于杰棟 王宏偉

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

油氣潤(rùn)滑在冷軋機(jī)中應(yīng)用探討

于杰棟 王宏偉

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

闡述了在各種冷軋帶鋼生產(chǎn)中,軋機(jī)軸承潤(rùn)滑的現(xiàn)狀以及油氣潤(rùn)滑與各種傳統(tǒng)潤(rùn)滑方式的比較分析,從而證明了油氣潤(rùn)滑在冷軋機(jī)中的應(yīng)用是成熟可靠的,并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討。

油氣潤(rùn)滑 冷軋機(jī) 應(yīng)用 探討 發(fā)展趨勢(shì)

0 前言

目前在冷軋機(jī)組中,如冷軋普通鋼板帶軋機(jī)、冷軋鋁板軋機(jī)、鋁箔軋機(jī)和其它有色金屬板帶軋機(jī)以及板帶的平整機(jī)和光整機(jī)等,軋機(jī)軸承通常采用串列軸承,主要裝設(shè)在工作輥、中間輥和支承輥上。軸承的潤(rùn)滑方式主要有干油潤(rùn)滑、稀油潤(rùn)滑和油霧潤(rùn)滑等。軋機(jī)軸承的工況條件有如下幾個(gè)突出特點(diǎn):一是軸承負(fù)荷大,軸承座內(nèi)裝配有四列圓錐滾子軸承或四列圓柱滾子軸承,整個(gè)軸承的直徑和寬度相對(duì)較大;二是潤(rùn)滑部位點(diǎn)多面廣,潤(rùn)滑困難。由于是串列軸承,存在多個(gè)摩擦副,輥頸處的密封也需要潤(rùn)滑,在供給潤(rùn)滑時(shí)應(yīng)采取快速和滲透性強(qiáng)的方式并在軸承座內(nèi)對(duì)潤(rùn)滑進(jìn)行二次分配,既要求潤(rùn)滑劑能夠快速地滲透到各個(gè)摩擦副,同時(shí)還要考慮以不同的潤(rùn)滑量分別供給軸承和輥頸密封;三是由于采用了工藝軋制液 (乳化液等),軸承座受到乳化液的沖刷,乳化液不可避免地侵入到軸承座危害軸承;四是由于工藝的需要,軋輥在每軋制 2～3班后就必須更換。因此軋機(jī)軸承由于潤(rùn)滑不良而頻繁損毀,嚴(yán)重時(shí)甚至使軸承座和軋輥報(bào)廢,不僅導(dǎo)致很大的設(shè)備和停機(jī)損失,廢品率提高,而且備件和維修費(fèi)用也不堪重負(fù),并長(zhǎng)期污染環(huán)境。另外,由于潤(rùn)滑系統(tǒng)的干油或稀油的外泄對(duì)乳化液及乳化液系統(tǒng)等構(gòu)成嚴(yán)重影響甚至縮短了乳化液的更換周期,并影響帶鋼表面質(zhì)量等,這給冷軋生產(chǎn)帶來了諸多困難和挑戰(zhàn)。因此,在冷軋帶鋼生產(chǎn)中,傳統(tǒng)的軋機(jī)軸承潤(rùn)滑方式如干油潤(rùn)滑、稀油潤(rùn)滑或油霧潤(rùn)滑已難以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的需要,采用一種新型的潤(rùn)滑技術(shù)代替原有的潤(rùn)滑方式勢(shì)在必行,目前油氣潤(rùn)滑以它獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)在冷軋機(jī)組中逐漸得以推廣。例如油氣潤(rùn)滑在攀鋼冷軋、本鋼冷軋的改造項(xiàng)目以及在寶鋼、武鋼、首鋼等大型鋼廠新建的冷軋項(xiàng)目中,軋機(jī)的工作輥和中間輥軸承潤(rùn)滑多采用了油氣潤(rùn)滑技術(shù),使用效果較好。

1 油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的原理分析

將單獨(dú)供送的潤(rùn)滑劑和壓縮空氣進(jìn)行混合,并形成紊流狀的油氣混合流后再供送到潤(rùn)滑點(diǎn),這個(gè)過程就是油氣潤(rùn)滑。油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的作用是形成油氣并對(duì)油氣進(jìn)行輸送和分配,由以下幾個(gè)部分組成:①供油及油量分配部分;②供氣部分;③油氣混合部分;④油氣輸送、分配及監(jiān)控部分;⑤電控裝置。

在油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)工作時(shí),根據(jù)受潤(rùn)滑設(shè)備的需油量和事先設(shè)定的工作程序接通氣動(dòng)泵。壓縮空氣經(jīng)過處理裝置進(jìn)行凈化。潤(rùn)滑油經(jīng)遞進(jìn)式分配器分配后被輸送到與壓縮空氣網(wǎng)絡(luò)相連接的油氣混合塊中,并在油氣混合塊中與壓縮空氣混合形成油氣流從油氣出口輸出進(jìn)入油氣管道。

在油氣管道中,由于壓縮空氣的作用,使?jié)櫥脱刂艿纼?nèi)壁波浪形地向前移動(dòng),并逐漸形成一層薄薄的連續(xù)油膜。經(jīng)油氣混合塊混合而形成的油氣流通過油氣分配器的分配,最后以一股極其精細(xì)的連續(xù)油氣流噴射到潤(rùn)滑點(diǎn)上。油氣分配器可實(shí)現(xiàn)油氣流的多級(jí)分配。進(jìn)入軸承內(nèi)部的壓縮空氣,既使?jié)櫥课坏玫搅死鋮s,又由于潤(rùn)滑部位保持著一定的正壓,使外界的臟物和水不能侵入,起到了良好的密封作用。

2 油氣潤(rùn)滑與傳統(tǒng)潤(rùn)滑方式的比較分析

油氣潤(rùn)滑被稱為“氣液兩相流體冷卻潤(rùn)滑技術(shù)”,是一種新型的潤(rùn)滑技術(shù)。它與傳統(tǒng)的單相流體潤(rùn)滑技術(shù)相比,由于其成功地解決了干油潤(rùn)滑、稀油潤(rùn)滑和油霧潤(rùn)滑所無法克服的難題,因此它具有其他潤(rùn)滑方式無可比擬的優(yōu)越性。油氣潤(rùn)滑與傳統(tǒng)潤(rùn)滑方式的技術(shù)特性比較見表 1。

油氣潤(rùn)滑與傳統(tǒng)的干油潤(rùn)滑、稀油潤(rùn)滑和油霧潤(rùn)滑三種方式的主要比較分析如下:

表1 油氣潤(rùn)滑與干油潤(rùn)滑、稀油潤(rùn)滑和油霧潤(rùn)滑的技術(shù)特性比較

1)潤(rùn)滑劑的利用率:干油潤(rùn)滑的大部分潤(rùn)滑劑會(huì)從軸承座的密封處排出,僅僅起填充及密封作用,并不能真正起潤(rùn)滑作用,浪費(fèi)嚴(yán)重,其耗油量是油氣潤(rùn)滑的 20～100倍。稀油潤(rùn)滑的部分潤(rùn)滑劑從軸承座的密封處排出,真正起潤(rùn)滑作用的潤(rùn)滑劑不到2%,大部分潤(rùn)滑劑用于冷卻作用,所有油品使用一段時(shí)間之后必須全部更換;由于漏損及使用一段時(shí)間之后油品須全部更換,因此實(shí)際耗油量是油氣潤(rùn)滑的 10～30倍。油霧潤(rùn)滑雖然僅有少量的潤(rùn)滑劑從軸承座排出,但因潤(rùn)滑劑粘度大小的不同而霧化率不同,對(duì)潤(rùn)滑劑的利用率也只有約 60%或更低;其耗油量是油氣潤(rùn)滑的 10～12倍。而油氣潤(rùn)滑由于耗油量極小,只有微量的潤(rùn)滑劑從軸承座排出,如果做成循環(huán)型系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)零排放,其潤(rùn)滑劑 100%被利用,其耗油量是干油潤(rùn)滑的 1/20～1/100;是稀油潤(rùn)滑的 1/10～1/30;是油霧潤(rùn)滑的 1/10～1/12。

2)系統(tǒng)給油的準(zhǔn)確性及調(diào)節(jié)能力:干油潤(rùn)滑和稀油潤(rùn)滑能實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量給油,可以在一定范圍內(nèi)對(duì)給油量進(jìn)行調(diào)節(jié)。油霧潤(rùn)滑的加熱溫度、環(huán)境溫度以及氣壓的變化和波動(dòng)均會(huì)使給油量受到影響,不能實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量給油,對(duì)給油量的調(diào)節(jié)能力極其有限。而油氣潤(rùn)滑不僅可實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量給油,而且可在極寬的范圍內(nèi)對(duì)給油量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3)在惡劣工況下的適用性:干油潤(rùn)滑的軸承座內(nèi)沒有正壓,外界臟物、水或有化學(xué)危害性的流體會(huì)侵入軸承座并危害軸承;不適用于對(duì)高速 (或極低速)、重載、高溫和軸承座易受外界侵蝕的場(chǎng)合。稀油潤(rùn)滑的軸承座內(nèi)基本沒有正壓,外界臟物、水或有化學(xué)危害性的流體會(huì)侵入軸承座并危害軸承;雖可用于高速 (或極低速)、重載場(chǎng)合,但對(duì)高溫環(huán)境的適應(yīng)性差,不適用于軸承座易受外界侵蝕的場(chǎng)合。油霧潤(rùn)滑的軸承座內(nèi)的正壓較小,在 0.02 bar以下,不足以阻止外界臟物、水或有化學(xué)危害性的流體侵入軸承座并危害軸承;在高速、高溫和軸承座易受外界侵蝕的場(chǎng)合適用性差;不適用于重載場(chǎng)合。而油氣潤(rùn)滑的軸承座內(nèi)的正壓較大,約 0.3 bar～0.8 bar,可有效防止外界侵蝕;適用于高速 (或極低速)、重載、高溫和軸承座易受外界侵蝕的場(chǎng)合。

4)系統(tǒng)監(jiān)控性能:干油潤(rùn)滑、稀油潤(rùn)滑和油霧潤(rùn)滑的監(jiān)控性能較弱或一般;而油氣潤(rùn)滑所有動(dòng)作元件和流體均能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控。

5)軸承使用壽命和投資收益:在軋機(jī)軸承潤(rùn)滑中,干油潤(rùn)滑和稀油潤(rùn)滑的軸承使用壽命較短或一般;投資收益一般,消耗大,成本高。油霧潤(rùn)滑的軸承使用壽命適中;投資效益較好。而油氣潤(rùn)滑的軸承使用壽命很長(zhǎng);投資效益最優(yōu)。

6)系統(tǒng)的環(huán)保性:干油潤(rùn)滑大量的油脂從軸承座中溢出并污染環(huán)境或其它介質(zhì) (水、乳化液等),使用過的干油處理困難且須花費(fèi)一定費(fèi)用,每次更換軸承時(shí)都要對(duì)軸承上粘附的厚厚的油脂進(jìn)行清洗。稀油潤(rùn)滑的部分稀油從軸承座中溢出并污染環(huán)境或其它介質(zhì) (水、乳化液等)。油霧潤(rùn)滑在霧化時(shí)有 20%～50%的潤(rùn)滑劑通過排氣進(jìn)入外界空氣中成為可吸入油霧,對(duì)人體有害并污染環(huán)境。而油氣潤(rùn)滑的潤(rùn)滑油不會(huì)被霧化,也不和空氣真正融合,油品利用率高,對(duì)外界污染極小。如果做成循環(huán)型系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)零排放。

3 結(jié)論

綜上所述,油氣潤(rùn)滑 技術(shù)比傳統(tǒng)的干油潤(rùn)滑、稀油潤(rùn)滑和油霧潤(rùn)滑技術(shù)具有明顯的優(yōu)越性,同時(shí)一些冷軋廠的生產(chǎn)實(shí)踐也證明了油氣潤(rùn)滑技術(shù)在冷軋生產(chǎn)上的采用是成熟可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保的,值得推廣。由于采用油氣潤(rùn)滑,不僅提高了軋輥軸承的使用壽命,降低了軸承的消耗和維修費(fèi)用,而且提高了軋機(jī)設(shè)備的作業(yè)率。同時(shí),潤(rùn)滑劑的消耗大幅度降低,既節(jié)約了成本,又減少了污染,還降低了水處理的費(fèi)用。

油氣潤(rùn)滑作為新一代的高效節(jié)能潤(rùn)滑方式已經(jīng)在世界范圍內(nèi)獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。隨著我國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益提高以及清潔能源和節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用,在冶金行業(yè)尤其是在冷軋機(jī)和連鑄機(jī)上,油氣潤(rùn)滑的應(yīng)用越來越普遍,國(guó)內(nèi)已有不少冷軋項(xiàng)目和連鑄機(jī)上采用了油氣潤(rùn)滑技術(shù)。油氣潤(rùn)滑技術(shù)在冷軋項(xiàng)目上的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為:

1)對(duì)處于大軋制力、高溫狀態(tài)運(yùn)行的軸承的降溫效果明顯,軸承能維持在相對(duì)較低的溫度下運(yùn)行,從而使軸承壽命有了明顯的提高。軸承壽命比采用傳統(tǒng)潤(rùn)滑方式提高 3～6倍,大幅降低了軸承消耗費(fèi)用和備件費(fèi)用。

2)潤(rùn)滑油的消耗量很低,每個(gè)軸承每小時(shí)只需1 mL～2 mL潤(rùn)滑油即可滿足潤(rùn)滑要求,其耗油量?jī)H為其它潤(rùn)滑方式的 1/5以下,對(duì)潤(rùn)滑油的利用率極高,經(jīng)濟(jì)性顯著。

3)潤(rùn)滑油在管道中輸送時(shí)溫度較低,不會(huì)像干油那樣受高溫影響結(jié)塊并堵塞管道進(jìn)而導(dǎo)致潤(rùn)滑失效;更重要的是系統(tǒng)監(jiān)控完善,可避免像油霧潤(rùn)滑那樣出現(xiàn)軸承無潤(rùn)滑運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。

4)不污染生產(chǎn)環(huán)境和軋制乳化液。油氣潤(rùn)滑既不會(huì)污染環(huán)境,又不會(huì)對(duì)乳化液系統(tǒng)等構(gòu)成嚴(yán)重影響甚至縮短乳化液的更換周期,同時(shí)由于壓縮空氣在軸承座內(nèi)保持正壓,也可有效防止外界雜物尤其是乳化液侵入軸承座危害軸承。

[1] 楊和中,劉厚飛.TURBOLUB油氣潤(rùn)滑技術(shù) (一).潤(rùn)滑與密封,2003(1):108～110.

D ISCUSSION ON O IL-A IR LUBRICATION FOR COLD ROLL INGM ILL

Yu Jiedong Wang Hongwei
(Anyang Iron&Steel Stock Co.,Ltd)

This paper pr imarily introduces bearing lubrications in different types of cold strip production and comparison analysis between oil-air lubrication and conventional lubrication.The practice shows that the oil-air lubrication is reliable for providing accurate and consistent data.Development trend is also discussed.

oil-air lubrication cold rollingmill application discussion development trend

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聯(lián)系人:于杰棟,高級(jí)工程師,河南.安陽(yáng) (455004),安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司冷軋工程指揮部;

2010—9—5