專利名稱：一種乳化液配制系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冷軋乳化液使用領(lǐng)域，具體地，涉及一種乳化液配制系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代帶鋼在連軋機冷軋過程中一般使用乳化液進行冷卻及潤滑生產(chǎn)，所謂冷軋乳化液是將含有各類表面活性劑的軋制油在攪拌器的作用下在水中破碎成具有一定粒度的乳化液。為了節(jié)約軋制油的消耗量，通常對現(xiàn)代連軋機都會如圖I所示的循環(huán)流程，對使用后乳化液進行凈化和過濾處理，以再供給軋機生產(chǎn)。在某些對潤滑要求較高的連軋機組中，為了保證生產(chǎn)過程，會使用乳化液直噴或半直噴系統(tǒng)。所謂的乳化液半直噴或直噴系統(tǒng)與傳統(tǒng)的循環(huán)式使用的乳化液系統(tǒng)不同，其系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置一個或多個獨立的小型乳化液箱用以配制高濃度(通常在5%以上)的乳化液， 并將配制的乳化液直接噴射到特定帶鋼/軋輥的區(qū)域上以提供優(yōu)良的潤滑性。所不同的是，由于這些小型乳化液箱配制噴射的乳化液流量一般較小，直噴式乳化液使用后直接流入乳化液系統(tǒng)的收集箱內(nèi)進行排放而不循環(huán)使用；而半直噴系統(tǒng)的乳化液噴射后隨著大量乳化液一起流到回收箱體內(nèi)循環(huán)使用。具體的示意圖如圖2和圖3所示。直噴或半直噴式乳化液系統(tǒng)多用于對潤滑性要求非常高的區(qū)域，例如高變形率產(chǎn)品、極薄板生產(chǎn)過程等，由于使用高濃度及不循環(huán)回收使用的乳化液，因此軋制生產(chǎn)過程的潤滑性較佳且生產(chǎn)清潔性也非常優(yōu)越。但是在實際生產(chǎn)過程中，對于某些高變形率產(chǎn)品的軋制過程中發(fā)現(xiàn)了帶鋼表面的斑跡缺陷，影響后續(xù)涂鍍工序產(chǎn)品性能。分析產(chǎn)生此問題的原因在于乳化液在配制的過程中采用攪拌器方式來形成，軋制油在攪拌器旋轉(zhuǎn)的槳葉尖端的高速作用下被破碎形成許多細小的微粒，因此乳化液通常形成是一個廣泛的粒徑分布范圍；同時，由于制備半直噴或直噴系統(tǒng)乳化液的軋制油和水是一次性加在乳化液罐內(nèi)，并馬上就會被泵體輸送走，尚來不及形成穩(wěn)定的乳化液；以上方面最終引起了直噴或半直噴系統(tǒng)的乳化液內(nèi)油滴直徑大小不一、分布很廣，這些油滴在帶鋼軋制輥縫區(qū)域中有著局部不同的潤滑條件，最終宏觀上形成了大小不一并具有一定色差的斑跡。此種缺陷的發(fā)生通常沒有明顯的規(guī)律性，但發(fā)生該問題的帶鋼在后道工序的生產(chǎn)中會引起產(chǎn)品表面質(zhì)量問題，從而導(dǎo)致生產(chǎn)合格率下降。在乳化液這樣的兩相流中，軋制油滴的大小不一。經(jīng)過研究，在乳化液中，分散相 (軋制油)液滴的直徑大小分布可以用Rosin-Rammler公式加以擬合，其采用數(shù)學(xué)方式定義可按如下的表達式~[ψ\
R = \-e [d)其中是某一個直徑的油滴；R是直徑小于0的油滴在所有油滴中占的質(zhì)量百分比；J是一常數(shù)，對于乳化液，其為乳化液體系中直徑小于Cli的油滴質(zhì)量占全部油滴質(zhì)量63. 2%時的油滴平均直徑；
N為均勻度指數(shù)。通常上述的N就是表示乳化液內(nèi)分散相(軋制油滴)大小分布均勻性的指標(biāo)，其越大，乳化液中的油滴分布越集中，即乳化液內(nèi)的油滴都集中在某一個直徑區(qū)間段內(nèi)；反之，則說明油滴大小分布廣。通常使用攪拌器方式破碎的軋制油其N值一般在I 2. 5之間，圖4是不同N值下乳化液粒徑分布的示意圖，可見若N為2 3之間時乳化液滴大小分布很廣。針對這一現(xiàn)狀，有許多新型的乳化液配制方法被提出，如CN89108136. 0(乳化液的制備方法及其實現(xiàn)裝置)提出一種新型的乳化液，尤其是水包油型乳化液配制方法，其核心是利用高溫汽化的高壓水蒸汽以500-800m/min的速度沖擊油相，通過超音速沖擊破碎油，可以得到細小且分布均勻的乳化液滴，但此種方法配制的乳化液需要將水加熱水蒸汽，較為費能，且需要將其加壓以達到超音速噴射，對設(shè)備要求也較高。專利CN90102737. 5 (制備油水乳化液的方法和設(shè)備)提出了將水和油的混合物通過5. 5 6. 5bar壓力作用斜向噴射進入旋流設(shè)備內(nèi)，通過在旋流室內(nèi)的高速旋轉(zhuǎn)流動，油相不斷被初步破碎成一定粒度的液滴，接著將油水混合物減速后再通過旋流設(shè)備以外的輸送裝置重新加壓送入旋流裝置破碎，通過這樣的反復(fù)作用將配制成具有非常均一微粒分布的乳液，但采用這種方法配制的乳化液粒度比較大，通常在幾十到幾百微米之間，不符合冷軋潤滑使用需求。在專利CN200380103269. 2(制造一種懸浮液或乳化液的方法和裝置)中提出了另一種完全不同的乳化液配制方法，主要是在一個多孔材料制備成的膜一側(cè)將油相加壓， 油相物質(zhì)在壓力作用下流過多孔膜并破碎成一定粒度的油滴微粒；在多孔膜的另一側(cè)水流過，并帶走油滴形成粒度分布非常均勻的乳化液，由于油滴在流出多孔膜時非常容易再次聚并，因此需要采用機械或電磁的方法讓多孔膜震動起來，采用此種方法配制的乳化液雖然質(zhì)量高，但設(shè)備結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，成本相對較高。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述存在的直噴/半直噴乳化液系統(tǒng)生產(chǎn)中出現(xiàn)乳化液內(nèi)軋制油液滴大小分布廣泛的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種乳化液配制系統(tǒng)及其方法，所述乳化液配制系統(tǒng)可有效降低“點狀”斑跡缺陷的發(fā)生率，從而提高鋼鐵產(chǎn)品的表面質(zhì)量。為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種乳化液配制系統(tǒng)，包括乳化液箱，其特征在于所述乳化液箱一側(cè)通過管線依次順序連接有第一冷卻裝置、第一加壓裝置和軋制油箱，所述乳化液箱另一側(cè)通過管線連接有水箱。根據(jù)本發(fā)明所提供的一種乳化液配制系統(tǒng)，采用的是，所述乳化液箱內(nèi)側(cè)設(shè)置有攪拌裝置，所述乳化液箱連接有第三加熱裝置，連接第一冷卻裝置與乳化液箱的管線在乳化液箱內(nèi)側(cè)的端部設(shè)置有第一噴射裝置。根據(jù)本發(fā)明所提供的一種乳化液配制系統(tǒng)，采用的是，所述第一噴射裝置為空心圓錐噴嘴。根據(jù)本發(fā)明所提供的一種乳化液配制系統(tǒng)，采用的是，所述乳化液箱與水箱之間連接有泵體，所述水箱上連接有第二加熱裝置。
根據(jù)本發(fā)明所提供的一種乳化液配制系統(tǒng)，采用的是，所述軋制油箱上連接有第
一加熱裝置。根據(jù)本發(fā)明所提供的一種乳化液配制系統(tǒng)，采用的是，所述第一加壓裝置為高壓
活塞泵或隔膜泵。根據(jù)本發(fā)明所提供的一種乳化液配制系統(tǒng)，采用的是，所述第一加壓裝置的工作壓力為I 40MPa。同時，本發(fā)明還提供一種利用所述乳化液配制系統(tǒng)配制乳化液的方法，采用如下技術(shù)方案，包括如下步驟(SI)、將水和軋制油分別裝入水箱和軋制油箱中，加熱，將經(jīng)過加熱的軋制油通過
第一加壓裝置進行加壓，然后通過第一冷卻裝置進行冷卻控溫；(S2)、將經(jīng)過加壓和冷卻后的軋制油通過第一噴射裝置噴入乳化液箱，將經(jīng)過加熱的水通過泵體泵入乳化液箱，將水和軋制油混合，然后通過第三加熱裝置進行加熱，通過攪拌裝置進行攪拌、混合，從而配制成乳化液。根據(jù)本發(fā)明所提供的一種乳化液配制方法，采用的是，所述步驟(SI)中，加熱后， 水的溫度為30 95°C，軋制油的溫度為40 150°C。本發(fā)明所提供的一種乳化液配制系統(tǒng)及其方法的有益效果在于I)、通過設(shè)置第一加壓裝置，從而對加熱后的軋制油進行加壓，通過設(shè)置第一冷卻裝置，從而精確控制軋制油噴射溫度，采用噴嘴高壓噴射軋制油的技術(shù)方案，依靠高壓泵的加壓作用，使軋制油在噴嘴出口形成高速流動，依靠高速噴射的慣性力作用，克服水相并或 /軋制油相的粘性力和表面張力的束縛，破碎形成細小且粒徑分布均一的乳化液。2)、通過設(shè)置攪拌裝置和第三加熱裝置，使得乳化液箱內(nèi)的軋制油在乳化液內(nèi)均勻分布不聚并，且乳化液的溫度維持在生產(chǎn)所需范圍內(nèi)；3)、設(shè)備成熟且安裝便利，可較為有效地降低生產(chǎn)質(zhì)量缺陷，即“點狀”斑跡的發(fā)生率，有較高的應(yīng)用推廣價值。


圖I為現(xiàn)代冷連軋機循環(huán)乳化液系統(tǒng)連接示意圖。圖2為乳化液直噴系統(tǒng)連接示意圖。圖3為乳化液半直噴系統(tǒng)連接示意圖。圖4為不同N值下乳化液粒徑分布示意圖。圖5為本發(fā)明提供的一種乳化液配制方法工藝流程圖。圖6為本發(fā)明提供的一種乳化液配制系統(tǒng)的連接示意圖。圖7為本發(fā)明提供的一種乳化液配制系統(tǒng)在軋機系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用的連接示意圖。圖中，I、乳化液箱2、第三加熱裝置3、攪拌裝置4、軋制油箱5、第一加熱裝置6、第一加壓裝置7、第一冷卻裝置8、第一噴射裝置9、泵體10、水箱11、第二加熱裝置12、管線 13、第二加壓裝置14、第二冷卻裝置15、閥體16、第二噴射裝置17、軋機18、收集裝置。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的一種乳化液配制系統(tǒng)及其方法作進一步的解釋說明。本發(fā)明提供的一種乳化液配制系統(tǒng)的工作原理如下變更傳統(tǒng)乳化液配制流程中采用攪拌器旋轉(zhuǎn)破碎配制乳化液的方法，而采用噴嘴高壓噴射軋制油的技術(shù)方案，精確被控制溫度和壓力的軋制油通過噴射裝置噴射進入另一種介質(zhì)中進行破碎成一定粒度和粒度分布的油滴，具體是依靠高壓泵的加壓作用，使軋制油在噴嘴出口形成高速流動，依靠高速噴射的慣性力作用，克服水相并或/軋制油相的粘性力和表面張力的束縛，破碎形成細小且粒徑分布均一的乳化液。本發(fā)明提供的一種乳化液配制系統(tǒng)的連接方式如下如圖6所示，乳化液箱I 一側(cè)通過管線12依次順序連接有第一冷卻裝置7、第一加壓裝置6和軋制油箱4，所述軋制油箱4上連接有第一加熱裝置5，所述乳化液箱I另一側(cè)通過管線12連接有水箱10，所述水箱10上連接有第二加熱裝置11，所述乳化液箱I與水箱10之間連接有泵體9，所述乳化液箱I內(nèi)設(shè)置有攪拌裝置3，所述乳化液箱I連接有第三加熱裝置2，連接第一冷卻裝置7與乳化液箱I的管線12在乳化液箱I內(nèi)側(cè)的端部設(shè)置有第一噴射裝置8。其中，所述第一噴射裝置8優(yōu)選為空心圓錐噴嘴。所述第一加壓裝置6為高壓活塞泵或隔膜泵。所述第一加壓裝置6的工作壓力為I 40MPa。同時，采用本發(fā)明提供的一種乳化液配制系統(tǒng)配制乳化液的方法如下(SI)、將水和軋制油分別裝入水箱10和軋制油箱4中，加熱，加熱后，水的溫度為 30 95°C，軋制油的溫度為40 150°C，將經(jīng)過加熱的軋制油通過第一加壓裝置6進行加壓，然后通過第一冷卻裝置7進行冷卻控溫；(S2)、將經(jīng)過加壓和冷卻后的軋制油通過第一噴射裝置8噴入乳化液箱1，將經(jīng)過加熱的水通過泵體9泵入乳化液箱1，將水和軋制油混合，然后通過第三加熱裝置2進行加熱(達到控溫的目的)，通過攪拌裝置3進行攪拌、混合，從而配制成乳化液。本發(fā)明提供的一種乳化液配制系統(tǒng)的具體工作方式如下將本發(fā)明提供的一種乳化液配制系統(tǒng)接入軋機乳化液系統(tǒng)中，如圖7所示，將乳化液箱I 一側(cè)通過管線12依次順序連接第二加壓裝置13和第二冷卻裝置14，所述第二冷卻裝置14通過管線12與兩個閥體15形成并聯(lián)連接，所述閥體15向軋機17 —端連接有第二噴射裝置16，所述軋機17下方設(shè)置有收集裝置18。本發(fā)明提供的一種乳化液配制系統(tǒng)的工藝流程如下如圖5所示，將配制乳化液所必須的水(優(yōu)選為工業(yè)脫鹽水)、軋制油裝載在水箱 10及軋制油箱4中，通過第一加熱裝置5和第二加熱裝置11分別對水和軋制油進行加熱， 此處采用蒸汽加熱或電加熱等的方式加熱，控制水的溫度在30-95°C之間，軋制油溫度在 40-150°C之間。熱的軋制油通過后面的第一加壓裝置6提升壓力進行輸送，所說的第一加壓裝置6指的是高壓活賽泵或隔膜泵，所述泵的工作壓力為l-40MPa。其后軋制油經(jīng)過第一冷卻裝置7進行冷卻以精確控制軋制油噴射溫度，接著，精確控制溫度和壓力的軋制油通過第一噴射裝置8噴射進入另一種介質(zhì)中進行破碎成一定粒度和粒度分布的油滴，本發(fā)明所指的噴射裝置，指的是各種形式的壓力噴嘴，尤其是空心圓錐噴嘴；而本發(fā)明所述另一種介質(zhì)，特別指的是水相并/或乳化液相。本發(fā)明的主要內(nèi)容是變更傳統(tǒng)乳化液配制流程中采用攪拌器旋轉(zhuǎn)破碎配制乳化液的方法，而采用噴嘴高壓噴射軋制油的技術(shù)方案，依靠高壓泵的加壓作用，使軋制油在噴嘴出口形成高速流動，依靠高速噴射的慣性力作用，克服水相并或/軋制油相的粘性力和表面張力的束縛，破碎形成細小且粒徑分布均一的乳化液。本發(fā)明中的軋制油和水在乳化液箱I中配制成乳化液，通過內(nèi)置式或外置式的第三加熱裝置2，即蒸汽或電加熱裝置控制到一定溫度，同時為了讓軋制油在乳化液內(nèi)均勻分布不聚并，在乳化液內(nèi)安裝有攪拌或分散設(shè)備，即攪拌裝置3，不停攪動乳化液，所說的攪拌裝置3可以是傳統(tǒng)攪拌器或高壓壓縮氣。其后，將配制好的乳化液與常規(guī)的冷軋乳化液類似，通過第二加壓裝置13，常規(guī)為離心泵或齒輪泵噴射輸送進入噴射單元而最終噴射到帶鋼和軋輥的區(qū)域內(nèi)，第二加壓裝置的壓力通常為2-lObar之間。為了精確控制乳化液的使用溫度，可以在乳化液第二加壓裝置13和最終噴設(shè)單元之間安裝第二冷卻裝置14以控制乳化液的溫度在40-65 °C間。采用此方法配制的直噴或半直噴系統(tǒng)乳化液的平均粒度分布非常均勻，按照 Rosin-Rammler分布描述時,其均勻度指數(shù)通?？蛇_3以上,優(yōu)化后可高達到4以上。下表即為依據(jù)本發(fā)明提供的一種乳化液配制系統(tǒng)及其使用方法配制的乳化液實施例的工藝參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種乳化液配制系統(tǒng)，包括乳化液箱(I)，其特征在于所述乳化液箱(I) 一側(cè)通過管線(12)依次順序連接有第一冷卻裝置(7)、第一加壓裝置(6)和軋制油箱(4)，所述乳化液箱(I)另一側(cè)通過管線(12)連接有水箱(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種乳化液配制系統(tǒng)，其特征在于所述乳化液箱(I)內(nèi)側(cè)設(shè)置有攪拌裝置(3)，所述乳化液箱(I)連接有第三加熱裝置(2)，連接第一冷卻裝置(7) 與乳化液箱(I)的管線(12)在乳化液箱(I)內(nèi)側(cè)的端部設(shè)置有第一噴射裝置(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種乳化液配制系統(tǒng)，其特征在于所述第一噴射裝置 (8)為空心圓錐噴嘴。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種乳化液配制系統(tǒng)，其特征在于所述乳化液箱(I)與水箱(10)之間連接有泵體(9)，所述水箱(10)上連接有第二加熱裝置(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種乳化液配制系統(tǒng)，其特征在于所述軋制油箱(4)上連接有第一加熱裝置(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種乳化液配制系統(tǒng)，其特征在于所述第一加壓裝置(6) 為高壓活塞泵或隔膜泵。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或6所述的一種乳化液配制系統(tǒng)，其特征在于所述第一加壓裝置(6)的工作壓力為I 40MPa。
8.一種利用如權(quán)利要求I所述的乳化液配制系統(tǒng)配制乳化液的方法，其特征在于，包括如下步驟(51)、將水和軋制油分別裝入水箱(10)和軋制油箱(4)中，加熱，將經(jīng)過加熱的軋制油通過第一加壓裝置(6)進行加壓，然后通過第一冷卻裝置(7)進行冷卻控溫；(52)、將經(jīng)過加壓和冷卻后的軋制油通過第一噴射裝置(8)噴入乳化液箱(1)，將經(jīng)過加熱的水通過泵體(9)泵入乳化液箱(I)，將水和軋制油混合，然后通過第三加熱裝置(2) 進行加熱，通過攪拌裝置(3)進行攪拌、混合，從而配制成乳化液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種乳化液配制方法，其特征在于，所述步驟(SI)中，加熱后，水的溫度為30 95°C，軋制油的溫度為40 150°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種乳化液配制系統(tǒng)，包括乳化液箱(1)，其特征在于所述乳化液箱(1)一側(cè)通過管線(12)依次順序連接有第一冷卻裝置(7)、第一加壓裝置(6)和軋制油箱(4)，所述乳化液箱(1)另一側(cè)通過管線(12)連接有水箱(10)。同時本發(fā)明還提供一種乳化液配制方法。采用本發(fā)明所述的乳化液配制方法及相關(guān)系統(tǒng)可有效降低斑跡缺陷的發(fā)生率，從而提高鋼鐵冷軋產(chǎn)品的表面質(zhì)量。
文檔編號B01F15/06GK102580592SQ20121004449
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者李山青, 李秀軍, 王康健, 瞿培磊 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司