亓 萌

(山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東271100)

1 工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)介紹

1700 mm單機(jī)可逆冷軋機(jī)主要以生產(chǎn)普碳鋼為主，設(shè)計(jì)最大軋制速度為1200 m/min，軋制壓力為25 MN，最大卷取張力250 kN，機(jī)組工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)采用乳化液潤(rùn)滑，即軋制油和軟水(脫鹽水)按照一定比例配置而成的混合介質(zhì)，水是潤(rùn)滑油的載體，俗稱為“水包油”。

1.1 工藝潤(rùn)滑的作用

工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)向軋機(jī)提供軋制要求的一定溫度、壓力、流量、清潔的潤(rùn)滑冷卻液，使軋輥得以充分冷卻，使軋輥和軋件得到充分潤(rùn)滑，以獲得良好的表面質(zhì)量。其作用主要為：

(1)潤(rùn)滑性：軋制過(guò)程中帶鋼在軋輥咬入?yún)^(qū)時(shí)，軋件與軋輥產(chǎn)生摩擦是必然的，軋制油即在軋輥和帶鋼的表面形成一個(gè)保護(hù)膜，限制金屬與金屬之間接觸的方法來(lái)減小摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)的降低有效減少了軋輥淬硬層的磨損，延長(zhǎng)了軋輥的使用壽命；同時(shí)摩擦系數(shù)的降低，使電機(jī)所付出的能耗相應(yīng)降低，為提高軋制速度、增大壓下量創(chuàng)造了條件。

(2)冷卻性：軋制過(guò)程帶鋼與軋輥間的變形區(qū)會(huì)產(chǎn)生溫度較高的變形熱，會(huì)導(dǎo)致帶鋼表面產(chǎn)生熱劃傷、帶鋼粘輥等危害。乳化液潤(rùn)滑作為油水混合介質(zhì)，水會(huì)帶走變形區(qū)的大部分熱量，起到快速冷卻工作輥和帶鋼的作用。

(3)清潔性：大流量的乳化液噴到輥縫處會(huì)沖洗掉帶鋼及軋輥上的異物，如鐵粉、碳黑及其他雜質(zhì)，使軋后的板面清潔，保證了后序的退火板板面質(zhì)量。

(4)防銹性：乳化液噴到輥縫區(qū)后，擠壓分離后在帶鋼表面形成一層油膜，此油膜可保證冷硬卷表面不生銹狀態(tài)下存放一定的周期，依據(jù)不同乳化液的性能參數(shù)決定存放時(shí)間的長(zhǎng)短。

(5)抗油性：使軋機(jī)泄漏的液壓油不溶于乳化液中，避免破壞乳化液。軋機(jī)生產(chǎn)工況相對(duì)惡劣，軋機(jī)周圍遍布的液壓油管道會(huì)出現(xiàn)損壞、泄漏等故障，造成液壓油混入工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)，抗油性使泄漏的液壓油漂浮在乳化液上面。

1.2 工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)的組成

1700 mm冷軋機(jī)工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)主要組成為：凈油箱、污油箱、凈油泵、污油泵、平床過(guò)濾機(jī)、機(jī)架內(nèi)的噴射系統(tǒng)、污油箱上面放置有撇油器和磁過(guò)濾器，凈油箱上放置有攪拌器，工藝潤(rùn)滑簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

1.3 工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)流程

如圖1所示，污油箱的乳化液經(jīng)污油泵打入至平床過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾，之后流入凈油箱，凈油箱的乳化液經(jīng)凈油泵打入機(jī)架，機(jī)架由帶噴咀的噴射梁組成，噴灑后的乳化液經(jīng)軋機(jī)下部的收集槽流入污油箱。污油箱內(nèi)的乳化液由于沖洗帶鋼、軋輥產(chǎn)生的雜質(zhì)較多，因液壓管路泄漏產(chǎn)生雜油，造成乳化液污染，因此上面配置了撇油器和磁過(guò)濾器進(jìn)行雜油的撇除和鐵粉的吸附，以此達(dá)到清潔乳化液的目的。凈液箱上的攪拌器是為了使乳化液乳化均勻，防止乳化液因靜態(tài)產(chǎn)生變質(zhì)。

圖1 工藝潤(rùn)滑簡(jiǎn)圖Figure 1 Diagram of process lubrication

1.4 工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)的使用及控制指標(biāo)

軋制過(guò)程中工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)必須保證恒定的噴灑壓力、流量和溫度，以維護(hù)軋制過(guò)程的穩(wěn)定，一般壓力控制在0.6 MPa以上，溫度控制在50～55℃。同時(shí)要求機(jī)架內(nèi)的噴咀噴射角度統(tǒng)一，現(xiàn)階段的軋機(jī)設(shè)計(jì)中噴射梁的噴咀角度多為固定式，角度在30°～45°之間，無(wú)法調(diào)節(jié)。噴射梁的設(shè)計(jì)多為分段冷卻，即可隨意調(diào)整同一輥系不同位置的乳化液流量，達(dá)到調(diào)整輥形的目的。

乳化液的控制指標(biāo)主要有：濃度、pH值、電導(dǎo)率、皂化值、鐵粉含量、灰分含量、氯離子含量。通常狀態(tài)下濃度、pH值、電導(dǎo)率、鐵粉含量為每班次的必檢項(xiàng)目，這些項(xiàng)目直接反應(yīng)當(dāng)前乳化液的潤(rùn)滑性和清潔性，其余檢測(cè)項(xiàng)目每周一次，需重點(diǎn)關(guān)注皂化值指標(biāo)，因?yàn)檐堉朴偷臐?rùn)滑性能直接來(lái)自于這種可皂化的材料，軋制液中不能產(chǎn)生皂化值的油稱之為雜油，雜油的百分比允許我們確定表示軋制液系統(tǒng)中活性油的含量，公式為：

2 工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)產(chǎn)生的質(zhì)量問(wèn)題

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)運(yùn)行，工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)暴露出自身的問(wèn)題較多，對(duì)板面和板型質(zhì)量產(chǎn)生影響，現(xiàn)主要問(wèn)題為：

(1)系統(tǒng)清潔、過(guò)濾效果較差造成板面清潔度差。

工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)自身設(shè)置了管式撇油器，即利用循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓管帶走乳化液中的雜油，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用效果不明顯，乳化液中的雜油清理速度較慢，受限于軟管的面積較小，每次帶走的雜油量較少。乳化液中殘留較多的雜油會(huì)使?jié)舛戎笜?biāo)不穩(wěn)定，會(huì)出現(xiàn)乳化液濃度指標(biāo)很高，潤(rùn)滑較差，軋制壓力偏高，其次乳化液的雜油較多會(huì)使軋制后的帶鋼產(chǎn)生黑斑缺陷，影響板面光潔度。

系統(tǒng)自身配置的磁過(guò)濾器裝置目的是吸附乳化液的鐵粉，實(shí)際應(yīng)用中因刮板的松動(dòng)、磁鐵的吸附力下降及人工維護(hù)的不及時(shí)導(dǎo)致了磁過(guò)濾器吸附效果變差，乳化液中的鐵粉含量升高，乳化液的清潔度變差，近階段的軋制過(guò)程中板面經(jīng)常出現(xiàn)條狀的麻點(diǎn)狀缺陷，造成板面質(zhì)量下降。

(2)潤(rùn)滑不足，軋制壓力偏高、板面產(chǎn)生熱劃傷缺陷。

軋制中出現(xiàn)潤(rùn)滑不足的狀況一方面因?yàn)槿榛合到y(tǒng)中的雜油較多，檢測(cè)出的濃度指標(biāo)不真實(shí)，另一方面加入的軋制油沒(méi)有充分的攪拌均勻，導(dǎo)致濃度偏低，潤(rùn)滑不足。軋制力升高、板面發(fā)灰、板面產(chǎn)生的短狀劃傷缺陷是對(duì)乳化液潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑性能最直接的反饋，因此必須認(rèn)真清理乳化液雜質(zhì)，并且嚴(yán)格控制乳化均勻性。

(3)分段冷卻造成軋輥輥形控制不良，影響帶鋼板型質(zhì)量。

分段冷卻的目的是可任意調(diào)整每段的乳化液流量，改善局部軋輥凸度，以達(dá)到調(diào)整板型的目的。1700 mm軋機(jī)工作輥分為5段冷卻，生產(chǎn)中采用的方式為5段統(tǒng)一的開(kāi)口進(jìn)行噴灑，但在軋制時(shí)，發(fā)現(xiàn)板型不易控制，肋浪缺陷較多，需要通過(guò)對(duì)噴射梁的噴咀進(jìn)行清理、改善局部段的乳化液流量，以達(dá)到控制板型的目的。

(4)攪拌器攪拌效果較差。

工藝潤(rùn)滑箱上部的攪拌器目的是使乳化液混合均勻，充分乳化，停機(jī)時(shí)持續(xù)攪拌使其運(yùn)動(dòng)，防止油水分離，造成乳化液損壞。系統(tǒng)自帶的攪拌器由于軸距較長(zhǎng)，葉輪較短造成攪拌能力較弱，且在箱體內(nèi)存在攪拌盲區(qū)，無(wú)法有效地進(jìn)行乳化液攪拌。工作中，由于軸承浸入到乳化液內(nèi)，經(jīng)常損壞且不方便修復(fù)，造成使用中斷。

(5)噴射梁噴咀維護(hù)不到位，潤(rùn)滑冷卻效果變差。

1700 mm軋機(jī)的乳化液噴咀采用人工調(diào)整的方式，現(xiàn)控制的角度在30°～45°之間，在使用過(guò)程中，噴咀產(chǎn)生松動(dòng)，角度發(fā)生變化，使均勻的噴灑線路發(fā)生改變，同時(shí)乳化液中未過(guò)濾出的異物會(huì)對(duì)噴咀造成堵塞，造成軋輥某處的潤(rùn)滑、冷卻效果變差，軋輥局部受熱過(guò)大產(chǎn)生膨脹，輥面容易發(fā)黑，疲勞加快產(chǎn)生軟點(diǎn)缺陷，使軋輥無(wú)法達(dá)到預(yù)定的過(guò)鋼量。

3 控制對(duì)策

針對(duì)以上問(wèn)題，對(duì)工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行了分析改造，確定以下解決對(duì)策：

(1)針對(duì)系統(tǒng)清潔、過(guò)濾效果較差的現(xiàn)狀，首先在油箱內(nèi)增設(shè)了自制撇油器，即利用懸浮式原理設(shè)置浮動(dòng)撇油器，通過(guò)調(diào)整懸浮器漏斗的高度將收集槽置于雜油區(qū)液面下，將浮于乳化液上部的雜油進(jìn)行撇除。對(duì)撇油器進(jìn)行調(diào)整，由每班次開(kāi)啟時(shí)間2 h改為由操作工根據(jù)雜油量自定義時(shí)間，加油后2 h不開(kāi)啟撇油器。嚴(yán)格控制雜油量，要求箱內(nèi)的雜油允許覆蓋液面的2/3，保證乳化液的清潔性。定期進(jìn)行人工清理磁過(guò)濾器裝置，防止因刮板未刮下吸附的鐵粉造成系統(tǒng)工作能力下降，對(duì)吸附力較小的磁棒進(jìn)行更換，做好磁棒刮板、鏈條等設(shè)備的維護(hù)工作。每班次對(duì)系統(tǒng)液壓管路進(jìn)行檢查、維護(hù)，及時(shí)處理漏油點(diǎn)，杜絕跑、冒、滴、漏，保證乳化液的清潔度。

(2)針對(duì)潤(rùn)滑不足的狀況，在乳化液內(nèi)的雜油得到有效控制后，增設(shè)了乳化液配液箱，將乳化液按照一定的濃度在配液箱內(nèi)配置完成，之后根據(jù)需要打入乳化液系統(tǒng)，防止了因軋制油乳化不好而造成濃度波動(dòng)及潤(rùn)滑不良等狀況。

(3)針對(duì)分段冷卻不理想的狀況，通過(guò)試驗(yàn)分析將分段的乳化液噴射梁改為整條式噴射梁，不控制任意一段的乳化液流量，將控制閥門開(kāi)至最大，使每個(gè)噴咀的流量得到提高，提高噴射效果。這種方式解決了分段冷卻的弊端，即在同一區(qū)段因乳化液內(nèi)的雜質(zhì)對(duì)噴咀造成堵塞后，造成該區(qū)段的潤(rùn)滑、冷卻效果變差，軋制過(guò)程中產(chǎn)生輥形變化。同時(shí)對(duì)乳化液噴射系統(tǒng)的管道及管接頭進(jìn)行檢查，杜絕泄漏造成乳化液壓力下降及流量不足的狀況。

(4)在更換噴射梁的工作中，對(duì)乳化液的噴咀角度進(jìn)行調(diào)整，控制乳化液噴咀角度40°～45°，同時(shí)將噴咀間距縮小調(diào)整，提高工作輥區(qū)潤(rùn)滑冷卻效果。規(guī)定在更換4輥時(shí)必須對(duì)噴咀進(jìn)行角度調(diào)整和清理，使乳化液噴咀角度統(tǒng)一，清理完成后進(jìn)行試噴灑，保證使用效果。

(5)針對(duì)攪拌器攪拌能力弱的現(xiàn)象，在工藝潤(rùn)滑箱內(nèi)加入了壓縮空氣攪拌裝置，此類攪拌面積較大，無(wú)盲區(qū)，攪拌能力較強(qiáng)，間接降低了機(jī)械攪拌的損耗。在使用壓縮空氣攪拌的過(guò)程中需要對(duì)壓縮空氣的干燥度進(jìn)行控制，防止壓縮空氣中的水分對(duì)乳化液造成污染，使乳化液的指標(biāo)出現(xiàn)波動(dòng)。

(6)根據(jù)乳化液指標(biāo)檢測(cè)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)參數(shù)及時(shí)進(jìn)行乳化液系統(tǒng)調(diào)整，使各項(xiàng)指標(biāo)符合軋制要求。乳化液控制指標(biāo)見(jiàn)表1?？刂迫榛簻囟仁菫榱朔乐乖跍囟容^低時(shí)出現(xiàn)潤(rùn)滑不良、軋后板面臟污、水分蒸發(fā)不良、板面生銹及細(xì)菌生長(zhǎng)的狀況，細(xì)菌滋生期一般在20～40℃，溫度較高時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)潤(rùn)滑現(xiàn)象，軋機(jī)打滑。

表1 為乳化液控制指標(biāo)Table 1 Control index of emulsion

(7)為提高清潔效果將平床過(guò)濾機(jī)的過(guò)濾紙精度由60 μm調(diào)整至40 μm，每次走紙時(shí)間由4 h改為2 h，保證過(guò)濾效果。

4 實(shí)施效果

通過(guò)實(shí)施以上措施，軋機(jī)液壓系統(tǒng)得到完善，基本杜絕了系統(tǒng)泄漏油現(xiàn)象，乳化液的清潔度得到提高。配液箱及噴射梁的改進(jìn)進(jìn)一步增強(qiáng)了乳化液的潤(rùn)滑、冷卻性能。通過(guò)加強(qiáng)工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)維護(hù)的各項(xiàng)指標(biāo)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)工作正常，產(chǎn)品板面質(zhì)量得到提高，板型缺陷得到控制。

5 結(jié)語(yǔ)

在軋制過(guò)程中，工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)產(chǎn)生至關(guān)重要的作用，不可忽視系統(tǒng)構(gòu)成中的任何一部分，加強(qiáng)使用、維護(hù)才能更好地保證設(shè)備的正常運(yùn)行，同時(shí)運(yùn)用同行業(yè)的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)改造及工藝優(yōu)化，使工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)更好地服務(wù)于軋制生產(chǎn)。