热轧窄带轧机油气润滑系统改造研究

作者：赵志新，杨鹤

摘 要：介绍了钢厂中热轧窄带钢的生产情况，目前国内的窄带轧机绝大多数采用的是干油润滑方式，我厂通过技术改造升级为油气润滑方式，这种气液两相流体冷却润滑技术，与其它润滑技术相比有着无可比拟的优越性，并对油气润滑系统的技术特性和设备特点进行了分析。以唐银钢铁热轧窄带轧机参数为基础，对油气润滑和干油润滑方案进行了技术经济对比，研究表明采用油气润滑方式，轴承消耗和油品采购费用等综合轧制成本大幅降低，产品质量更加稳定。其结果可为热轧生产线油气润滑改造提供参考。

关键词：热轧窄带；油气润滑：气液两相；轧制成本

1 引言

轧钢机是带钢生产中的主要设备，整套轧制机列采用轧辊对钢坯进行压下轧制和宽展成形完成整个轧制过程。目前，干油润滑依然是旧的热轧窄带设备采用的普遍的润滑方式，但随着油气润滑技术的的出现，正有越来越多的新的热轧窄带设备采用先进的油气润滑技术，同时也逐渐把旧的轧制设备的干油润滑改成油气润滑形式。

目前国内的热轧窄带生产线约有两百多条，钢铁企业之间竞争激烈，钢铁行业利润微薄，企业的各项工作，都以效益为中心，以盈利为目标进行。为在众多生产厂家中占领更多市场提高产品盈利能力，在努力提高产品质量的同时，还要通过内部挖潜降低轧制成本，实现盈利目标。

唐银公司主要产品是宽度355mm以下的热轧窄带钢，超薄窄带和低合金带钢等品种。轧机轴承消耗和润滑油消耗占据了很大一部分轧制成本，在详细了解实际生产条件和设备结构的基础上，我们对轧机轴承座进行了改造，并将轧机轴承由干油润滑方式改造为油气润滑方式。

2 轧机工作环境分析

受热钢坯辐射的影响，轧辊轴承的工作环境温度高，并且初轧机列要在重载状况下保持较低的转速，同时还会受到冷却水和氧化铁皮等杂物的侵入。因此，轧机设备的工况条件非常恶劣，即：高温、重载、低速、水和氧化铁皮。

轧钢设备的环境温度很高，因此必须考虑润滑剂能够顺利输送到润滑点，而且应具有较高的粘度。干油由于在高温下极易碳化，会造成供油管道和分配器的堵塞，失去了对轴承的润滑和密封作用，造成轴承损坏，轴承内圈粘辊严重无法剥离。

由于初轧设备具有重载和低速的特点，因此，要求在摩擦表面必须形成有一定厚度的油膜，并具有很强的承载能力。轴承处于极低的转速时是很难形成油膜的，所以轴承在启动和即将停止时磨损会很大。轴承运转不良或损坏，会影响钢材轧制质量。

轧机周围有大量冷却水和氧化皮等杂物，冷却水和氧化铁皮等杂物侵入轴承，造成干油通道和分配器堵塞，整个干油润滑系统处于瘫痪状态。因此，必须要在轴承内部保持连续的正压，使轴承具有良好的密封性能。对于干油润滑来讲，干油真正起润滑作用的只是极少的量，大部分量的干油是对轴承起密封作用的。从实际使用的情况来看，即使加大轴承的干油使用量，润滑效果并没有得到改善。冷却水系统会被从轴承座溢出的干油污染，大大增加水处理费用；使用过的干油难以处理，会对环境造成污染。

另外，轧制过程中轧辊高速旋转，操作人员是无法靠近的，在恶劣的工况条件下长时间不间断运行，必须借助先进的监控手段来对整个润滑系统的工作状况进行监控，干油量不易控制。

轧制设备的这些与润滑有关的问题，如果不改变干油润滑方式，是无法解决的。而油气润滑适合于恶劣的工况条件，它对解决上述问题游刃有余。

3 油气润滑原理

油气润滑是一种“气液两相流体冷却润滑技术”， 它兼有流体动压和流体静压的双重作用，承载能力大大提高，它使作相对运动的摩擦表面始终处于良好的工作状态下。

在油气润滑系统中，压缩空气是润滑剂的输送载体。如图1所示，连续流动的压缩空气在管道中间以每秒50-80米的速度向前高速运动；在压缩空气的作用下，润滑油以油膜形式粘附在管壁四周，并以每秒2-5厘米的速度缓慢向前移动。在到达油气流出口时， 油膜变得越来越薄，且连成一片，临末以极其精细的连续油滴流喷射到润滑点。由于油和气的速度差别很大，所以，油和气不是融合在一起的，从油气管道出来的油气是分离的。

4 油气润滑系统的组成

油气润滑系统主要由主站、油气分配器、plc控制装置和管道附件组成，为了满足众多润滑点的需要设置了卫星站油气润滑系统，油气混合是在卫星站上进行的，同时在卫星站上还单独配置了压缩空气处理装置。

油气可实现多级分配，管路系统非常简单。如每架轧辊分为操作侧和传动侧，有十几个轴承，只要在该辊组的机架上接一根油气管道来为整个辊组的轴承供送油气流。而如果要更换辊组的话，只要拆卸一根管子即可。

油气?滑系统的监控手段非常完善，可对供油压力、空气压力、供油状况和油箱液位等进行监控，一旦出现异常，plc控制装置立即会发出报警信号提示工作人员处理。

4.1 主站

4.1.1主站是润滑油供给、控制和输出以及plc电气控制的总成。

主站主要由油箱、润滑油的供给、控制和输出部分以及plc电气控制部分等组成，用于向各卫星站供送润滑油。

4.1.2 润滑油的供给、控制和输出部分

在油箱顶板上配置了两台小流量齿轮泵，一台工作，一台备用，能把具有一定压力的润滑油输送到各卫星站，它是油气润滑系统润滑油的供应源。齿轮泵上装有一个溢流阀，其调定压力为80bar。齿轮泵的吸油口上装配有吸油过滤器，齿轮泵的工作压力由压力表来显示。在油箱上的柜中配置了蓄能器、数显压力继电器和高压过滤器，这是润滑油的控制部分。蓄能器能使系统保持稳定的供油压力。

4.1.3 plc电气控制部分

plc电气控制装置带有液晶显示的操作面板，安装在主站上，具有测试模式、就地模式和远程模式，有完善的监控功能，能对油箱液位、供油压力、滤油压差、压缩空气压力、润滑油的供应状态以及油气流进行监视。

4.2 卫星站

卫星站是压缩空气处理及润滑油的分配以及油气混合和输出的总成，每个卫星站都能独立工作。卫星站主要由空气过滤装置、调压阀，电磁阀、压力开关；润滑油的分配、油气混合和输出部分等组成，用于向其管辖的区域供送油气流。

4.2.1 润滑油的分配部分

由主站供送的润滑油由卫星站中配置的递进式分配器进行分配后进入油气混合块。在递进式分配器的进口处装有1个二位二通电磁阀（油阀），当递进式分配器在一个润滑周期内完成了规定的工作次数后，该油阀会自动关闭，直至下一个润滑周期开始时再次打开。每一个递进式分配器上均装有接近式开关对其工作状况进行监视。

4.2.2 压缩空气处理和供给部分

压缩空气由现场提供。如果压缩空气含水量多且比较脏，用户可以在空气进口处再配置一个气水分离器和空气过滤器。

压缩空气处理装置，包括空气过滤器（具有自动排水功能）、二位二通电磁阀（气阀）、减压阀和压力开关。压缩空气的开闭由气阀来控制，并供送给油气润滑系统，压缩空气压力由减压阀进行设定并由压力开关监视，当气压低于设定值（2bar），就会发出故障报警信号。

4.2.3 油气混合和输出部分

油气混合块安装在递进式分配器的下游。压缩空气在油气混合块中与从递进式分配器分配来的润滑油混合形成油气流并将其输送到油气分配器。

卫星站的每一个油气出口都装有一段可目视油气流动情况的透明软管。

每个卫星站上装有1个10回路接插件，负责连接主站和卫星站之间的信号线，将各个电气元件的执行信号输送给主控制箱并接受主控制箱发出的控制指令。

4.2.4 插入式油气分配装置

插入式油气分配装置安装在轴承座内，把油气流分配到四列圆柱滚子轴承和止推轴承。

5 结论

现场使用证明，窄带轧机采用油气润滑后，轴承运转灵活，使用寿命大大延长，与传统干油相比至少可以提高3倍以上，在线烧轴承的现象得以杜绝，轴承采购费用大幅降低；润滑油基本实现零排放，利用率99%以上。所有轴承每小时耗油量仅为646ml，全年按7000小时计算为4522升，即约23桶油（200l/桶）；润滑油的耗量以及水处理费用大幅下降，设备运行和维修费用降低，降低了吨钢轧制成本，提高了产品质量，工厂环境更为洁净。

参考文献：

[1]汪德涛，林享耀.设备润滑手册

[2] ort.油气润滑系统.上海奥瑞特润滑有限公司

[3]连家创.李满春.轧钢设备及工艺.原东北重型机械研究院.1985

来源：中国机械

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