旋转刷在清洗铝杆表面的应用

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　　摘  要：针对铝包钢生产过程中，电工铝杆表面的清洗存在废酸、废碱污染，以及成本高、生产效率低等问题，对生产设备及表面处理方式进行改造。采用旋转刷和清水清洗电工铝杆表面，结果表明，改造后电工铝杆表面的杂质清除干净，安全满足工艺生产要求;工序成本降低，避免了废酸、废碱、废水污染，满足国家绿色环保要求。
　　关键词：铝包钢  表面清洗  旋转刷
　　中图分类号：TH133.3                              文献标识码：A                          文章编号：1672-3791（2019）03（a）-0070-02
　　1  问题提出
　　铝包钢[1]是一种优质高碳钢丝作为芯线，在钢的表面均匀地包覆一定厚度的铝，通过连续同步变形拉拔而成的高效双金属材料，它既具有铝的良好导电性能和耐腐蚀性能，又具有钢的高强度、耐振动、疲劳性能好的优点[2]。
　　铝包钢的挤压包覆过程中用到了包覆铝杆，工艺设计要求包覆杆以清洁、无油和无铝渣的状态进入包覆机[3]。英国BWE公司设计配置的铝杆清洁工艺为铝杆→热碱洗→酸洗→软水漂洗（见图1）。这个过程用到了烧碱、硝酸和水，不仅有废液产生，还因为危险化学品的使用增加了较多安全风险，以及管理化学品的麻烦。为应对这些问题，我们开始寻找替代工艺技术。
　　2  清洗技术的应用改进
　　2.1 改进思路的确定
　　采用过程功能分析法去找到替代技术，分析见表1，可见关键是分析为什么需要用烧碱溶液来做表面处理。
　　为深挖到解决办法，我们追寻为什么铝包上有油脂，这要看铝杆生产过程。铝杆终轧并冷却到一定温度后，进入收线机，经过一个上升坡道时经过多个导孔，然后进入吐丝机，使铝杆形成螺旋状下落成卷。如果铝杆在这个过程与接触的导模及吐丝管之间有较大的摩擦力，铝杆可能会被刮伤。所以决定在轧制过程解决包覆铝杆清洗问题，找到轧制杆润滑的替代方案（见图2）。
　　2.2 改造方法
　　铝杆轧制过程中，硬质合金的导模很光滑，并不容易擦伤铝杆，而旋转的吐丝管与铝杆基本是面接触，虽然有一定的铝杆离心甩动造成的压力，但并不需要很强的润滑。尝试的办法是停止使用油脂，在铝杆爬升到吐丝机的过程中喷淋一些乳化液，结果铝杆表面没有受伤，而且因收卷温度在180℃以上，铝杆表面最后是干净且干燥的。该新工艺的试验成功为后续包覆铝杆清洗工艺的改进奠定了基础，而且在軋机停产前也和供应商协商并成功试验好同样的生产工艺。
　　包覆铝杆没有了油脂，就只需要去除浮尘和少量存在的粘附铝渣，减薄正常的氧化铝膜，使挤压的铝尽量纯净。选择的清洁装置为已在钢丝线上有多年经验的旋转刷，原理是4块钢丝刷片沿圆周旋转，对中心处铝杆表面刮擦，达到清洁铝杆表面。
　　旋转刷足以清除表面的浮渣和其他附着物，而且能提供一个氧化铝相对较少的铝材，为彻底清除粘附在表面的铝微粒，后面的热水洗继续保留。最后投入使用的包覆铝杆工艺变成：铝杆→旋转刷→热水漂洗。
　　2.3 改造效果效果评估
　　改造完成后生产顺利，钢刷清理过的铝杆很干净，钢刷对铝杆的压力可调，钢刷磨损后会自动跟进，旋转刷的盘转与电工铝杆的速度成正比，保证电工铝杆表面的全覆盖打磨，又保证不出现打磨过度的现象，清洁度达到生产工艺要求。热水冲洗后会自然干燥，产品质量没有受到任何影响，生产线速度不降低。
　　该项目的综合评价如下：
　　（1）生产效率及产品质量上没有任何问题，还省去了化学槽液的维护工作。
　　（2）包覆线上消除了烧碱及硝酸的使用，所以该成果是一个清洁生产成果。
　　（3）取消了1组10kW的加热器及2台15kW的高压泵，只增加1个不到1kW的电机，大幅度降低了维修费用及电耗，降成本显著，系统可靠性得到提高。
　　（4）系统简单可靠，好操作易维护。
　　3  结语
　　此改造项目在降低成本、改善环保、降低安全风险方面取得很大的成功，用机械方法替代了运用酸碱的工艺。更应看到的是，这次维修与生产及技术部门协力完成一个项目，多部门参与，有效地运用功能分析去找问题解决办法，系统地解决问题，为今后解决问题提供了一个典范。
　　参考文献
　　[1] 宋宝韫.CONFORM连续挤压包覆设备[J].大连铁道学院学报，1996（17）：3-5.
　　[2] 汪富强，徐磊岗，汪凯.铝包钢芯线的清洁生产[J].金属制品，2017（6）：14-17.
　　[3] 高飞，宋宝韫，张新宇，等.连续挤压包覆技术在铝包钢丝生产上的应用[J].金属制品，1999（1）：20-23.
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