熱軋窄帶軋機(jī)油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)改造研究

作者：趙志新，楊鶴

摘 要：介紹了鋼廠中熱軋窄帶鋼的生產(chǎn)情況，目前國(guó)內(nèi)的窄帶軋機(jī)絕大多數(shù)采用的是干油潤(rùn)滑方式，我廠通過技術(shù)改造升級(jí)為油氣潤(rùn)滑方式，這種氣液兩相流體冷卻潤(rùn)滑技術(shù)，與其它潤(rùn)滑技術(shù)相比有著無(wú)可比擬的優(yōu)越性，并對(duì)油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的技術(shù)特性和設(shè)備特點(diǎn)進(jìn)行了分析。以唐銀鋼鐵熱軋窄帶軋機(jī)參數(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)油氣潤(rùn)滑和干油潤(rùn)滑方案進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比，研究表明采用油氣潤(rùn)滑方式，軸承消耗和油品采購(gòu)費(fèi)用等綜合軋制成本大幅降低，產(chǎn)品質(zhì)量更加穩(wěn)定。其結(jié)果可為熱軋生產(chǎn)線油氣潤(rùn)滑改造提供參考。

關(guān)鍵詞：熱軋窄帶；油氣潤(rùn)滑：氣液兩相；軋制成本

1 引言

軋鋼機(jī)是帶鋼生產(chǎn)中的主要設(shè)備，整套軋制機(jī)列采用軋輥對(duì)鋼坯進(jìn)行壓下軋制和寬展成形完成整個(gè)軋制過程。目前，干油潤(rùn)滑依然是舊的熱軋窄帶設(shè)備采用的普遍的潤(rùn)滑方式，但隨著油氣潤(rùn)滑技術(shù)的的出現(xiàn)，正有越來(lái)越多的新的熱軋窄帶設(shè)備采用先進(jìn)的油氣潤(rùn)滑技術(shù)，同時(shí)也逐漸把舊的軋制設(shè)備的干油潤(rùn)滑改成油氣潤(rùn)滑形式。

目前國(guó)內(nèi)的熱軋窄帶生產(chǎn)線約有兩百多條，鋼鐵企業(yè)之間競(jìng)爭(zhēng)激烈，鋼鐵行業(yè)利潤(rùn)微薄，企業(yè)的各項(xiàng)工作，都以效益為中心，以盈利為目標(biāo)進(jìn)行。為在眾多生產(chǎn)廠家中占領(lǐng)更多市場(chǎng)提高產(chǎn)品盈利能力，在努力提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，還要通過內(nèi)部挖潛降低軋制成本，實(shí)現(xiàn)盈利目標(biāo)。

唐銀公司主要產(chǎn)品是寬度355mm以下的熱軋窄帶鋼，超薄窄帶和低合金帶鋼等品種。軋機(jī)軸承消耗和潤(rùn)滑油消耗占據(jù)了很大一部分軋制成本，在詳細(xì)了解實(shí)際生產(chǎn)條件和設(shè)備結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，我們對(duì)軋機(jī)軸承座進(jìn)行了改造，并將軋機(jī)軸承由干油潤(rùn)滑方式改造為油氣潤(rùn)滑方式。

2 軋機(jī)工作環(huán)境分析

受熱鋼坯輻射的影響，軋輥軸承的工作環(huán)境溫度高，并且初軋機(jī)列要在重載狀況下保持較低的轉(zhuǎn)速，同時(shí)還會(huì)受到冷卻水和氧化鐵皮等雜物的侵入。因此，軋機(jī)設(shè)備的工況條件非常惡劣，即：高溫、重載、低速、水和氧化鐵皮。

軋鋼設(shè)備的環(huán)境溫度很高，因此必須考慮潤(rùn)滑劑能夠順利輸送到潤(rùn)滑點(diǎn)，而且應(yīng)具有較高的粘度。干油由于在高溫下極易碳化，會(huì)造成供油管道和分配器的堵塞，失去了對(duì)軸承的潤(rùn)滑和密封作用，造成軸承損壞，軸承內(nèi)圈粘輥嚴(yán)重?zé)o法剝離。

由于初軋?jiān)O(shè)備具有重載和低速的特點(diǎn)，因此，要求在摩擦表面必須形成有一定厚度的油膜，并具有很強(qiáng)的承載能力。軸承處于極低的轉(zhuǎn)速時(shí)是很難形成油膜的，所以軸承在啟動(dòng)和即將停止時(shí)磨損會(huì)很大。軸承運(yùn)轉(zhuǎn)不良或損壞，會(huì)影響鋼材軋制質(zhì)量。

軋機(jī)周圍有大量冷卻水和氧化皮等雜物，冷卻水和氧化鐵皮等雜物侵入軸承，造成干油通道和分配器堵塞，整個(gè)干油潤(rùn)滑系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。因此，必須要在軸承內(nèi)部保持連續(xù)的正壓，使軸承具有良好的密封性能。對(duì)于干油潤(rùn)滑來(lái)講，干油真正起潤(rùn)滑作用的只是極少的量，大部分量的干油是對(duì)軸承起密封作用的。從實(shí)際使用的情況來(lái)看，即使加大軸承的干油使用量，潤(rùn)滑效果并沒有得到改善。冷卻水系統(tǒng)會(huì)被從軸承座溢出的干油污染，大大增加水處理費(fèi)用；使用過的干油難以處理，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

另外，軋制過程中軋輥高速旋轉(zhuǎn)，操作人員是無(wú)法靠近的，在惡劣的工況條件下長(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)行，必須借助先進(jìn)的監(jiān)控手段來(lái)對(duì)整個(gè)潤(rùn)滑系統(tǒng)的工作狀況進(jìn)行監(jiān)控，干油量不易控制。

軋制設(shè)備的這些與潤(rùn)滑有關(guān)的問題，如果不改變干油潤(rùn)滑方式，是無(wú)法解決的。而油氣潤(rùn)滑適合于惡劣的工況條件，它對(duì)解決上述問題游刃有余。

3 油氣潤(rùn)滑原理

油氣潤(rùn)滑是一種“氣液兩相流體冷卻潤(rùn)滑技術(shù)”， 它兼有流體動(dòng)壓和流體靜壓的雙重作用，承載能力大大提高，它使作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的摩擦表面始終處于良好的工作狀態(tài)下。

在油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)中，壓縮空氣是潤(rùn)滑劑的輸送載體。如圖1所示，連續(xù)流動(dòng)的壓縮空氣在管道中間以每秒50-80米的速度向前高速運(yùn)動(dòng)；在壓縮空氣的作用下，潤(rùn)滑油以油膜形式粘附在管壁四周，并以每秒2-5厘米的速度緩慢向前移動(dòng)。在到達(dá)油氣流出口時(shí)， 油膜變得越來(lái)越薄，且連成一片，臨末以極其精細(xì)的連續(xù)油滴流噴射到潤(rùn)滑點(diǎn)。由于油和氣的速度差別很大，所以，油和氣不是融合在一起的，從油氣管道出來(lái)的油氣是分離的。

4 油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)的組成

油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)主要由主站、油氣分配器、plc控制裝置和管道附件組成，為了滿足眾多潤(rùn)滑點(diǎn)的需要設(shè)置了衛(wèi)星站油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)，油氣混合是在衛(wèi)星站上進(jìn)行的，同時(shí)在衛(wèi)星站上還單獨(dú)配置了壓縮空氣處理裝置。

油氣可實(shí)現(xiàn)多級(jí)分配，管路系統(tǒng)非常簡(jiǎn)單。如每架軋輥分為操作側(cè)和傳動(dòng)側(cè)，有十幾個(gè)軸承，只要在該輥組的機(jī)架上接一根油氣管道來(lái)為整個(gè)輥組的軸承供送油氣流。而如果要更換輥組的話，只要拆卸一根管子即可。

油氣?滑系統(tǒng)的監(jiān)控手段非常完善，可對(duì)供油壓力、空氣壓力、供油狀況和油箱液位等進(jìn)行監(jiān)控，一旦出現(xiàn)異常，plc控制裝置立即會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)提示工作人員處理。

4.1 主站

4.1.1主站是潤(rùn)滑油供給、控制和輸出以及plc電氣控制的總成。

主站主要由油箱、潤(rùn)滑油的供給、控制和輸出部分以及plc電氣控制部分等組成，用于向各衛(wèi)星站供送潤(rùn)滑油。

4.1.2 潤(rùn)滑油的供給、控制和輸出部分

在油箱頂板上配置了兩臺(tái)小流量齒輪泵，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，能把具有一定壓力的潤(rùn)滑油輸送到各衛(wèi)星站，它是油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑油的供應(yīng)源。齒輪泵上裝有一個(gè)溢流閥，其調(diào)定壓力為80bar。齒輪泵的吸油口上裝配有吸油過濾器，齒輪泵的工作壓力由壓力表來(lái)顯示。在油箱上的柜中配置了蓄能器、數(shù)顯壓力繼電器和高壓過濾器，這是潤(rùn)滑油的控制部分。蓄能器能使系統(tǒng)保持穩(wěn)定的供油壓力。

4.1.3 plc電氣控制部分

plc電氣控制裝置帶有液晶顯示的操作面板，安裝在主站上，具有測(cè)試模式、就地模式和遠(yuǎn)程模式，有完善的監(jiān)控功能，能對(duì)油箱液位、供油壓力、濾油壓差、壓縮空氣壓力、潤(rùn)滑油的供應(yīng)狀態(tài)以及油氣流進(jìn)行監(jiān)視。

4.2 衛(wèi)星站

衛(wèi)星站是壓縮空氣處理及潤(rùn)滑油的分配以及油氣混合和輸出的總成，每個(gè)衛(wèi)星站都能獨(dú)立工作。衛(wèi)星站主要由空氣過濾裝置、調(diào)壓閥，電磁閥、壓力開關(guān)；潤(rùn)滑油的分配、油氣混合和輸出部分等組成，用于向其管轄的區(qū)域供送油氣流。

4.2.1 潤(rùn)滑油的分配部分

由主站供送的潤(rùn)滑油由衛(wèi)星站中配置的遞進(jìn)式分配器進(jìn)行分配后進(jìn)入油氣混合塊。在遞進(jìn)式分配器的進(jìn)口處裝有1個(gè)二位二通電磁閥（油閥），當(dāng)遞進(jìn)式分配器在一個(gè)潤(rùn)滑周期內(nèi)完成了規(guī)定的工作次數(shù)后，該油閥會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，直至下一個(gè)潤(rùn)滑周期開始時(shí)再次打開。每一個(gè)遞進(jìn)式分配器上均裝有接近式開關(guān)對(duì)其工作狀況進(jìn)行監(jiān)視。

4.2.2 壓縮空氣處理和供給部分

壓縮空氣由現(xiàn)場(chǎng)提供。如果壓縮空氣含水量多且比較臟，用戶可以在空氣進(jìn)口處再配置一個(gè)氣水分離器和空氣過濾器。

壓縮空氣處理裝置，包括空氣過濾器（具有自動(dòng)排水功能）、二位二通電磁閥（氣閥）、減壓閥和壓力開關(guān)。壓縮空氣的開閉由氣閥來(lái)控制，并供送給油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)，壓縮空氣壓力由減壓閥進(jìn)行設(shè)定并由壓力開關(guān)監(jiān)視，當(dāng)氣壓低于設(shè)定值（2bar），就會(huì)發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)。

4.2.3 油氣混合和輸出部分

油氣混合塊安裝在遞進(jìn)式分配器的下游。壓縮空氣在油氣混合塊中與從遞進(jìn)式分配器分配來(lái)的潤(rùn)滑油混合形成油氣流并將其輸送到油氣分配器。

衛(wèi)星站的每一個(gè)油氣出口都裝有一段可目視油氣流動(dòng)情況的透明軟管。

每個(gè)衛(wèi)星站上裝有1個(gè)10回路接插件，負(fù)責(zé)連接主站和衛(wèi)星站之間的信號(hào)線，將各個(gè)電氣元件的執(zhí)行信號(hào)輸送給主控制箱并接受主控制箱發(fā)出的控制指令。

4.2.4 插入式油氣分配裝置

插入式油氣分配裝置安裝在軸承座內(nèi)，把油氣流分配到四列圓柱滾子軸承和止推軸承。

5 結(jié)論

現(xiàn)場(chǎng)使用證明，窄帶軋機(jī)采用油氣潤(rùn)滑后，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，使用壽命大大延長(zhǎng)，與傳統(tǒng)干油相比至少可以提高3倍以上，在線燒軸承的現(xiàn)象得以杜絕，軸承采購(gòu)費(fèi)用大幅降低；潤(rùn)滑油基本實(shí)現(xiàn)零排放，利用率99%以上。所有軸承每小時(shí)耗油量?jī)H為646ml，全年按7000小時(shí)計(jì)算為4522升，即約23桶油（200l/桶）；潤(rùn)滑油的耗量以及水處理費(fèi)用大幅下降，設(shè)備運(yùn)行和維修費(fèi)用降低，降低了噸鋼軋制成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，工廠環(huán)境更為潔凈。

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來(lái)源：中國(guó)機(jī)械

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