熱軋工藝潤滑技術(shù)的應(yīng)用與工藝優(yōu)化

王宏博

前言

隨著熱連軋生產(chǎn)線技術(shù)的升級發(fā)展與生產(chǎn)節(jié)能減排的的任務(wù)，不僅對熱軋設(shè)備提出了更高要求，而且對板帶表面質(zhì)量，以及對生產(chǎn)的清潔降耗要求也越來越高，因此極大地促進(jìn)了軋制工藝潤滑技術(shù)在軋鋼生產(chǎn)領(lǐng)域普及與應(yīng)用。當(dāng)代先進(jìn)軋制工藝潤滑技術(shù)作為主要應(yīng)用新技術(shù)，可以降低軋制力，節(jié)約能耗，保證了精軋工作輥表面質(zhì)量和耐磨耐用的特性，提高了使用壽命，減少板帶表面缺陷，提升了板帶機(jī)械性能。

1.工藝潤滑技術(shù)

熱軋生產(chǎn)過程中，精軋機(jī)組工作環(huán)境極其惡劣，在高溫、高壓、多水的環(huán)境下，極易造成工作輥軋輥表面腐蝕、磨損，形成腐蝕凹坑，軋輥表面的凸凹不平會加速腐蝕坑形成，造成磨損循環(huán)，使軋輥使用壽命加速縮短。而如果在軋輥與高溫、高壓的板坯之間有一層膜，隔開工作輥和板坯，這層潤滑薄膜，就可以延緩軋輥表面出現(xiàn)凹坑和麻點，這就是軋制潤滑技術(shù)的原理，即工藝潤滑是利用潤滑油覆蓋在軋輥表面防止氧化鐵皮的生成，從而減少軋輥的磨損[1];同時這層潤滑油可以阻礙高溫軋件向軋輥傳熱，降低軋輥的熱疲勞磨。

工藝潤滑是由供油系統(tǒng);供水系統(tǒng);噴射系統(tǒng)組成。壓力相對恒定的冷卻水由供水系統(tǒng)與軋制油進(jìn)行混合，其中供水系統(tǒng)的壓力決定了軋機(jī)上下集管處噴嘴的噴射壓力，供油系統(tǒng)采用計量泵穩(wěn)定配制供油流量。冷卻水和軋制油通過管路分別輸送到靜態(tài)混合器中進(jìn)行混合，經(jīng)由靜態(tài)混合器混合后的油水混合液通過管路輸送到軋機(jī)入口上下集管進(jìn)行噴射。因此熱軋工藝潤滑技術(shù)主要是，在冷卻水注入一定比例的軋制油，混合液經(jīng)噴射系統(tǒng)噴出后要快速地在軋輥表面形成一層均勻的薄層在起到潤滑作用同時，來降低軋制工作區(qū)的摩擦力。

2.工藝潤滑的工作機(jī)制

熱軋工藝潤滑是一個復(fù)雜的動態(tài)過程，潤滑介質(zhì)在軋制高溫環(huán)境下主要生成三種工作狀態(tài)：一小部分潤滑介質(zhì)燃燒后產(chǎn)生的殘?zhí)及衍堓伵c軋件表面隔開，降低了軋件和軋輥之間的摩擦系數(shù)。另一小部分潤滑介質(zhì)在高溫、高壓條件下急劇氣化和分解，形成高溫、高壓的氣墊，將軋件與軋輥表面隔開，這種氣體間的摩擦遠(yuǎn)小于流體間的摩擦。其余大部分潤滑介質(zhì)則保持原來的狀態(tài)，以流體形式通過變形區(qū)，在變形區(qū)內(nèi)與軋件和軋輥發(fā)生一定的化學(xué)和物理反應(yīng)而起到潤滑作用，這部分潤滑介質(zhì)起到潤滑的主要作用。

熱軋過程中，由于軋制油不能回收利用，所以潤滑過程潤滑油濃度的并非越大越好，濃度過大會造成咬鋼打滑、潤滑油的浪費同時污染冷卻水，反之濃度太小潤滑效果又不好。因此，選擇合適的潤滑油濃度是工藝潤滑的關(guān)鍵。因此需要根據(jù)不同的鋼種、不同的規(guī)格、不同的機(jī)架配置，以及上下輥軋制工藝，分別設(shè)置油量。

3.工藝潤滑組成機(jī)構(gòu)

工藝潤滑系統(tǒng)安裝在機(jī)架間切水板下方，不同機(jī)架處于同個計量油泵中，實現(xiàn)持續(xù)供油。用水系統(tǒng)油箱進(jìn)行分析，具有獨立閥門控制配置，實現(xiàn)油與水的混合。計量泵采用單螺旋桿式，動力采用變頻方式，，該方式的具有強(qiáng)大的抗污能力，供油平穩(wěn)。噴油集管結(jié)構(gòu)為內(nèi)藏式，與切水板有效結(jié)合，避免軋鋼碰撞，保潤潤滑系統(tǒng)運行穩(wěn)定。機(jī)上閥臺控制結(jié)構(gòu)具有一定的復(fù)雜特點，在具體的工作過程中，將電磁轉(zhuǎn)向閥進(jìn)行調(diào)整，利用氣源對油路及混合器進(jìn)行有效控制，有利于實現(xiàn)換閥噴射，工作可靠性良好。控制電路電磁換向閥選擇無泄漏密集型座閥，保障其內(nèi)部壓力平穩(wěn)，有利于調(diào)動流向?？刂撇糠纸橘|(zhì)利用隔離措施，避免了發(fā)熱而引發(fā)的介質(zhì)粘度變化，產(chǎn)生元件在移動過程中卡頓問題。該回路采取換向閥的優(yōu)勢便是具有優(yōu)質(zhì)的密封效果，防止了閥口損傷出現(xiàn)的油路嗆水故障。

4.工藝潤滑對軋輥的影響

軋輥因承受高壓、高溫、沖擊載荷的作用，其強(qiáng)度和硬度很大程度上取決于其耐磨能力。熱軋寬帶鋼軋機(jī)工作輥的磨損是由于高溫接觸時在變形區(qū)中摩擦力作用的結(jié)果，支承輥是由于與工作輥相對滑動而磨損。磨損狀態(tài)的表現(xiàn)是軋輥直徑減小、軋輥斷面變化及產(chǎn)生裂紋刮傷、局部損壞等缺陷。在高溫下，軋輥表面層氧化加劇，易形成燒裂網(wǎng)，輥溫升高，改變了表面的機(jī)械性能，導(dǎo)致了軋輥滑動過程中磨損增加，軋輥產(chǎn)生嚴(yán)重的不均勻磨損，在連續(xù)使用一個周期后，軋輥中部與端部磨損差值為0.15-2.0mm，輥面變形導(dǎo)致軋件厚度嚴(yán)重不均。工藝潤滑實際上降低了軋輥磨損，用保護(hù)性油層覆蓋在軋輥表面上，在變形區(qū)緩和水的侵蝕，降低了接觸面的溫度，減緩了軋輥表面氧化變化程度。工作輥表面粗糙度決定了熱軋鋼板表面的微觀表面狀態(tài)。隨著軋輥磨損增加，軋件表面質(zhì)量變壞，軋輥表面磨損影響了軋輥粗糙度和被軋制金屬的表面狀態(tài)。工藝潤滑劑對軋輥表面氧化鐵產(chǎn)生化學(xué)作用，生成褐色、光滑的Fe3O4薄膜層，改善軋輥表面的摩擦條件，大大降低軋輥的燒裂程度，增加軋輥壽命，提高鋼板表面質(zhì)量。

5.工藝潤滑的工藝優(yōu)化

安裝在噴淋板上的水噴嘴，當(dāng)距離軋輥表面太近時，噴出的射流會造成反濺;若噴射距離太遠(yuǎn)，軋制油噴不到軋輥上，或者噴嘴角度的原因，兩股扇形射流之間在輥面上形成無油區(qū)。

噴嘴到輥面間距離計算公式為：

L1=W1÷N÷2×tg（D/2） ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

L1a=[W+L3×（N- 1）]÷N÷2×tg（D/2） ? ? ? ? （2）

式中：W 為有搭接情況下噴射覆蓋在工作輥上的總寬度;L3為兩股射流的搭接寬度;N 為噴嘴個數(shù);W1為沒有搭接情況下可覆蓋工作輥上的總寬度;β為噴射角;L1a為兩股射流沒有搭接情況下噴嘴到輥面間的距離;L1為兩股射流有搭接情況下噴嘴到輥面間的距離;L2為兩個噴嘴間的距離。

噴射角度α是指噴嘴中心線與軋輥徑向垂線間的夾角。當(dāng)這個角度小于一定程度時，軋制油會噴到帶鋼表面而被燒掉;當(dāng)這個角度大于一定程度時，軋制油會噴到切水板上。該角度一般小于90°，噴嘴和切水板基本上平行布置。若夾角α角度為零時會造成噴射流互相干涉的現(xiàn)象，影響潤滑效果;若夾角α大于一定角度時，呈扇形的射流會在軋輥上產(chǎn)生無油區(qū)間，造成軋制時軋輥磨損不均。若所有噴嘴射流全部按同一角度布置，則攜帶油的水在鋼板上過分集中，造成鋼板溫降，影響潤滑效果。所以從中間噴嘴開始，兩側(cè)噴嘴鏡像排列，使殘留水從鋼板上、下切水板兩側(cè)流走，從而減輕帶鋼溫度下降造成的潤滑效果影響。

在連軋過程中，如果當(dāng)帶鋼頭部沒有咬入軋機(jī)時，工作輥上存有殘留潤滑油，會引起軋件打滑咬入困難，因此需要將工藝潤滑噴射的時序與工藝過程進(jìn)行密切合理配合可以實現(xiàn)穩(wěn)定軋制?？刂茲櫥偷膰娚鋾r序，當(dāng)熱軋鋼坯的尾部沒有完全從軋件中脫出時，將該列軋機(jī)上的工藝潤滑軋制液停止噴射，利用熱軋帶鋼尾部把殘余潤滑油從軋輥上完全燒盡，下一塊鋼坯咬入時不會引起打滑;下一塊熱軋鋼坯頭部咬入后，再開啟工藝潤滑軋制液的噴射。在每一列軋機(jī)上都要嚴(yán)格控制軋制液的噴射時序與軋制節(jié)奏相對應(yīng)。

6.結(jié)束語

熱軋工藝潤滑在整個在不銹鋼的軋制過程中，在減少電能消耗，降低軋輥單耗，延長換輥周期。改善軋輥表面狀況，防止裂紋的擴(kuò)展。改善帶鋼表面粗糙度。在同等條件下可以軋制更薄規(guī)格的熱軋帶鋼。通過對工藝潤滑的優(yōu)化，使得整個工藝潤滑系統(tǒng)潤滑效果提高，滿足了不銹鋼等鋼種的生產(chǎn)需要。