劉長(zhǎng)文

（杭州鋼鐵集團(tuán)公司 維檢中心，浙江 杭州 310022）

油氣潤(rùn)滑在連鑄系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉長(zhǎng)文

（杭州鋼鐵集團(tuán)公司 維檢中心，浙江 杭州 310022）

主要分析了油脂潤(rùn)滑在高溫、粉塵等環(huán)境下使用存在的問(wèn)題,論述了油氣潤(rùn)滑的特性以及油氣潤(rùn)滑在電爐連鑄出坯輥道上的應(yīng)用。

連鑄機(jī)；輥道；潤(rùn)滑；雙線(xiàn)集中油脂潤(rùn)滑；油氣潤(rùn)滑

0 引言

潤(rùn)滑管理工作是連鑄設(shè)備管理與維護(hù)工作中的核心之一。潤(rùn)滑不充分直接影響設(shè)備使用壽命和鑄坯表面質(zhì)量，潤(rùn)滑過(guò)量造成浪費(fèi)也會(huì)成為極大的安全隱患。潤(rùn)滑系統(tǒng)工作的穩(wěn)定、給油量的大小、給油時(shí)間控制以及管路的合理性，直接影響設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，所以?xún)?yōu)化潤(rùn)滑系統(tǒng)能提高設(shè)備使用壽命、降低事故率、提高鑄坯表面質(zhì)量以及降低成本[1]。

杭鋼電爐煉鋼有限公司六流連鑄機(jī)方坯輸送輥道原使用油脂潤(rùn)滑系統(tǒng)。由于高溫、鋼渣、灰塵、水等外部環(huán)境，使集中潤(rùn)滑系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)因潤(rùn)滑不到位輥?zhàn)涌ㄋ?，有時(shí)泄漏還對(duì)環(huán)境造成一定的影響。由油氣潤(rùn)滑代替油脂潤(rùn)滑后效果顯著。

1 油脂潤(rùn)滑在實(shí)際使用中存在的問(wèn)題

1.1 工作環(huán)境溫度高導(dǎo)致軸承咬死

工作環(huán)境溫度高，輸送時(shí)的方坯溫度可達(dá)700℃左右。在線(xiàn)輥?zhàn)拥妮S承原采用油脂集中潤(rùn)滑，工作介質(zhì)為脲基脂，這是一種由脲類(lèi)化合物稠化優(yōu)質(zhì)礦油，并加有極壓、抗氧和防銹等多種添加劑精制而成，適用溫度范圍：-10℃～200℃。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)軸承座溫度(高達(dá) 300℃），使軸承座周?chē)肮芙宇^內(nèi)的潤(rùn)滑脂氧化，油脂氧化達(dá)到極致將發(fā)生碳化，同時(shí)碳化的潤(rùn)滑脂不能及時(shí)排出軸承座，無(wú)法帶走熱量而使軸承座內(nèi)溫度進(jìn)一步升高，加速了碳化過(guò)程，加劇了軸承老化磨損。

集中潤(rùn)滑系統(tǒng)中間管線(xiàn)多經(jīng)過(guò)高溫區(qū)域，特別是經(jīng)由分配器出口后的管線(xiàn)為Φ8mm的紫銅管，當(dāng)油脂分配器出現(xiàn)故障不能持續(xù)供油時(shí)，鋼坯輻射的高溫將使紫銅管內(nèi)的死油發(fā)生碳化現(xiàn)象，堵死潤(rùn)滑管使軸承缺油而損壞。

眾所周知，軸承座空隙內(nèi)的供油達(dá)到1/3～1/2潤(rùn)滑油就能滿(mǎn)足軸承潤(rùn)滑要求。但是集中潤(rùn)滑系統(tǒng)無(wú)法檢測(cè)摩擦副內(nèi)潤(rùn)滑油的含量，即使有壓力檢測(cè)點(diǎn)也無(wú)法保證理想的潤(rùn)滑油含量。由于結(jié)構(gòu)、密封等問(wèn)題，軸承座內(nèi)的老油脂無(wú)法排出，而新的油脂不斷添加，使軸承座空隙的潤(rùn)滑脂超過(guò) 1/2，這樣既不能及時(shí)散熱，潤(rùn)滑效果也很差，完全無(wú)法保證軸承的正常使用。

1.2 環(huán)境惡劣導(dǎo)致雙線(xiàn)分配器出現(xiàn)故障

連鑄機(jī)出坯輥道分火切機(jī)前段、后段輥道，集中潤(rùn)滑系統(tǒng)主管線(xiàn)長(zhǎng) 80m，分布的支管管線(xiàn)總長(zhǎng)為1248m，需要潤(rùn)滑的點(diǎn)有312個(gè)。潤(rùn)滑主管容易發(fā)生螺紋接頭O型密封圈破裂，系統(tǒng)無(wú)法建立壓力的情況，雙線(xiàn)分配器不動(dòng)作，影響正常出油。

由于出坯輥道處于高溫、鋼渣、灰塵、水等外部環(huán)境(如圖1)，雙線(xiàn)分配器的指示桿因鋼渣、灰塵發(fā)生卡阻，使工作活塞無(wú)法動(dòng)作，不能正常出油。高溫使雙線(xiàn)分配器的控制活塞和工作活塞上的密封容易發(fā)生老化，主管泄漏后無(wú)法建立壓力，系統(tǒng)所有分配器不能正常出油。

圖1 雙線(xiàn)分配器原理圖

1.3 維護(hù)成本高

油脂成本高。由于泄漏耗油量大，再加上耐高溫油脂的價(jià)格比較高，所以增加了設(shè)備的維護(hù)成本。軸承經(jīng)常性卡死，輥道壽命短，更換輥道的頻率很高。

1.4 污染環(huán)境

從油管和軸承密封處滲出的干油會(huì)掉下來(lái)，污染設(shè)備的環(huán)境，著火的情況時(shí)有發(fā)生。更為嚴(yán)重的是對(duì)連鑄二冷室循環(huán)使用的冷卻水造成嚴(yán)重的污染，這就會(huì)大大增加水處理系統(tǒng)的費(fèi)用。

2 油氣潤(rùn)滑的特性

為了確保連鑄機(jī)輸送輥道的正常運(yùn)行，提高生產(chǎn)率和成品的質(zhì)量，降低消耗和設(shè)備的維護(hù)成本，對(duì)運(yùn)行狀態(tài)不佳的原潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行改造勢(shì)在必行。首先安裝小型油氣潤(rùn)滑站，在一流火切機(jī)前輥道進(jìn)行試用，共 8個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間觀察，效果良好，決定引進(jìn)德國(guó)威納油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)，作為適宜的輥道潤(rùn)滑系統(tǒng)改造方案。為此公司決定在連鑄機(jī)出坯火切機(jī)前段、后段輥道的軸承由油脂潤(rùn)滑改成油氣潤(rùn)滑。

2.1 油氣潤(rùn)滑的原理

按照潤(rùn)滑介質(zhì)的狀態(tài)可分為固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種，油氣潤(rùn)滑是介于液態(tài)潤(rùn)滑與氣態(tài)潤(rùn)滑之間的過(guò)渡潤(rùn)滑方式，具有液態(tài)潤(rùn)滑和氣態(tài)潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)，又有兩種潤(rùn)滑不具有的獨(dú)特潤(rùn)滑性能。在一個(gè)管狀空間內(nèi)，用剖面分析油氣潤(rùn)滑原理，如圖2所示。圖為油滴及氣流在管道始端的狀態(tài)，越往后在氣流方向上油滴就會(huì)展開(kāi)。油滴在氣流的作用下移動(dòng)并沿管壁擴(kuò)大，也就是說(shuō)油滴彼此相連附在管壁上，這就是所謂的“附壁效應(yīng)”，產(chǎn)生精細(xì)的連續(xù)的油流，在管道的末端，最精細(xì)的油流連續(xù)地噴入摩擦副，并不產(chǎn)生油霧。

圖2 油氣潤(rùn)滑原理

2.2 油氣潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)

進(jìn)入潤(rùn)滑點(diǎn)的油氣可使摩擦副形成一個(gè)正壓的腔體，能有效防止周?chē)h(huán)境中的鋼渣、灰塵、水、有害氣體等不利于軸承潤(rùn)滑的雜質(zhì)進(jìn)入摩擦副，保證軸承清潔。

由于軸承座未完全密封，氣流連續(xù)不斷的在軸封處排出，不斷帶走熱量，相當(dāng)于對(duì)摩擦副進(jìn)行冷卻，使軸承溫度處于正常范圍，完全不會(huì)出現(xiàn)碳化現(xiàn)象。

因氣流連續(xù)不斷的供給能有效清除軸承自身摩擦產(chǎn)生的金屬顆粒，從而緩解軸承老化速度。

潤(rùn)滑油用量經(jīng)濟(jì)。油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)由于采用獨(dú)特的潤(rùn)滑方式，在保證軸承獲得正常潤(rùn)滑油膜的前提下，油氣潤(rùn)滑以高效、直接的潤(rùn)滑方式進(jìn)入摩擦副，所發(fā)生的潤(rùn)滑油用量比潤(rùn)滑脂少得多，而且潤(rùn)滑油價(jià)格比傳統(tǒng)的潤(rùn)滑脂低得多。

油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，維護(hù)、加油方便。油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)采用單線(xiàn)供給方式，與氣流一起進(jìn)入油氣混合器后到達(dá)摩擦副，油氣混合器為集成塊設(shè)計(jì)，多點(diǎn)供應(yīng)。

3 在電爐連鑄出坯輥道上的應(yīng)用

3.1 油氣潤(rùn)滑泵站

杭鋼電爐連鑄出坯輥道油氣潤(rùn)滑采用德國(guó)威納集中潤(rùn)滑技術(shù)，連鑄出坯輥道共有 312個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)。圖3為六機(jī)六流連鑄出坯輥道油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)潤(rùn)滑站原理圖。供油回路采用單線(xiàn)潤(rùn)滑系統(tǒng)，泵站為兩開(kāi)一備，每臺(tái)泵流量為0.50L/min，系統(tǒng)主油管最高壓力為3.5MPa，空氣最高壓力為0.8MPa，最低壓力不得低于0.3MPa，系統(tǒng)總耗油量為0.468L/h，總耗氣量為468m3/h。泵站帶有系統(tǒng)泄漏、過(guò)濾器堵塞、空氣壓力低等報(bào)警功能，維護(hù)簡(jiǎn)單方便。

圖3 油氣潤(rùn)滑站原理圖

3.2 油氣混合器

潤(rùn)滑泵站采用PLC程序控制，供油時(shí)間可根據(jù)輥道潤(rùn)滑點(diǎn)情況進(jìn)行調(diào)整，目前調(diào)整值為每隔2min泵站工作 60s。各潤(rùn)滑點(diǎn)離泵站或油氣混合器距離相差較大，可通過(guò)油氣混合器的空氣調(diào)節(jié)螺釘及分配器節(jié)流口調(diào)整出氣量和出油量(圖4)，平均每個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)耗油量為1.5mL/h。

圖4 油氣混合器剖面

3.3 使用油氣潤(rùn)滑綜合效益分析

1）油氣潤(rùn)滑效率高。由于系統(tǒng)采用了自動(dòng)控制模式，潤(rùn)滑油量可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。油液的輸送主要由壓力和時(shí)間來(lái)控制，不需要對(duì)油進(jìn)行加熱和凝縮就能形成低溫精細(xì)油膜進(jìn)行潤(rùn)滑。保證了潤(rùn)滑處于給油量、軸承溫度和軸承的摩擦這三個(gè)影響軸承潤(rùn)滑效果的關(guān)系參量的最佳區(qū)域，潤(rùn)滑油利用率達(dá)到了95%以上。

2）油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)故障少。油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，泵站設(shè)置有報(bào)警信息，故障排查快速。

3）節(jié)約潤(rùn)滑油成本。改造前的潤(rùn)滑系統(tǒng)，由于耐高溫油脂價(jià)格較高，每年干油費(fèi)用為15萬(wàn)元左右。采用油氣潤(rùn)滑每小時(shí)耗油量約為312點(diǎn)×1.5 mL /點(diǎn)，每天工作8h，每年稀油費(fèi)用約為0.7萬(wàn)元。從以上數(shù)據(jù)可以看出，每年潤(rùn)滑油費(fèi)用相差巨大。

4）節(jié)約輥道成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，改造前每個(gè)月平均更換6只，改造后每年更換大約6只，每年節(jié)約設(shè)備成本近20萬(wàn)元。

5）減少環(huán)境污染。油氣潤(rùn)滑所消耗的潤(rùn)滑油量少，而且即使有部分滲漏，稀油比油脂容易分解，且滲漏油量極少，對(duì)水質(zhì)及環(huán)境污染小。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)三年的運(yùn)行，電爐連鑄出坯輥道油氣潤(rùn)滑系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，很好地滿(mǎn)足了生產(chǎn)需要，同時(shí)大大降低潤(rùn)滑油費(fèi)用及設(shè)備維護(hù)費(fèi)用。對(duì)于溫度高、灰塵多、水和有害氣體等惡劣環(huán)境下的設(shè)備采用油氣潤(rùn)滑具有極高的推廣價(jià)值。

[1]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第 2卷)[M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社,2008.

[2]楊和中,劉厚飛.油氣兩相流體冷卻潤(rùn)滑技術(shù)-油氣潤(rùn)滑[J].液壓與氣動(dòng),2004(4): 67-69.

[3]啟東潤(rùn)滑設(shè)備有限公司.干油潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)備（元件）選型手冊(cè)[Z].

Application of Oil Mist Lubrication in Continuous Casting Machine System

LIU Chang-wen
(Center of Maintenance and Inspection,Hangzhou Iron & Steel Group Company,Hangzhou 310022,China)

The problems of the use of grease lubrication under the high temperature,dust and other environments are analyzed.The characteristics of oil mist lubrication and the application in electric furnace continuous casting roller bed of the blank are discussed.

continuous casting machine; roller bed; lubrication; double-line and centralized grease lubrication; oil mist lubrication

TG249.7;TF777.3

A

10.16443/j.cnki.31-1420.2015.03.012

劉長(zhǎng)文（1979-），男，工程師，工程碩士。主要從事冶金機(jī)械工程研究。