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炼钢炉/冶金机械 |
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油气润滑技术在轧钢机上的应用 |
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概述
轧钢机的型式是多种多样的，按用途分类可分为开坯轧机、型钢轧机、钢板轧机、带钢轧机、钢管轧机以及特种轧机等。本文所介绍的油气润滑技术在轧钢机上的应用主要是指在钢板轧机和带钢轧机的轧辊轴承上的应用，包括黑色金属和有色金属的冷热轧机及平整机。
由于轧钢机正向着高速、重载、高强度、高刚度和连轧化的方向迅速发展，因此对滚动轴承的要求也越来越高。冷热轧机的轴承座会受到冷却水或其它介质如乳化液的侵入从而使轴承的工作面产生锈蚀，这对轴承是相当有害的，也是造成轴承磨损的主要原因。当然，轴承座的密封装置的选用也是非常重要的。因此正确的润滑方式和良好的密封是延长轴承寿命的最有效的方法之一，同时还要选择合适的润滑剂来满足轴承及工作条件如负荷、转速、温度等方面的要求。
以使用较为广泛的四辊轧机和带有中间辊的六辊轧机为例，其润滑主要是针对轧辊轴承而言。这些轧辊轴承有一个共同的特点，就是工作负荷大、运转速度差别大和工作环境恶劣。
如在轧钢机上广泛使用的四列圆锥滚子轴承与双列轴承相比，可承受更大的径向负荷和双向轴向负荷；而圆柱滚子轴承只能承受径向负荷，因此当支承辊采用四列圆柱滚子轴承时，需要附加止推轴承来承受轴向力。
由此可见，对轧钢机轧辊轴承的润滑主要就是针对四列圆锥滚子轴承、四列圆柱滚子轴承附加止推轴承以及辊颈处的密封圈。一套油气润滑系统除了可对上述轴承和密封进行润滑外，还可同时润滑具有各类小辊子的轧机，如导向辊、张力辊、夹送辊和板形辊等。
目前干油润滑在轧辊轴承上使用比较普遍，也有采用油雾润滑的。
对于干油润滑来讲，润滑脂除了一小部分起润滑作用外，大部分是起密封作用的。润滑脂在长期使 用后或在高温烘烤下会发生老化现象，润滑性能逐渐下降，轴承的磨损也随之增大。密封圈如果润滑不良也容易磨损，而且还会因润滑脂老化和运转过程中的消耗降低密封效果，造成冷却水或乳化液侵入轴承座。润滑脂还会从密封处被挤出掉落到钢板表面，冷轧板会因此而出现黑斑，影响钢板的表面质量；同时冷却水或乳化液会被掉落的润滑脂污染，增加了水处理难度，乳化液也会受到严重影响。
对于冷轧机来说，由于采用乳化液作为工艺轧制液，轴承座的密封尤为重要，要防止乳化液侵入轴承座，同时又要避免乳化液被杂油污染。
乳化液如被杂油污染，会造成下列不良影响：
● 乳化液中的皂化脂含量降低，影响润滑效果。
由于皂化脂在乳化液中的浓度是一定的，如果乳化液中的杂油多了，等于使皂化脂的浓度降低。
● 杂油会破乳
在乳化液中，油和水是混合在一起的，破乳后，油和水会分离，影响润滑效果。
● 杂油会使带钢表面有缺陷
如划痕、黑斑。
● 缩短乳化液的使用周期。
● 影响下道工序
（1） 脱脂（小的带钢厂常常不脱脂）
就是把钢板表面的油洗干净，有杂油后会加大脱脂难度。
（2） 退火
没有经过脱脂的钢板，如果表面杂油多了，在退火时会有产生大量的烟雾。
（3） 镀锌
钢板表面杂油多了，经退火后，还会有少量的铁粉粘附在钢板表面，与锌发生化学反应产生锌铁合金，锌渣会粘在钢板表面，影响钢板的表面质量。
对于油雾润滑来讲，它是一种较先进的微量的润滑方式。在冶金机械中，也有多种轧机的轴承采用了油雾润滑，如带钢轧机的支承辊轴承，四辊冷轧机的工作辊和支承辊轴承以及高速线材轧机的滚动导卫等。
油雾润滑具有良好的润滑效果、耗油量小、有较好的散热作用，能提高滚动轴承的极限转速。油雾润滑虽然朝着正确的润滑方式迈出了一大步，但由于在应用上受到了种种限制，如油雾必须用大口径的管道输送，一般为2 1/2”，而且输送距离通常为30米，最大也不能超过80米；油的粘度变化对油的雾化能力影响较大，因此必须严格控制油温。在油雾润滑排出的气体中，含有部分悬浮的微小油粒，会严重污染环境，对人体的健康有害，因此在西方国家正被逐步淘汰，取代它的是更为精确更加微量且不污染环境的润滑方式——油气润滑。
油气润滑，在学术界被称为“气液两相流体冷却润滑技术”。
油气润滑与其它润滑技术相比有着无可比拟的优越性，它成功地解决了干油润滑和油雾润滑所无法克服的难题，是润滑技术中的一朵正在绽放的瑰丽奇葩。
轧辊轴承采用油气润滑后会带来如下好处：
● 轴承的润滑状况大为改善，使用寿命大大提高；
● 改变了使用干油润滑时轴承座内非常肮脏、难以清洗的状态，轴承座内变得非常干净，大大降低了工人的劳动强度；
● 油气润滑是一种极微量润滑，耗油量非常小；
● 由于压缩空气是连续输送，能使轴承座内保持0.3bar左右的正压，具有良好的密封作用，能防止冷却水或乳化液侵入轴承座对轴承造成损害；
● 不断进入轴承座的压缩空气能对轴承起冷却作用；
● 避免了使用干油润滑时因润滑脂从轴承座外泄造成的对冷却水或乳化液的污染以及在钢板表面形成的黑斑，减少了水处理费用，延长了乳化液的更换周期；
● 能对供油状况、压缩空气压力、油箱液位进行有效监视，一旦发生故障能及时报警，并显示故障类型；
● 能对进入轴承座的油气流进行监视，当油气流不通时能及时报警，有效地避免轴承毁坏；
● 大幅降低了备件消耗，减少了设备维护量，提高了产量；
● 对环境友好。
由此可见，要延长轧辊轴承的使用寿命，除了改进密封外，选择正确的润滑方式是至关重要的。油气润滑能使用高粘度的润滑油，能对润滑系统的工作状况进行监控，能提高轴承座的密封性能并降低轧辊轴承的温度，能在恶劣的工况条件下不间断运行，能方便换辊等。由于油气润滑具有其它润滑方式所无法比拟的优点，并能充分满足轧钢机对润滑的要求，因此是轧钢机轧辊轴承润滑的理想选择。
轧钢机轧辊轴承油气润滑系统
用于轧钢机的油气润滑系统根据机架的数量有两种型式，一种是气动式油气润滑系统，可用于单机架和两机架；另一种是卫星式油气润滑系统，用于两个机架以上的多机架轧钢机。
对轧钢机轧辊轴承的润滑主要就是针对四列圆锥滚子轴承、四列圆柱滚子轴承附加止推轴承以及辊颈处的密封圈。
1．气动式油气润滑系统
气动式油气润滑系统因采用气动泵而得名。
油气润滑系统主要由主站（带PLC电气控制装置）、油气分配装置、中间连接管道和管道附件等组成。
主站是润滑油供给和分配，压缩空气处理、油气流输出和PLC电气控制的总成。主站主要由油箱、润滑油的供给和分配部分、压缩空气处理和供给部分、油气混合和输出部分以及PLC电气控制部分等组成，用于向轧辊轴承供送油气流。
气动式油气润滑系统具有远程模式、就地模式和测试模式。它既可就地启动，也可以由受润滑设备的控制系统远程启动。油气润滑系统可对油箱液位、压缩空气的压力、润滑状态和油气流进行监视，一旦发生故障就会发出报警信号。
2．卫星式油气润滑系统
卫星式油气润滑系统因采用卫星站而得名。
油气润滑系统主要由主站（带PLC电气控制装置）、卫星站、油气分配装置、中间连接管道和管道附件等组成。
主站是润滑油供给、控制和输出以及PLC电气控制的总成。卫星站是压缩空气处理、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。
如图1的油气润滑系统可以对5机架轧钢机的轧辊轴承进行有效润滑，每一个卫星站管辖一个机架。
从主站供送的具有40～70bar压力的润滑油经供油主管道进入卫星站。润滑油经卫星站内配置的递进式分配器进行计量和分配后进入油气混合块。润滑油在油气混合块中与压缩空气进行混合形成油气流通过油气管道输送到油气分配装置，油气流经油气分配装置分配后被供送到四列圆锥滚子轴承、四列圆柱滚子轴承附加止推轴承以及辊颈处的密封圈。
图1 油气润滑系统
卫星式油气润滑系统具有远程模式、就地模式和测试模式。它既可就地启动，也可以由受润滑设备的控制系统远程启动。油气润滑系统可对油箱液位、压缩空气的压力、供油压力、过滤器压差、润滑状态和油气流进行监视，一旦发生故障就会发出报警信号。
油气流在轴承座内的分配
油气流的分配是油气润滑系统的关键，也是比较难的一步，它直接影响到轧辊轴承的使用寿命。
如前所述，对轧钢机轧辊轴承的润滑主要就是针对四列圆锥滚子轴承、四列圆柱滚子轴承附加止推轴承以及辊颈处的密封圈。一般情况下，工作辊轴承座内装有四列圆锥滚子轴承，支承辊轴承座内往往装了四列圆柱滚子轴承，由于这种轴承只能承受径向负荷，因此需要附加止推轴承来承受轴向力。对于四列轴承而言，每两列中间有一个环形油槽。因此工作辊轴承座内有3个润滑点，其中四列轴承2个润滑点，密封圈1个润滑点；而在支承辊轴承座内有4个润滑点，其中四列轴承2个润滑点，止推轴承1个润滑点，密封圈1个润滑点。油气流分配的难度在于各润滑点所需的油量是不同的，有很大的差别。四列轴承所需的油量最多，止推轴承次之，密封圈所需的油量最少。
在这里，我们有两种不同的油气流的分配方法。
1．把油气分配装置装入轴承座内，因此这种油气分配装置又称插入式油气分配装置。如图2所示的是油气分配装置装入支承辊轴承座内的情况。
图2 油气分配装置装入支承辊轴承座内的情况
在图2的支承辊轴承座内有一个四列圆柱滚子轴承、一个推力轴承和辊颈处的两个密封圈需润滑，共有4个润滑点。
油气流进入油气分配装置后，按不同的油量把油气流分成4股，1＃进入推力轴承，2＃和3＃进入四列圆柱滚子轴承、4＃进入密封圈。
在设计轴承座时应考虑其结构能符合油气润滑的要求：
●在轴承座内应有一个直径为25mm的孔，油气分配装置就是装入此孔。
●使用推力轴承和四列圆柱滚子轴承组合的支承辊轴承座时，在推力轴承和四列圆柱滚子轴承之间应该用隔环分开，以便使油气流能从隔环四周的小孔进入推力轴承。
●2＃和3＃的孔应分别对准四列圆柱滚子轴承的两个环形油槽。
●辊颈处两个密封圈应按如图4的位置放置，油气流从两个密封圈的中间进入，以便空气的排放。
●左侧的轴承座端盖上应设计有排气孔、轴承座内油量过量时的排油口、拆卸轴承座时的排油口和可目测轴承座内润滑油油位的透明油标。
采用插入式油气分配装置时必须要使轴承座的结构符合上述要求，当对老设备进行改造时，用户必须提供轴承座（包括传动侧和操作侧的上下辊轴承座）的装配图和加工图，以便对轴承座进行改造设计使其符合油气润滑的要求。因此，采用这种油气流分配方法对于老设备改造来讲比较麻烦，而且油气分配装置是装在轴承座内，要拆卸清洗也比较繁琐，但管道布置少，结构简洁。
2．采用块状式油气分配器对进入轴承座的油气流进行分配
采用这种油气流分配方法时，只需把具有3个或4个油气出口的油气分配器安装在轴承座的外面，每一个油气出口要分别对应轴承座内的润滑点，只需在轴承座内打油气通道就可以了。要注意的是，由于各个润滑点的需油量有所不同，因此，要根据油气分配器出口的编号来安装，不能搞错。
油气流的监视
气动式和卫星式油气润滑系统有一个共同的特点，就是都能对进入轴承座的油气流进行监视，这是非常必要的。
因为，为了方便换辊，尤其是工作辊的更换更是频繁，因此在轴承座的油气流入口处采用带单向阀和快速接头的胶管来连接。如果快速接头没有插好，会导致单向阀没有打开，又没能及时发现，就会造成油气流不通。如果不对其进行监视，将会造成严重后果，使轴承损坏。因此为了避免价格昂贵的轴承在油气流不通时能及时报警，必须在每一根油气主管道上配置一个油气流流动监视器（见图3）对油气流进行监视，以有效地避免轴承损坏。
图3 油气流流动监视器
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(4/6/2007) |
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