力沉降设备的下部为粒径较大的固体颗粒，上部为重力沉降初步分离之后的乳化液，待进一步分离；
(ii)对重力沉降设备顶部的乳化液进行液-固微旋流分离，在顶部溢流口得到含固浓度很低的乳化液，在底部底流口得到微细颗粒残渣；
(iii)对经微旋流分离后的乳化液进行进一步的过滤强化分离，得到含固浓度极低的乳化液，以便循环应用。
较佳地，在步骤(i)中，在重力沉降设备的顶部得到初步处理后的乳化液。
较佳地，在步骤(ii)中，冷连轧乳化液在液-固微旋流分离器得到进一步分离，溢流口输出需进一步处理的乳化液，底流口将微细颗粒固体残渣外排。
较佳地，在步骤(iii)中，通过过滤器对乳化液进行进一步强化分离，得到几乎不含微细颗粒的冷连轧乳化液，以便循环利用。
在本发明的第二方面，提供了一种冷连轧乳化液脱固装置，它包括：
用于对乳化液进行初步分离的重力沉降设备；用于对乳化液中微细颗粒进行去除的液-固旋流分离器设备；以及用于对乳化液进行进一步分离的过滤设备。
适用于本发明的重力沉降设备没有特别的限制，可以是本领域常规的沉降脱固装置，其代表性的例子包括，但不限于：耙式重力沉降罐、螺旋桨式储槽、低速旋流离心分离器。
适用于本发明的液-固旋流分离设备没有特别的限制，可以是本领域常规的微旋流分离器，其代表性的例子包括，但不限于：水力旋流分离器、旋流式液-固旋流分离器、粗粒化液-固旋流分离器、以及旋流-射流-粗粒化液-固旋流分离器。
适用于本发明的过滤设备没有特别的限制，可以是本领域常规的过滤器，其代表性的例子包括，但不限于：离心式过滤器、砂石介质过滤器、筛网式过滤器、以及叠片式过滤器。
较佳地，为加强旋流分离器的分离效果，在重力沉降设备与旋流分离器之间增设水力增压泵，该泵宜采用变频调速技术，用以控制泵内电动机的转速，调节出液的压力。
较佳地，所述增压泵增压0.1-0.8MPa。
较佳地，在过滤器后采用增压泵，拟补偿乳化液在液-固旋流分离器中的压降损失，同样，该泵宜采用变频调速技术，用以控制泵内电动机的转速，调节出液的压力，以便使乳化液循环利用。
较佳地，所述液-固旋流分离器是单台的、或者多台并联的。
较佳地，所述液-固旋流分离器是单级的、或者多级串联的。
以下参看附图。
图1是根据本发明一个实施方式的冷连轧乳化液脱固工艺流程图。如图1所示，冷连轧乳化液先进入重力沉降罐1进行初步沉降分离，以去除乳化液中所含的粒径较大的颗粒；采用增压泵4，并采用变频调速技术，通过调节和控制增压泵4的转速来增压以使经重力沉降之后的乳化液进入液-固旋流分离器2进一步进行液-固旋流分离，以去除大部分的微小固体颗粒；使经旋流分离处理后的乳化液进入过滤器3进行过滤分离，得到经净化处理后的冷连轧乳化液；采用增压泵5循环净乳化液。
本发明的主要优点在于：
本发明对冷连轧乳化液中的微细固体颗粒进行了有效脱除，本发明的装置结构简单、投资少、能耗低、脱固效率高、占地面积小，分离效率高，净化了乳化液，使得乳化液得以循环利用；本发明采用重力分离、微旋流分离和过滤分离组合的分离思想，采用分步分离的思想，减少了投资和维护成本并降低了能耗；该净化技术降低了乳化液的消耗水平，大大降低了投资成本，同时对提高冷轧板带钢质量也起到重要的作用。
实施例
下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。
实施例1：
某国内大型钢材制造企业采用本申请的装置。
冷连轧乳化液的性质如下：
乳化液为水相和有机相的混合体，所含固体颗粒为铁粉和各种非铁磁性固体小颗粒，粒径范围为0.02μm-2mm，粒径平均值为2.719μm，微细固体颗粒含量为3200ppm。
实施方式
采用本申请所述装置，如图1所示，使乳化液依次经重力沉降→液-固微旋流分离→过滤分离，达到乳化液脱固与净化要求。
实施效果
浓度
冷连轧乳化液经过该装置之后，颗粒浓度降到150ppm-300ppm范围内，符合工业上的应用要求。
粒度
未处理乳化液粒径分布范围较大，为0.02μm-2mm，粒径平均值为2.719μm；经分离之后，大于5μm的颗粒能被有效分离净化，粒径平均值降到1.239μm。
效率
冷连轧乳化液的微细固体的去除率达到95％以上，完全符合工业上的应用要求。
实施效果可参阅图2-4(图2-4通过采集实施例1的数据，经过分析得到)。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种冷连轧乳化液脱除微细固体颗粒的方法，该方法包括以下步骤：
(a)对含微粉的冷连轧乳化液进行重力沉降分离，以去除其中所含的大粒径的可沉降的颗粒，得到经第一步处理的乳化液；
(b)对所述经第一步处理的乳化液进行液-固旋流分离，以去除乳化液中所含的不可沉降的微细颗粒，得到经第二步处理的乳化液，其中，所述不可沉降的微细颗粒包括铁磁性物质和非铁磁性物质；
(c)对所述经第二步处理的乳化液进行进一步的过滤分离，得到经净化处理的冷连轧乳化液以循环使用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重力沉降分离选自：耙式重力沉降分离、螺旋桨式储槽分离、以及低速旋流离心分离。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液-固旋流分离选自：水力旋流分离、旋流式液-固分离、粗粒化液-固旋流分离、以及旋流-射流-粗粒化液-固旋流分离。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过滤分离选自：离心式过滤分离、砂石介质过滤分离、筛网式过滤分离、以及叠片式过滤分离。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，处理前，所述含微粉的冷连轧乳化液的粒径范围为0.02μm-2mm，粒径平均值为2.719μm，微粉含量为2500-4000ppm；处理后，微粉去除率大于95％，大于5μm的颗粒被分离净化，粒径平均值降到1.239μm，颗粒浓度降到150ppm-300ppm。
6.一种冷连轧乳化液脱除微细固体颗粒的装置，它包括：
重力沉降罐(1)，用于对含微粉的冷连轧乳化液进行重力沉降分离，以去除其中所含的大粒径的可沉降的颗粒，得到经第一步处理的乳化液；
与所述重力沉降罐(1)连接的液-固旋流分离器(2)，用于对所述经第一步处理的乳化液进行液-固旋流分离，以去除乳化液中所含的不可沉降的微细颗粒，得到经第二步处理的乳化液，其中，所述不可沉降的微细颗粒包括铁磁性物质和非铁磁性物质；
与所述液-固旋流分离器(2)连接的过滤器(3)，用于对所述经第二步处理的乳化液进行进一步的过滤分离，得到经净化处理的冷连轧乳化液以循环使用。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述重力沉降罐(1)选自：耙式重力沉降罐、螺旋桨式储罐、以及低速旋流离心分离器。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述液-固旋流分离器(2)选自：水力旋流分离器、旋流式液-固旋流分离器、粗粒化液-固旋流分离器、以及旋流-射流-粗粒化液-固旋流分离器；所述液-固旋流分离器(2)是单台的或多台并联的，或者是单级的或多级串联的。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述过滤器(3)选自：离心式过滤分离器、砂石介质过滤分离器、筛网式过滤分离器、以及叠片式过滤分离器。
10.如权利要求6-9中任一项所述的装置，其特征在于，该装置还包括：置于所述重力沉降罐(1)与液-固旋流分离器(2)之间的增压泵(4)，用于增加所述经第一步处理的乳化液压力，所述增压泵(4)采用变频调速技术，增压0.1-0.8MPa；和/或，与所述过滤器(3)连接的增压泵(5)，用于使经净化处理的冷连轧乳化液循环利用，所述增压泵(5)采用变频调速技术，增压0.1-0.8MPa。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120613 |