潤滑系統在板坯連鑄機運行中的應用研究

朱金雄

（武漢西賽冶金工程有限責任公司， 湖北 武漢 430073）

0 引言

在現代板坯連鑄機的制造、改造以及維護管理中，潤滑系統都顯得尤為重要，其對于保障板坯連鑄機的正常、長期運轉，以及高效、安全生產來說，是不可缺少的。為此應當加強對板坯連鑄機潤滑系統的分析、研究和應用，充分發揮出潤滑系統的作用價值。

1 潤滑系統對板坯連鑄機的重要性

多數的機械設備，特別是傳動類型的機械設備，都存在若干的摩擦副，摩擦副的相互摩擦作用，會導致摩擦部位磨損，并產生高溫，這就會加速機械設備的老化，引發機械設備故障，致使設備無法正常運行，降低設備的運行效率，縮短設備使用周期。 如果情況嚴重的話，甚至還可能造成安全事故、人員傷亡，后果難以預計[1]。 通過潤滑，即使用潤滑劑可以對機械設備摩擦副之間的摩擦起到防護作用，因為在潤滑劑的作用下，摩擦副的表面可以產生一層潤滑保護膜， 這一層保護膜能夠減少摩擦副之間的摩擦，減少摩擦損耗，降低摩擦溫度，這樣一來，設備就可以更加高效和長時間的安全運行， 能有效延長設備的使用壽命，提高設備運行效率，減少設備故障率，確保設備安全[2]。 板坯連鑄機的結構組成較為復雜，包括鋼包回轉臺、中間罐車、結晶器、鑄流導向設備、出坯輥道、精整設備等許多機組，這些機組中涉及到的摩擦副較多，而且摩擦往往非常大，必須要在系統性的潤滑下，整個板坯連鑄機才能正常的運行、生產。 其中任何一個環節的摩擦副如果出現了潤滑不佳的情況， 就可能導致整機出現生產故障， 無法正常生產， 而且如果因為潤滑不佳而發生了故障，便可能導致設備嚴重受損和人員傷亡，潤滑系統對板坯連鑄機來說是極其重要的。就目前來說的話，根據潤滑機理的不同， 板坯連鑄機應用到的潤滑系統可以分為兩大類， 一類是干油集中潤滑系統， 另一類是油氣潤滑系統，其各有自身的特點和應用要求。

2 板坯連鑄機的干油集中潤滑系統

在板坯連鑄機潤滑中， 干油集中潤滑系統的應用事件較早，至今技術發展也較為成熟，具有較好的穩定性，應用相當廣泛。特別是對于作業環境空氣粉塵多、溫度高以及摩擦副潤滑點數多的板坯連鑄機， 干油集中潤滑系統具有良好的適用性。

2.1 板坯連鑄機的干油集中潤滑系統分類

從整體上來說， 板坯連鑄機干油集中潤滑系統的運行機制，是將潤滑脂作為潤滑介質，在干油站、分配器以及輸送管道的配合下， 將潤滑介質輸送到所需的摩擦副潤滑點。不過就具體實用的干油集中潤滑系統來講，其可以分為不同的類型，如按照管線數量的不同，可以將其分為單線干油集中潤滑系統和雙線干油集中潤滑系統[3]。

顧名思義， 單線干油集中潤滑系統主要是采用單線干油潤滑泵，來對外輸送潤滑介質，然后再經過分配器，來進行潤滑介質的分配。采用這種潤滑系統的話，其主要的優點是結構較為簡單，體積相對較小，重量較輕，并且系統的潤滑介質供給線路比較簡單，不僅可以節約管材，后期的維護也較為方便。不過其限制也較大，一般只在摩擦副潤滑點數較少的設備中適合使用。

與單線干油集中潤滑系統相對的是雙線干油集中潤滑系統，這種系統的特點，是通過兩根潤滑介質輸送管路交替升壓供脂，然后再通過數個雙線分配器，來對潤滑介質進行分配，將其輸送到摩擦副潤滑點。 在該系統中，雙線分配器的獨立性較強， 相互之間不容易出現干擾和影響，因此可靠性高[4]。 而且在摩擦副潤滑點需求數量發生變化的時候， 只需要通過對分配器數量的調整就可以達到目的，不需要進行其他系統改動和參數設置。其缺點是一旦潤滑系統出現故障， 想要查找潤滑故障點就可能會較為困難，維護難度相對較大。

除此之外， 干油集中潤滑系統還可以根據操作方式進行分類， 一類是需要通過手動操作的手動干油集中潤滑系統，另一類是具有自動化功能的自動干油集中潤滑系統，它們之間的區別也顯而易見，即前者對人工操作的要求更高，而后者則可以更加自動的完成潤滑作業，人為的操作較少。

2.2 板坯連鑄機的干油集中潤滑系統應用

在板坯連鑄機的干油集中潤滑系統實際應用中，需要對板坯連鑄機設備整體的布局、壓力等級以及管路長短和潤滑制度等進行綜合性的考慮，并需要構成獨立的數個潤滑系統。 如對于板坯連鑄機的鋼包回轉臺來說，需要使用單機干油集中潤滑， 一般對于其中旋轉體上的潤滑點，潤滑管路需經過旋轉接頭[5]。系統的其他配置要求如下：兩臺電動干油泵，一臺現用，一臺備用；額定壓力要達到21MPa；輸脂量應達到每分鐘195ml 左右；同時還需要一臺電動加脂泵；根據實際需要配置若干干油分配器，以及一套潤滑管路鑄流導向設備的干油集中潤滑系統可以分為本體前部、本體后部兩個部分。本體前部干油集中潤滑系統的配置要求如下：兩臺電動干油泵一臺現用，一臺備用；額定壓力要達到40MPa；具體的泵輸脂量，需要根據摩擦副潤滑點的實際計算而定；另需一臺電動加脂泵；根據實際需要配置若干干油分配器，以及一套潤滑管路。本體后部干油集中潤滑系統的配置要求通常與本體前部相同即可。

板坯連鑄機的出坯區，其干油集中潤滑系統的配置要求如下：兩臺電動干油泵一臺現用，一臺備用；額定壓力為40MPa； 泵輸脂量根據摩擦副潤滑點的實際計算而定；一臺電動加脂泵；若干干油分配器，以及一套潤滑管路。其配置與鑄流導向設備的干油集中潤滑系統配置相同。

除此之外， 還需要建立維修區移動式干油集中潤滑系統，如對于需要維修的設備，就需要用到它來進行輔助潤滑。該干油集中潤滑系統的配置如下：一臺移動式電動干油泵，不需要再配置備用；額定壓力要達到40MPa；每分鐘的泵輸脂量需達到120ml。

最后，需要根據不同的潤滑部位、潤滑需求，制定合理、有效的潤滑給油制度，一般來講需要達到表1 所示的制度標準。

表1 板坯連鑄機干油集中潤滑系統給油制度Tab.1 Oil supply system of dry oil centralized lubrication system of slab caster

3 板坯連鑄機的油氣潤滑系統

與板坯連鑄機干油集中潤滑系統相比較， 油氣潤滑系統具有更多的優勢。我國在上個世紀90 年代，由武鋼、寶鋼等大型企業， 首先引入了具有配套油氣潤滑系統的軋機、高線等設備，在連鑄生產中，該項技術系統在方坯連鑄設備中，得到了最先應用，然后逐漸推廣、普及向了其他的連鑄設備。

3.1 板坯連鑄機的油氣潤滑系統簡介

當前，用于板坯連鑄機的油氣潤滑系統技術，是通過油霧潤滑技術改造來的， 它屬于是一種集中式的潤滑，基本原理是通過連續流動的壓縮空氣對間歇供給的稀油產生作用以形成渦流狀的液態油滴并沿管壁輸送至潤滑點[6]。 通過目前的實踐和總結發現，板坯連鑄機使用油氣潤滑系統的主要優勢在于以下幾點： 第一是油氣潤滑系統具有良好的連續供油性，潤滑效果更加理想；第二是油氣潤滑系統的油耗量較低，如對于F65 內徑的軸承，其油耗量為每小時2ml，500L 的油箱可以給400 個以上的潤滑點供油； 第三是油氣潤滑系統具有較為良好的環保性能， 可以防止干油集中潤滑系統中可能出現的干油外泄情況；第四是油氣潤滑系統的保護性能更加全面，能夠避免蒸汽、水、灰塵以及其他的雜質、污染物進入，對摩擦副的運行環境造成影響， 而且油氣潤滑系統中的壓縮氣體，本身還可以冷卻軸承，降低軸承的溫度；第五是油氣潤滑系統在維護方面更加的簡便， 不需要人工清除油泥，從而降低其運行與維護的成本[7]。

當然，油氣潤滑系統也存在其他的使用限制，如投資較大，系統配置與使用的成本高。其次是油氣潤滑系統的噪音相對較大，并且配管數量較多。再者是如果油氣潤滑系統發生了故障，并且沒有被及時發現，那么由于摩擦副的潤滑油較少，所以更容易讓軸承等在短時間內出現嚴重磨損。

3.2 板坯連鑄機的油氣潤滑系統應用

以某投入實際生產使用的板坯連鑄機為例， 由于其使用油氣潤滑系統，所以對密封結構的要求較高，在軸承座的內部，需要保持一定的正壓水平，尤其是在密封唇所受壓力較強的時候，更是如此。 再者，在油氣潤滑系統的應用中，其密封圈的安裝方向，與干油潤滑系統下的安裝方向不同，兩者相反，一些少量的氣體，可以從中流出，這能夠對密封圈起到潤滑的作用，使得密封圈更加的耐用。需要注意，軸承座的密封滑動位置，應當高于排油口，要能夠有效的收集泄露油。 將排油口設置在軸承內比最低位置的滾珠（柱）直徑高一半的位置上也是適當的，這樣做是為了保持軸承座內部始終有一定量的油， 供油出現異常時運轉照樣進行。當軸承座裝配于輥子的兩端時，排油口的位置應預先設計以便于加工； 當軸承裝在輥子中央時，排油口最好位于軸承內部。

對潤滑介質的要求，最好是ISO VG320—460 等級的耐高溫極壓齒輪油或合成油， 氣源條件是必須要為清潔和干燥的壓縮空氣。其他的技術參數需要明確，如系統電源應為AC380V， 三相五線，50Hz， 系統的氣壓要保持在0.4MPa 到0.6MPa，系統油壓應為5MPa 到7MPa。 齒輪泵輸出油量每分鐘1.4L，最大的壓力要達到14MPa。 再者是潤滑油消耗量要控制在每小時1700mL 左右。

上述某投入實際生產使用的板坯連鑄機，其油氣潤滑系統的組成如下：1 個主站、6 個衛星分站、中間連接管道、電氣控制及儀表監控裝置以及兩級油氣分配器。該油氣潤滑站設有一根供油主管向連鑄扇形段供送壓力潤滑脂，6個油氣衛星站的進油口均接在供油主管上。油氣衛星站的進氣口與工廠氣源相接，工作時壓縮空氣暢通。 整個系統中，各個衛星站之間不是連接在一起的，而是各自獨立。如果其中一個衛星站需要進行供油作業，其主壓力油路上的兩位兩通電磁換向閥開啟，壓力油進入單線遞進式油分配器， 油分配器把潤滑油按設定比例分配后送入油氣混合器，在油氣混合器中潤滑油與壓縮空氣混合并在壓縮空氣的作用下輸送到一級油氣分配器中。一級分配器會將油氣分成多路，由此進入到下一級分配器。 下一級分配器再次進行分路，并將油氣流輸送到軸承座內，實現一個循環的潤滑作業。衛星站中的單線遞進式油分配器上設置有監控開關，電控系統設定分配器動作次數，當監控次數達到設定動作次數時，衛星站上電磁閥關閉，供油停止[8]。 通過如此的系統運行，便可以有效的完成板坯連鑄機生產運行潤滑任務，對設備起到保護作用，促進、保障生產。

4 結束語

板坯連鑄是如今的主要連續鑄鋼煉鐵技術，不論是在行業中，還是對于整個社會的需求而言，都相當重要。不過從板坯連鑄設備的角度來講，由于其長時間處于高負荷的運行狀態，工況摩擦情況嚴重，所以必須要對其進行有效的潤滑，這樣才能保證其正常的運行，高效、安全的生產。目前， 適用于板坯連鑄機的潤滑技術有干油集中潤滑系統、油氣潤滑系統，這兩種系統的應用都較為廣泛，而且各具特點和優勢。在實踐當中，可以根據實際需求，合理的選擇潤滑系統，但需要在使用中根據經驗積累和科學理論，對系統進行不斷的改進、優化，使其發揮出最佳的潤滑效果。