1700mm冷轧机低压液压系统工作介质的分析改进

黄晓华（中铝公司西北铝加工厂，甘肃　定西　748111）



1700mm冷轧机低压液压系统工作介质的分析改进

黄晓华
（中铝公司西北铝加工厂，甘肃定西748111）

摘要：本文通过对我单位1700mm冷轧机低压液压控制部分工况的分析，鉴于原来所用HM-46抗磨液压油外泄漏造成的设备故障处理时间过长及频繁再生造成的不利影响及存在问题，通过必要改进，用设备轧制所用工艺润滑油替代原有设计工作介质的可行性及效果。

关键词：工艺润滑油；液压油外泄；改进措施；效果

0　引言

￠400/￠1000*1700mm冷轧机是我单位主要生产设备，系国内某公司设计制造，用于1000，3000，5000，8000铝及铝合金板带材的生产。设备庞大的液压组成部分和众多的管件，极易造成系统的跑冒滴漏。外泄的HM-46抗磨液压油会使轧制用工艺润滑油粘度的增高及光泽度发生变化，改变工艺润滑油的物理化学指标，从而对影响工艺润滑油的使用寿命和所生产产品的外观。

1　抗磨液压油外泄对工艺润滑油的污染及影响

￠400/￠1000*1700mm铝带冷轧机工艺润滑油由煤油作为基础油，加入其它一些必要的添加剂组成。设备其它部位所用的一些高粘度机械油进入其中会对其工作性能造成影响，会在铝带材表面会形成缺陷。尽管现在的退火工艺采用先进的负压退火装备力争将铝板表面油渍排除，但高粘度机械油在铝带材表面粘附力较强，负压退火只能减轻可但仍然使铝带材表面产生油斑。在实际生产中，为保证其性能指标，必须进行冲淡或专门的油再生设备进行处理。增加了工艺润滑油的消耗量及再生过程中的直接及间接损失，我单位尽管为6台轧机新增配套了专门用于取出工艺润滑油中重油（齿轮油和液压油）的油再生装置来解决齿轮油和液压油泄漏对工艺润滑油造成的污染，但分离出的重油（液压油和齿轮油）因无专用设备无法进一步处理，只作为废油处理，泄漏的液压油仍旧增加了维护成本和维护量，同时轧制油的再生本身将会增加设备费用、能源费用及人工成本。

2　工艺润滑油做介质时对液压工作部件工作性能的不利影响

为能正常运动，液压工作部件理论上均存在配合间隙，液压元部件的内部泄漏与工作压力、系统工作介质直接相关。由于该设备工艺润滑油的粘度在1.8mm2/s（40℃）左右，是HM-46抗磨液压油的1/25，粘度的下降会增加工作部件内部及外部渗漏量。

带压力的抗磨液压油在工作过程中主要将压力能转换为推动外部其它机构的运动机械能，同时起到对工作部件内部减小摩擦的作用。因工艺润滑油粘度低相比抗磨液压油而言，在运动部件间隙中成膜能力差，颗粒性物质进入液压控制元件及执行元件时，会增加作为控制元件的控制阀、执行元件的油缸和油马达及动力元件的油泵的磨损。磨损的增加会对控制阀、液压缸和马达及液压泵的寿命产生影响。因此使用工艺润滑油介质的液压控制系统应加强对工作介质的过滤，确保其过滤精度在10μm左右。

由流体力学计算公式可知，在过流面积一定的情况下，液体流量与过流口两端压差成正比，与过流流体的粘度成反比例，在工作介质粘度减小时，在工作部件内部泄漏量及外部的泄漏将不同程度的增加。为减少流量和压力损失，在满足轧机低压控制部分正常工作的情况下，应将工作压力设定到可能的最低压力。

轧制油对密封件材质要求相对较高，经查询落实，1700mm冷轧机上大部分采用丁晴橡胶，基本能够在 满足工艺润滑油的要求。

3　工艺润滑油使用过程中的安全事项

由于液压部分工作元部件内部泄漏增加会使油箱温度升高，产生的油雾易引发闪爆等安全问题，因此泵站及阀站应具有良好的通风，泵站冷却器冷却能力应在原基础上提高50%以上。

4　在1700冷轧机上可使用煤油介质的液压系统——低压液压系统

￠400/￠1000*1700mm铝带冷轧机液压控制部分由压上控制部分、弯辊控制部分、低压控制部分、开卷对中控制部分组成。在该设备中，压下控制部分、弯辊控制部分及对中控制部分液压控制及执行元件少，工作压力高，管路基本采用不锈钢钢管焊接而成，管路接头少，泄漏点少。从实际维护情况来看，发生液压油泄漏的频率相对较少，对轧制油的造成的污染也相对较少，仍应使用合适粘度的液压油。低压液压系统执行元件中共有油缸60多个，液压马达7个。该控制部分管路庞多，管路连接点多，大部分处在轧机地坑里，发生泄漏时不易发现和查找，发现后因空间狭窄，也不易处理，特别是渗漏性质的小泄漏发现处理都较为困难。该系统抗磨液压油的外泄是污染工艺润滑油的主要因素及故障高发点。从2007年及2008年的实际统计情况来看，该系统每月液压油的泄漏消耗基本在850kg左右，同时因处理泄漏每月停机近20个小时，几乎班班都在处理泄漏，在严重污染工艺润滑油的同时，造成了生产成本的提高和故障率的提高。低压液压系统的设计压力最高为11MPa，因此在低压液压系统使用工艺润滑油代替液压油是可行的。

5　使用工艺润油介质时注意事项及相关的改进措施

（1）在满足设备实际工况的情况下，需将低压控制部分工作压力降到可能的最低值。该系统设计工作压力11MPa，根据实际使用情况，将该系统工作压力下调到7—8MPa即可满足使用要求（因原设计来料卷材重量12000kg，实际生产中因配套上下游设备主要产品为8000kg）。该系统3台柱塞均使用parker高压变量柱塞泵，工作压力35MPa。高压液压元件在设计制造过程中为保证在高压力下稳定工作，采取了相对低压工作元件更小的配合间隙，在低粘度工作介质下，介质的内泄漏及外泄漏都会较小，从而系统工作效率的损失也会降低。

（2）该设备低压控制部分中，泵站原设计循环冷却泵为CB125—0.6，系额定工作压力为0.6MPa的低压齿轮泵。在采用工艺润滑油作为工作传动介质时，将原循环泵由容积式齿轮泵改为流量较原来稍大的离心式管道泵，泵轴机械密封上密封件选用耐油性能好的氟橡胶；循环冷却过滤器改为带压差发讯器的，从而当过滤器滤芯污染到一定设定值时，及时发出报警信号，防止滤芯堵塞，造成离心泵输出流量减小，影响冷却效果。

（3）将该轧机液压低压控制部分油箱油温报警装置的报警点下调到50℃以下。

（4）加强对泵站通风系统的检查，保持泵房通风效果，从而降低泵站环境温度及泵房油雾浓度，避免安全问题的发生。

（5）由于该设备低压液压系统所包含的油缸数量较大，可在以后的维护中陆续更换为耐油性能更好的氟橡胶密封件以进一步增加油缸密封工作的可靠性，防止密封件损坏造成突发性的设备故障及停机。

（6）对于该轧机开卷和卷取机涨缩油缸所用的旋转分配器密封件，因该部位密封件安装在芯轴上，芯轴O形密封环与壳体之间做连续高速旋转，同时旋转时密封件的线速度超过了O形密封圈的最高限制速度。普通的耐油橡胶密封件无法满足其正常使用，在使用抗磨液压油时即发生该部位密封件频繁损坏，造成该部几乎每周一次的损坏，增加了维修量，影响了设备的生产效率。为保证该处密封件的正常使用，除旋转分配器与旋转油缸间安装法兰尺寸采用原设计之外，对旋转分配器芯轴、壳体、压盖、轴承及芯轴密封等其它部位重新进行了设计，密封件采用了广研所￠45x￠30旋转方形圈，并设计加工了专用的密封件装配工装后成功进行了改进，基本消除了该部位因密封件损坏造成的设备故障。

（7）对于该系统所用的液压阀，大部分阀（电磁换向阀、减压阀、溢流阀、单向阀节流阀、电磁减压阀）为VICKERS公司产品，额定工作压力31.5MPa，阀内密封件为氟橡胶，工艺润滑油对这部分阀的正常使用不会产生明显的影响。

（8）液压马达：该设备共用液压马达5件，由于液压马达基本处于间歇式工作状态，改用轧制油介质后对其寿命影响不大。也可考虑用3MC-125高压液压马达做必要改动后来替代。

（9）将该设备低压液压控制部分加油采用了从设备工艺油净油泵出口的工艺润滑油管道通过加装耐油球阀及高压监测过滤器直接接入低压控制部分油箱的方式，减少了新加工艺润滑油对原设备工艺润滑油成分的影响。

6　结束语

通过对我单位￠400/￠1000*1700mm铝带冷轧机低压液压控制部分实际工况的分析，对一些部位工作元部件改换改进后，用轧机工艺润滑油代替原HM-46抗磨液压油后，明显减少了低压液压控制部分泄漏产生的故障处理时间，也减少了工艺润滑油的再生周期，取得了良好的使用效果和经济效益。经过连续多年的使用，该设备低压液压控制部分运行稳定，达到了预期改进的效果。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.11.046