油氣潤滑在冷軋機中應用探討

于杰棟 王宏偉

(安陽鋼鐵股份有限公司)

油氣潤滑在冷軋機中應用探討

于杰棟 王宏偉

(安陽鋼鐵股份有限公司)

闡述了在各種冷軋帶鋼生產中,軋機軸承潤滑的現狀以及油氣潤滑與各種傳統潤滑方式的比較分析,從而證明了油氣潤滑在冷軋機中的應用是成熟可靠的,并對其發展趨勢進行了探討。

油氣潤滑 冷軋機 應用 探討 發展趨勢

0 前言

目前在冷軋機組中,如冷軋普通鋼板帶軋機、冷軋鋁板軋機、鋁箔軋機和其它有色金屬板帶軋機以及板帶的平整機和光整機等,軋機軸承通常采用串列軸承,主要裝設在工作輥、中間輥和支承輥上。軸承的潤滑方式主要有干油潤滑、稀油潤滑和油霧潤滑等。軋機軸承的工況條件有如下幾個突出特點:一是軸承負荷大,軸承座內裝配有四列圓錐滾子軸承或四列圓柱滾子軸承,整個軸承的直徑和寬度相對較大;二是潤滑部位點多面廣,潤滑困難。由于是串列軸承,存在多個摩擦副,輥頸處的密封也需要潤滑,在供給潤滑時應采取快速和滲透性強的方式并在軸承座內對潤滑進行二次分配,既要求潤滑劑能夠快速地滲透到各個摩擦副,同時還要考慮以不同的潤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。因此軋機軸承由于潤滑不良而頻繁損毀,嚴重時甚至使軸承座和軋輥報廢,不僅導致很大的設備和停機損失,廢品率提高,而且備件和維修費用也不堪重負,并長期污染環境。另外,由于潤滑系統的干油或稀油的外泄對乳化液及乳化液系統等構成嚴重影響甚至縮短了乳化液的更換周期,并影響帶鋼表面質量等,這給冷軋生產帶來了諸多困難和挑戰。因此,在冷軋帶鋼生產中,傳統的軋機軸承潤滑方式如干油潤滑、稀油潤滑或油霧潤滑已難以滿足現代生產的需要,采用一種新型的潤滑技術代替原有的潤滑方式勢在必行,目前油氣潤滑以它獨有的優勢在冷軋機組中逐漸得以推廣。例如油氣潤滑在攀鋼冷軋、本鋼冷軋的改造項目以及在寶鋼、武鋼、首鋼等大型鋼廠新建的冷軋項目中,軋機的工作輥和中間輥軸承潤滑多采用了油氣潤滑技術,使用效果較好。

1 油氣潤滑系統的原理分析

將單獨供送的潤滑劑和壓縮空氣進行混合,并形成紊流狀的油氣混合流后再供送到潤滑點,這個過程就是油氣潤滑。油氣潤滑系統的作用是形成油氣并對油氣進行輸送和分配,由以下幾個部分組成: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、分配及監控部分;⑤電控裝置。

在油氣潤滑系統工作時,根據受潤滑設備的需油量和事先設定的工作程序接通氣動泵。壓縮空氣經過處理裝置進行凈化。潤滑油經遞進式分配器分配后被輸送到與壓縮空氣網絡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入油氣管道。

在油氣管道中,由于壓縮空氣的作用,使潤滑油沿著管道內壁波浪形地向前移動,并逐漸形成一層薄薄的連續油膜。經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的連續油氣流噴射到潤滑點上。油氣分配器可實現油氣流的多級分配。進入軸承內部的壓縮空氣,既使潤滑部位得到了冷卻,又由于潤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 油氣潤滑與傳統潤滑方式的比較分析

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

油氣潤滑與傳統的干油潤滑、稀油潤滑和油霧潤滑三種方式的主要比較分析如下:

表1 油氣潤滑與干油潤滑、稀油潤滑和油霧潤滑的技術特性比較

1)潤滑劑的利用率:干油潤滑的大部分潤滑劑會從軸承座的密封處排出,僅僅起填充及密封作用,并不能真正起潤滑作用,浪費嚴重,其耗油量是油氣潤滑的 20～100倍。稀油潤滑的部分潤滑劑從軸承座的密封處排出,真正起潤滑作用的潤滑劑不到2%,大部分潤滑劑用于冷卻作用,所有油品使用一段時間之后必須全部更換;由于漏損及使用一段時間之后油品須全部更換,因此實際耗油量是油氣潤滑的 10～30倍。油霧潤滑雖然僅有少量的潤滑劑從軸承座排出,但因潤滑劑粘度大小的不同而霧化率不同,對潤滑劑的利用率也只有約 60%或更低;其耗油量是油氣潤滑的 10～12倍。而油氣潤滑由于耗油量極小,只有微量的潤滑劑從軸承座排出,如果做成循環型系統,可實現零排放,其潤滑劑 100%被利用,其耗油量是干油潤滑的 1/20～1/100;是稀油潤滑的 1/10～1/30;是油霧潤滑的 1/10～1/12。

2)系統給油的準確性及調節能力:干油潤滑和稀油潤滑能實現定時定量給油,可以在一定范圍內對給油量進行調節。油霧潤滑的加熱溫度、環境溫度以及氣壓的變化和波動均會使給油量受到影響,不能實現定時定量給油,對給油量的調節能力極其有限。而油氣潤滑不僅可實現定時定量給油,而且可在極寬的范圍內對給油量進行調節。

3)在惡劣工況下的適用性:干油潤滑的軸承座內沒有正壓,外界臟物、水或有化學危害性的流體會侵入軸承座并危害軸承;不適用于對高速 (或極低速)、重載、高溫和軸承座易受外界侵蝕的場合。稀油潤滑的軸承座內基本沒有正壓,外界臟物、水或有化學危害性的流體會侵入軸承座并危害軸承;雖可用于高速 (或極低速)、重載場合,但對高溫環境的適應性差,不適用于軸承座易受外界侵蝕的場合。油霧潤滑的軸承座內的正壓較小,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合適用性差;不適用于重載場合。而油氣潤滑的軸承座內的正壓較大,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合。

4)系統監控性能:干油潤滑、稀油潤滑和油霧潤滑的監控性能較弱或一般;而油氣潤滑所有動作元件和流體均能實現自動監控。

5)軸承使用壽命和投資收益:在軋機軸承潤滑中,干油潤滑和稀油潤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。油霧潤滑的軸承使用壽命適中;投資效益較好。而油氣潤滑的軸承使用壽命很長;投資效益最優。

6)系統的環保性:干油潤滑大量的油脂從軸承座中溢出并污染環境或其它介質 (水、乳化液等),使用過的干油處理困難且須花費一定費用,每次更換軸承時都要對軸承上粘附的厚厚的油脂進行清洗。稀油潤滑的部分稀油從軸承座中溢出并污染環境或其它介質 (水、乳化液等)。油霧潤滑在霧化時有 20%～50%的潤滑劑通過排氣進入外界空氣中成為可吸入油霧,對人體有害并污染環境。而油氣潤滑的潤滑油不會被霧化,也不和空氣真正融合,油品利用率高,對外界污染極小。如果做成循環型系統,可實現零排放。

3 結論

綜上所述,油氣潤滑 技術比傳統的干油潤滑、稀油潤滑和油霧潤滑技術具有明顯的優越性,同時一些冷軋廠的生產實踐也證明了油氣潤滑技術在冷軋生產上的采用是成熟可靠、經濟環保的,值得推廣。由于采用油氣潤滑,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用,而且提高了軋機設備的作業率。同時,潤滑劑的消耗大幅度降低,既節約了成本,又減少了污染,還降低了水處理的費用。

油氣潤滑作為新一代的高效節能潤滑方式已經在世界范圍內獲得了越來越廣泛的應用。隨著我國環保標準的日益提高以及清潔能源和節能技術的應用,在冶金行業尤其是在冷軋機和連鑄機上,油氣潤滑的應用越來越普遍,國內已有不少冷軋項目和連鑄機上采用了油氣潤滑技術。油氣潤滑技術在冷軋項目上的優勢主要表現為:

1)對處于大軋制力、高溫狀態運行的軸承的降溫效果明顯,軸承能維持在相對較低的溫度下運行,從而使軸承壽命有了明顯的提高。軸承壽命比采用傳統潤滑方式提高 3～6倍,大幅降低了軸承消耗費用和備件費用。

2)潤滑油的消耗量很低,每個軸承每小時只需1 mL～2 mL潤滑油即可滿足潤滑要求,其耗油量僅為其它潤滑方式的 1/5以下,對潤滑油的利用率極高,經濟性顯著。

3)潤滑油在管道中輸送時溫度較低,不會像干油那樣受高溫影響結塊并堵塞管道進而導致潤滑失效;更重要的是系統監控完善,可避免像油霧潤滑那樣出現軸承無潤滑運轉的現象。

4)不污染生產環境和軋制乳化液。油氣潤滑既不會污染環境,又不會對乳化液系統等構成嚴重影響甚至縮短乳化液的更換周期,同時由于壓縮空氣在軸承座內保持正壓,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油氣潤滑技術 (一).潤滑與密封,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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聯系人:于杰棟,高級工程師,河南.安陽 (455004),安陽鋼鐵股份有限公司冷軋工程指揮部;

2010—9—5