2023-10-18
作者：趙志新，楊鶴
摘 要：介紹了鋼廠中熱軋窄帶鋼的生產情況，目前國內的窄帶軋機絕大多數采用的是干油潤滑方式，我廠通過技術改造升級為油氣潤滑方式，這種氣液兩相流體冷卻潤滑技術，與其它潤滑技術相比有著無可比擬的優越性，并對油氣潤滑系統的技術特性和設備特點進行了分析。以唐銀鋼鐵熱軋窄帶軋機參數為基礎，對油氣潤滑和干油潤滑方案進行了技術經濟對比，研究表明采用油氣潤滑方式，軸承消耗和油品采購費用等綜合軋制成本大幅降低，產品質量更加穩定。其結果可為熱軋生產線油氣潤滑改造提供參考。
關鍵詞：熱軋窄帶；油氣潤滑：氣液兩相；軋制成本
1 引言
軋鋼機是帶鋼生產中的主要設備，整套軋制機列采用軋輥對鋼坯進行壓下軋制和寬展成形完成整個軋制過程。目前，干油潤滑依然是舊的熱軋窄帶設備采用的普遍的潤滑方式，但隨著油氣潤滑技術的的出現，正有越來越多的新的熱軋窄帶設備采用先進的油氣潤滑技術，同時也逐漸把舊的軋制設備的干油潤滑改成油氣潤滑形式。
目前國內的熱軋窄帶生產線約有兩百多條，鋼鐵企業之間競爭激烈，鋼鐵行業利潤微薄，企業的各項工作，都以效益為中心，以盈利為目標進行。為在眾多生產廠家中占領更多市場提高產品盈利能力，在努力提高產品質量的同時，還要通過內部挖潛降低軋制成本，實現盈利目標。
唐銀公司主要產品是寬度355mm以下的熱軋窄帶鋼，超薄窄帶和低合金帶鋼等品種。軋機軸承消耗和潤滑油消耗占據了很大一部分軋制成本，在詳細了解實際生產條件和設備結構的基礎上，我們對軋機軸承座進行了改造，并將軋機軸承由干油潤滑方式改造為油氣潤滑方式。
2 軋機工作環境分析
受熱鋼坯輻射的影響，軋輥軸承的工作環境溫度高，并且初軋機列要在重載狀況下保持較低的轉速，同時還會受到冷卻水和氧化鐵皮等雜物的侵入。因此，軋機設備的工況條件非常惡劣，即：高溫、重載、低速、水和氧化鐵皮。
軋鋼設備的環境溫度很高，因此必須考慮潤滑劑能夠順利輸送到潤滑點，而且應具有較高的粘度。干油由于在高溫下極易碳化，會造成供油管道和分配器的堵塞，失去了對軸承的潤滑和密封作用，造成軸承損壞，軸承內圈粘輥嚴重無法剝離。
由于初軋設備具有重載和低速的特點，因此，要求在摩擦表面必須形成有一定厚度的油膜，并具有很強的承載能力。軸承處于極低的轉速時是很難形成油膜的，所以軸承在啟動和即將停止時磨損會很大。軸承運轉不良或損壞，會影響鋼材軋制質量。
軋機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，整個干油潤滑系統處于癱瘓狀態。因此，必須要在軸承內部保持連續的正壓，使軸承具有良好的密封性能。對于干油潤滑來講，干油真正起潤滑作用的只是極少的量，大部分量的干油是對軸承起密封作用的。從實際使用的情況來看，即使加大軸承的干油使用量，潤滑效果并沒有得到改善。冷卻水系統會被從軸承座溢出的干油污染，大大增加水處理費用；使用過的干油難以處理，會對環境造成污染。
另外，軋制過程中軋輥高速旋轉，操作人員是無法靠近的，在惡劣的工況條件下長時間不間斷運行，必須借助先進的監控手段來對整個潤滑系統的工作狀況進行監控，干油量不易控制。
軋制設備的這些與潤滑有關的問題，如果不改變干油潤滑方式，是無法解決的。而油氣潤滑適合于惡劣的工況條件，它對解決上述問題游刃有余。
3 油氣潤滑原理
油氣潤滑是一種“氣液兩相流體冷卻潤滑技術”， 它兼有流體動壓和流體靜壓的雙重作用，承載能力大大提高，它使作相對運動的摩擦表面始終處于良好的工作狀態下。
在油氣潤滑系統中，壓縮空氣是潤滑劑的輸送載體。如圖1所示，連續流動的壓縮空氣在管道中間以每秒50-80米的速度向前高速運動；在壓縮空氣的作用下，潤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。在到達油氣流出口時， 油膜變得越來越薄，且連成一片，臨末以極其精細的連續油滴流噴射到潤滑點。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，從油氣管道出來的油氣是分離的。
4 油氣潤滑系統的組成
油氣潤滑系統主要由主站、油氣分配器、plc控制裝置和管道附件組成，為了滿足眾多潤滑點的需要設置了衛星站油氣潤滑系統，油氣混合是在衛星站上進行的，同時在衛星站上還單獨配置了壓縮空氣處理裝置。
油氣可實現多級分配，管路系統非常簡單。如每架軋輥分為操作側和傳動側，有十幾個軸承，只要在該輥組的機架上接一根油氣管道來為整個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?滑系統的監控手段非常完善，可對供油壓力、空氣壓力、供油狀況和油箱液位等進行監控，一旦出現異常，plc控制裝置立即會發出報警信號提示工作人員處理。
4.1 主站
4.1.1主站是潤滑油供給、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，用于向各衛星站供送潤滑油。
4.1.2 潤滑油的供給、控制和輸出部分
在油箱頂板上配置了兩臺小流量齒輪泵，一臺工作，一臺備用，能把具有一定壓力的潤滑油輸送到各衛星站，它是油氣潤滑系統潤滑油的供應源。齒輪泵上裝有一個溢流閥，其調定壓力為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顯示。在油箱上的柜中配置了蓄能器、數顯壓力繼電器和高壓過濾器，這是潤滑油的控制部分。蓄能器能使系統保持穩定的供油壓力。
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，具有測試模式、就地模式和遠程模式，有完善的監控功能，能對油箱液位、供油壓力、濾油壓差、壓縮空氣壓力、潤滑油的供應狀態以及油氣流進行監視。
4.2 衛星站
衛星站是壓縮空氣處理及潤滑油的分配以及油氣混合和輸出的總成，每個衛星站都能獨立工作。衛星站主要由空氣過濾裝置、調壓閥，電磁閥、壓力開關；潤滑油的分配、油氣混合和輸出部分等組成，用于向其管轄的區域供送油氣流。
4.2.1 潤滑油的分配部分
由主站供送的潤滑油由衛星站中配置的遞進式分配器進行分配后進入油氣混合塊。在遞進式分配器的進口處裝有1個二位二通電磁閥（油閥），當遞進式分配器在一個潤滑周期內完成了規定的工作次數后，該油閥會自動關閉，直至下一個潤滑周期開始時再次打開。每一個遞進式分配器上均裝有接近式開關對其工作狀況進行監視。
4.2.2 壓縮空氣處理和供給部分
壓縮空氣由現場提供。如果壓縮空氣含水量多且比較臟，用戶可以在空氣進口處再配置一個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（具有自動排水功能）、二位二通電磁閥（氣閥）、減壓閥和壓力開關。壓縮空氣的開閉由氣閥來控制，并供送給油氣潤滑系統，壓縮空氣壓力由減壓閥進行設定并由壓力開關監視，當氣壓低于設定值（2bar），就會發出故障報警信號。
4.2.3 油氣混合和輸出部分
油氣混合塊安裝在遞進式分配器的下游。壓縮空氣在油氣混合塊中與從遞進式分配器分配來的潤滑油混合形成油氣流并將其輸送到油氣分配器。
衛星站的每一個油氣出口都裝有一段可目視油氣流動情況的透明軟管。
每個衛星站上裝有1個10回路接插件，負責連接主站和衛星站之間的信號線，將各個電氣元件的執行信號輸送給主控制箱并接受主控制箱發出的控制指令。
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，把油氣流分配到四列圓柱滾子軸承和止推軸承。
5 結論
現場使用證明，窄帶軋機采用油氣潤滑后，軸承運轉靈活，使用壽命大大延長，與傳統干油相比至少可以提高3倍以上，在線燒軸承的現象得以杜絕，軸承采購費用大幅降低；潤滑油基本實現零排放，利用率99%以上。所有軸承每小時耗油量僅為646ml，全年按7000小時計算為4522升，即約23桶油（200l/桶）；潤滑油的耗量以及水處理費用大幅下降，設備運行和維修費用降低，降低了噸鋼軋制成本，提高了產品質量，工廠環境更為潔凈。
參考文獻：
[1]汪德濤，林享耀.設備潤滑手冊
[2] ort.油氣潤滑系統.上海奧瑞特潤滑有限公司
[3]連家創.李滿春.軋鋼設備及工藝.原東北重型機械研究院.1985
來源：中國機械
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