油气润滑在冷轧机中应用探讨

于杰栋 王宏伟

(安阳钢铁股份有限公司)

油气润滑在冷轧机中应用探讨

于杰栋 王宏伟

(安阳钢铁股份有限公司)

阐述了在各种冷轧带钢生产中,轧机轴承润滑的现状以及油气润滑与各种传统润滑方式的比较分析,从而证明了油气润滑在冷轧机中的应用是成熟可靠的,并对其发展趋势进行了探讨。

油气润滑 冷轧机 应用 探讨 发展趋势

0 前言

目前在冷轧机组中,如冷轧普通钢板带轧机、冷轧铝板轧机、铝箔轧机和其它有色金属板带轧机以及板带的平整机和光整机等,轧机轴承通常采用串列轴承,主要装设在工作辊、中间辊和支承辊上。轴承的润滑方式主要有干油润滑、稀油润滑和油雾润滑等。轧机轴承的工况条件有如下几个突出特点:一是轴承负荷大,轴承座内装配有四列圆锥滚子轴承或四列圆柱滚子轴承,整个轴承的直径和宽度相对较大;二是润滑部位点多面广,润滑困难。由于是串列轴承,存在多个摩擦副,辊颈处的密封也需要润滑,在供给润滑时应采取快速和渗透性强的方式并在轴承座内对润滑进行二次分配,既要求润滑剂能够快速地渗透到各个摩擦副,同时还要考虑以不同的润滑量分别供给轴承和辊颈密封;三是由于采用了工艺轧制液 (乳化液等),轴承座受到乳化液的冲刷,乳化液不可避免地侵入到轴承座危害轴承;四是由于工艺的需要,轧辊在每轧制 2～3班后就必须更换。因此轧机轴承由于润滑不良而频繁损毁,严重时甚至使轴承座和轧辊报废,不仅导致很大的设备和停机损失,废品率提高,而且备件和维修费用也不堪重负,并长期污染环境。另外,由于润滑系统的干油或稀油的外泄对乳化液及乳化液系统等构成严重影响甚至缩短了乳化液的更换周期,并影响带钢表面质量等,这给冷轧生产带来了诸多困难和挑战。因此,在冷轧带钢生产中,传统的轧机轴承润滑方式如干油润滑、稀油润滑或油雾润滑已难以满足现代生产的需要,采用一种新型的润滑技术代替原有的润滑方式势在必行,目前油气润滑以它独有的优势在冷轧机组中逐渐得以推广。例如油气润滑在攀钢冷轧、本钢冷轧的改造项目以及在宝钢、武钢、首钢等大型钢厂新建的冷轧项目中,轧机的工作辊和中间辊轴承润滑多采用了油气润滑技术,使用效果较好。

1 油气润滑系统的原理分析

将单独供送的润滑剂和压缩空气进行混合,并形成紊流状的油气混合流后再供送到润滑点,这个过程就是油气润滑。油气润滑系统的作用是形成油气并对油气进行输送和分配,由以下几个部分组成:①供油及油量分配部分;②供气部分;③油气混合部分;④油气输送、分配及监控部分;⑤电控装置。

在油气润滑系统工作时,根据受润滑设备的需油量和事先设定的工作程序接通气动泵。压缩空气经过处理装置进行净化。润滑油经递进式分配器分配后被输送到与压缩空气网络相连接的油气混合块中,并在油气混合块中与压缩空气混合形成油气流从油气出口输出进入油气管道。

在油气管道中,由于压缩空气的作用,使润滑油沿着管道内壁波浪形地向前移动,并逐渐形成一层薄薄的连续油膜。经油气混合块混合而形成的油气流通过油气分配器的分配,最后以一股极其精细的连续油气流喷射到润滑点上。油气分配器可实现油气流的多级分配。进入轴承内部的压缩空气,既使润滑部位得到了冷却,又由于润滑部位保持着一定的正压,使外界的脏物和水不能侵入,起到了良好的密封作用。

2 油气润滑与传统润滑方式的比较分析

油气润滑被称为“气液两相流体冷却润滑技术”,是一种新型的润滑技术。它与传统的单相流体润滑技术相比,由于其成功地解决了干油润滑、稀油润滑和油雾润滑所无法克服的难题,因此它具有其他润滑方式无可比拟的优越性。油气润滑与传统润滑方式的技术特性比较见表 1。

油气润滑与传统的干油润滑、稀油润滑和油雾润滑三种方式的主要比较分析如下:

表1 油气润滑与干油润滑、稀油润滑和油雾润滑的技术特性比较

1)润滑剂的利用率:干油润滑的大部分润滑剂会从轴承座的密封处排出,仅仅起填充及密封作用,并不能真正起润滑作用,浪费严重,其耗油量是油气润滑的 20～100倍。稀油润滑的部分润滑剂从轴承座的密封处排出,真正起润滑作用的润滑剂不到2%,大部分润滑剂用于冷却作用,所有油品使用一段时间之后必须全部更换;由于漏损及使用一段时间之后油品须全部更换,因此实际耗油量是油气润滑的 10～30倍。油雾润滑虽然仅有少量的润滑剂从轴承座排出,但因润滑剂粘度大小的不同而雾化率不同,对润滑剂的利用率也只有约 60%或更低;其耗油量是油气润滑的 10～12倍。而油气润滑由于耗油量极小,只有微量的润滑剂从轴承座排出,如果做成循环型系统,可实现零排放,其润滑剂 100%被利用,其耗油量是干油润滑的 1/20～1/100;是稀油润滑的 1/10～1/30;是油雾润滑的 1/10～1/12。

2)系统给油的准确性及调节能力:干油润滑和稀油润滑能实现定时定量给油,可以在一定范围内对给油量进行调节。油雾润滑的加热温度、环境温度以及气压的变化和波动均会使给油量受到影响,不能实现定时定量给油,对给油量的调节能力极其有限。而油气润滑不仅可实现定时定量给油,而且可在极宽的范围内对给油量进行调节。

3)在恶劣工况下的适用性:干油润滑的轴承座内没有正压,外界脏物、水或有化学危害性的流体会侵入轴承座并危害轴承;不适用于对高速 (或极低速)、重载、高温和轴承座易受外界侵蚀的场合。稀油润滑的轴承座内基本没有正压,外界脏物、水或有化学危害性的流体会侵入轴承座并危害轴承;虽可用于高速 (或极低速)、重载场合,但对高温环境的适应性差,不适用于轴承座易受外界侵蚀的场合。油雾润滑的轴承座内的正压较小,在 0.02 bar以下,不足以阻止外界脏物、水或有化学危害性的流体侵入轴承座并危害轴承;在高速、高温和轴承座易受外界侵蚀的场合适用性差;不适用于重载场合。而油气润滑的轴承座内的正压较大,约 0.3 bar～0.8 bar,可有效防止外界侵蚀;适用于高速 (或极低速)、重载、高温和轴承座易受外界侵蚀的场合。

4)系统监控性能:干油润滑、稀油润滑和油雾润滑的监控性能较弱或一般;而油气润滑所有动作元件和流体均能实现自动监控。

5)轴承使用寿命和投资收益:在轧机轴承润滑中,干油润滑和稀油润滑的轴承使用寿命较短或一般;投资收益一般,消耗大,成本高。油雾润滑的轴承使用寿命适中;投资效益较好。而油气润滑的轴承使用寿命很长;投资效益最优。

6)系统的环保性:干油润滑大量的油脂从轴承座中溢出并污染环境或其它介质 (水、乳化液等),使用过的干油处理困难且须花费一定费用,每次更换轴承时都要对轴承上粘附的厚厚的油脂进行清洗。稀油润滑的部分稀油从轴承座中溢出并污染环境或其它介质 (水、乳化液等)。油雾润滑在雾化时有 20%～50%的润滑剂通过排气进入外界空气中成为可吸入油雾,对人体有害并污染环境。而油气润滑的润滑油不会被雾化,也不和空气真正融合,油品利用率高,对外界污染极小。如果做成循环型系统,可实现零排放。

3 结论

综上所述,油气润滑 技术比传统的干油润滑、稀油润滑和油雾润滑技术具有明显的优越性,同时一些冷轧厂的生产实践也证明了油气润滑技术在冷轧生产上的采用是成熟可靠、经济环保的,值得推广。由于采用油气润滑,不仅提高了轧辊轴承的使用寿命,降低了轴承的消耗和维修费用,而且提高了轧机设备的作业率。同时,润滑剂的消耗大幅度降低,既节约了成本,又减少了污染,还降低了水处理的费用。

油气润滑作为新一代的高效节能润滑方式已经在世界范围内获得了越来越广泛的应用。随着我国环保标准的日益提高以及清洁能源和节能技术的应用,在冶金行业尤其是在冷轧机和连铸机上,油气润滑的应用越来越普遍,国内已有不少冷轧项目和连铸机上采用了油气润滑技术。油气润滑技术在冷轧项目上的优势主要表现为:

1)对处于大轧制力、高温状态运行的轴承的降温效果明显,轴承能维持在相对较低的温度下运行,从而使轴承寿命有了明显的提高。轴承寿命比采用传统润滑方式提高 3～6倍,大幅降低了轴承消耗费用和备件费用。

2)润滑油的消耗量很低,每个轴承每小时只需1 mL～2 mL润滑油即可满足润滑要求,其耗油量仅为其它润滑方式的 1/5以下,对润滑油的利用率极高,经济性显著。

3)润滑油在管道中输送时温度较低,不会像干油那样受高温影响结块并堵塞管道进而导致润滑失效;更重要的是系统监控完善,可避免像油雾润滑那样出现轴承无润滑运转的现象。

4)不污染生产环境和轧制乳化液。油气润滑既不会污染环境,又不会对乳化液系统等构成严重影响甚至缩短乳化液的更换周期,同时由于压缩空气在轴承座内保持正压,也可有效防止外界杂物尤其是乳化液侵入轴承座危害轴承。

[1] 杨和中,刘厚飞.TURBOLUB油气润滑技术 (一).润滑与密封,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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联系人:于杰栋,高级工程师,河南.安阳 (455004),安阳钢铁股份有限公司冷轧工程指挥部;

2010—9—5