何（hé）曉明　楊（yáng）春平

摘　要：闡述了熱軋工（gōng）藝潤滑的機理（lǐ）及作用，並結（jié）合工藝潤滑技術在（zài）寶鋼2050mm熱軋廠的開（kāi）發與應用（yòng），探討了工（gōng）藝潤滑對帶鋼表麵質量及環境的影響。

關鍵詞：熱軋；工藝潤滑

1　熱軋工藝潤（rùn）滑技術的發展

1957年，熱軋工藝潤滑技術在美國（guó）獲得成功應用，當時使用（yòng）的潤滑（huá）劑為水溶性的（de）油（yóu），應用在（zài）精軋機組的支撐輥（gǔn）上。近10幾年來，由於鋼鐵市場對薄帶材質量的要求日益提高，而且熱帶鋼軋機向連續、高速、大型、自動化方向發展，軋輥（gǔn）的使用周期明顯相對縮短，頻繁換輥對軋機產量有很大影響。因此，以減少軋輥磨損（sǔn）為主要出發（fā）點的（de）熱軋工（gōng）藝潤滑的研究逐步（bù）引起重視。發（fā）展到現在，世界上已有數10套（tào）熱軋帶鋼軋機應用了工藝潤滑。美國內陸鋼廠在使用高速鋼軋輥的（de）同時也應用了工藝潤滑，取得了更好的效果。

從目前應用來看，熱軋工藝潤滑按潤滑作用點可（kě）分（fèn）為支撐輥潤滑和工（gōng）作（zuò）輥潤滑；按作用（yòng）方式可（kě）分為噴嘴式、毛刷式、毛氈式和噴霧式（shì）等。寶鋼2050mm精軋機組采用工作輥噴嘴潤滑方式。

2　熱軋工藝（yì）潤滑的機（jī）理及作用

2.1　熱軋工藝潤滑的機理

熱軋工藝潤（rùn）滑是一個動（dòng）態過程，在（zài）變（biàn）形區高溫、高速、高壓狀態下潤（rùn）滑油（yóu）所起的變化難以（yǐ）實驗模擬，因而目前對熱（rè）軋的潤滑機（jī）理尚無統一認識。一般（bān）認為，熱軋潤滑劑以3種狀態起潤滑作用：

一部分潤滑油被（bèi）燃燒，燃燒殘留物主要是殘炭（tàn），使軋輥與金屬表麵（miàn）隔開，殘炭與（yǔ）金屬和軋輥之（zhī）間的（de）摩（mó）擦小於金屬與軋（zhá）輥之間的（de）固體摩（mó）擦。

另一（yī）部分潤滑（huá）油在變形區高溫、高壓下急劇氣化和分解（jiě），形成高溫、高（gāo）壓的氣墊，將金屬與軋（zhá）輥表麵隔開，起到潤滑作用，這種氣（qì）體間的摩擦遠小於（yú）流體間（jiān）的摩（mó）擦。

其餘（yú）部分潤（rùn）滑（huá）油可能保持原來的狀態，以流（liú）體形式（shì）通過變形區。

由（yóu）於（yú）現代熱軋工藝特點是高溫、高速、高壓、工作輥輥麵瞬時溫度可達600～700℃，經冷卻散熱而穩定在50～80℃。因此，為適應熱軋工藝特點，熱軋潤滑劑要滿足如下要求：

（1）熱軋時具（jù）有（yǒu）良好的潤滑性，降低摩（mó）擦（cā），減少磨損；

（2）應具有良（liáng）好的吸附（fù）性和（hé）潤濕（shī）性，以便在軋輥表麵形成連續牢固的潤滑膜；

（3）粘度要適中，易於輸送和噴塗，不易從變形區擠出；

（4）具有較高的閃（shǎn）點和（hé）熱（rè）分（fèn）解穩定性（xìng）；

（5）潤滑（huá）油燃燒生成氣體量少，燃燒物（wù）應無毒，對環境汙染小。

2.2　熱軋工（gōng）藝（yì）潤滑的作用（yòng）

熱軋工藝潤滑具有以下（xià）作用：

（1）使熱軋力能參數發生變化，由（yóu）於軋製力的降低，減少（shǎo）了電能（néng）消耗；

（2）由於潤滑油形成覆蓋在（zài）軋輥表麵的保護膜，緩和了水（shuǐ）對軋輥的急冷與（yǔ）氧化作用，同時這層（céng）保護膜還起著阻礙軋件向軋輥傳熱的作用，降（jiàng）低了軋輥的熱疲勞，從而使磨損減輕。

（3）改善熱軋板的表麵質量（liàng）。由於（yú）保持了軋輥（gǔn）表麵狀況（kuàng）和外形處於滿意的狀態，可提高軋輥斷麵和軋件的幾何尺寸精度以及防止（zhǐ）三次氧化鐵皮被粗糙軋輥壓入。

（4）延長軋製公裏數，減少換輥次數，增（zēng）加作業時間。

（5）減少軋輥購置費用。

3　熱（rè）軋工藝潤滑（huá）的應用

熱軋工藝潤（rùn）滑是一項實踐性很強的新技術，因為每套軋機的結構與特性不同，在原有係統應用這項技術是一項較複雜的工程。

3.1　應用係統

整個應用係統如圖1所示。係統包括以下幾部分：

（1）潤滑劑儲罐

此為大型容器，可儲存60m³潤滑劑，避免每周補充潤（rùn）滑劑。

（2）工作油（yóu）箱

此油箱容（róng）積2.3m³。配備有如下裝置。

①蒸汽加熱裝置。可（kě）保持潤滑劑（jì）溫度恒定在40～60℃。保持潤滑劑粘度的恒（héng）定是整個應用係統中很重要的環節。

②溫度、液位指示器。

③液位控製器（qì）。控製潤滑劑從儲油（yóu）罐到工作油箱（xiāng）的輸送泵的關閉與啟動。

④液位報警器。具有低、高位報警功能，當液位處於高位報警狀態時能自動（dòng）關閉輸送泵（bèng）。

⑤流量計。記錄由儲油（yóu）罐打入工作（zuò）油箱的油量，用於測定潤（rùn）滑劑的消耗量。

圖1　軋製潤滑應用係統

1-潤滑油儲罐；2-儲（chǔ）罐液位；3-輸送泵；4-流量計；5-溫度計；6-工作罐；7-背壓調（diào）節箱；8-工作（zuò）罐液位；9-過濾器；10-泵前壓力；11-泵（bèng）1；12-泵2；13-泵後壓（yā）力；14-壓力開關；15-壓力指示；16-平衡管；17-F1～F6控製（zhì）電磁閥（fá）；18-F1～F6上（shàng）輥油壓；19-F1?F6下輥油壓；20-油背壓；21-飛剪；22-PLC控製箱

（3）工作泵組

潤滑（huá）劑循環泵和備用泵（bèng）都配備有真空過濾器、真空指示表（biǎo）及真空（kōng）報警器。每個泵都配備壓力（lì）表、壓力報警器及止回閥（fá）、安（ān）全閥和隔離閥。

（4）熱平衡管

熱平衡管保證每個噴油口能（néng）得到相同的油溫和油壓。

（5）立式（shì）控製盒

F1～F6軋機均有1個控製盒，控製和監測注入混和噴嘴的潤滑劑量。

（6）注入點

潤滑劑（jì）從立式控製盒流出至注入點的混合噴嘴，混和噴嘴將潤滑劑（jì）和軋輥冷卻水均勻混和，冷卻（què）水攜帶著分散的潤滑劑至軋輥表麵。

（7）PLC控製箱

PLC控製（zhì）箱和操作麵板是係統的信息和（hé）控製中心，顯示係統工作狀態，診斷係統故（gù）障。

3.2　係統的操作

通過安裝在操作（zuò）室的控製箱對係統進行操作。液位控製器、液位報警器都在操作（zuò）台顯示並監控。係統啟動時，立（lì）式控製（zhì）盒裏的（de）所有電磁（cí）閥處於關閉狀態，直至（zhì）鋼板進入精軋機。電磁（cí）閥開閉的順序是：鋼板進入軋機，軋製力（lì）信號通過PLC延遲6s後啟動，Fn(n=1～6)機架上的電磁閥，一旦帶鋼尾部離開切頭剪，F1電磁閥關閉；尾部（bù）離開F2，關閉F3電磁閥，依此類推。其目的是防（fáng）止潤滑油在（zài）軋輥表麵堆積和燃燒不淨（jìng）造成下一塊帶鋼進鋼時打滑。同時，頭（tóu）部延時時間的（de）設定也（yě）考慮了避免對軋（zhá）製力遺傳係數產生影響，以保證數學模（mó）型的設定精度。

操作麵板上（shàng），通過對係統油壓的選擇可控製（zhì）油量大小（xiǎo）。在（zài）計（jì）劃軋製過（guò）程中，隨軋輥磨損（sǔn）加劇，係統油（yóu）壓呈分段階梯自動（dòng）控製，以達Z佳潤滑（huá）效果。

3.3　潤滑劑

潤滑（huá）劑分為固體和液體2種。由於固體（tǐ）潤滑劑不能連續供給，且更換不（bú）便，因而未能推廣應用。液體潤滑劑按其基礎油的不同，可分為（wéi）3種：（1）以礦物油為基的（de）潤滑劑；（2）以植物油或動物油為基的潤滑劑；（3）化學合成型潤滑劑（jì）。

目前（qián）寶（bǎo）鋼2050熱軋廠使用（yòng）的潤滑劑為恒豐公司生（shēng）產的（de）HYG-1和Nalco公司生產的HM-40。潤滑劑在水中具有良（liáng）好的分散性能，能與水混合形成均勻（yún）的混合物，當它（tā）以高速湍流狀態噴射到工作輥上（shàng），其分子極性使其牢固地吸附在軋輥（gǔn）表麵。潤滑劑（jì）的高分子量酯（zhǐ）類化合物和碳氫化合（hé）物使其具有高（gāo）溫潤滑（huá）特性。

3.4　潤滑的轉移現象

在F1～F4機架使用軋製潤滑，而在沒有（yǒu）使用潤滑劑的F5機架也看到了和使用潤滑劑（jì）類似的現象，Z明顯（xiǎn）的是（shì）軋製力下降。這種現（xiàn）象可（kě）解釋為潤滑（huá）劑在前麵的機架中（zhōng）沒有完全燃燒（shāo），而隨帶鋼（gāng）一起進入下一個機（jī）架（jià）。另外，帶鋼頭尾無（wú）潤滑部分的表麵比中部有潤滑的部分表麵相對粗（cū）糙，摩（mó）擦係數發生了變（biàn）化。

4　軋製潤滑對帶（dài）鋼表麵質量的影響

帶鋼表麵狀況是一個重要的質量指標。通常，一次和二次氧化鐵皮通（tōng）過采用合理的加熱製度和高壓水除鱗可以控製。而三次氧化鐵皮壓入造成的氧化鐵皮細孔則與精軋前部機架工作輥表麵狀態密切相關。氧化鐵皮細孔（kǒng）發生在軋製計劃的後半期（qī），為了避免其發生，通常臨時換輥，這樣不僅中斷了軋（zhá）製計劃的連續性，而且造成軋製作業率下降。

在軋製變形區的前滑區和後滑區，帶鋼和軋輥表麵產生相對運動。在實際生產過程中，和軋輥表麵（miàn）接觸的薄氧化鐵皮（pí）層要強烈地被冷卻，從而使（shǐ）其硬度增高。當軋輥和帶鋼表麵間相對移動時，將發生（shēng）氧化鐵皮層變形和金屬（shǔ）接觸層被犁溝。軋輥表麵越粗糙，這種機（jī）械作用越大。這樣，在接觸麵發生氧化鐵皮的聚集並且壓入（rù）相對軟的帶鋼中（zhōng）。在熱（rè）軋過程中，工作輥始終處於高溫，高負（fù）荷（hé）和（hé）高速狀態下，隨軋製（zhì）的進行，軋輥表麵（miàn）逐漸磨損、粗糙。

潤滑油在變形區可（kě）降低軋輥磨損速度。另外（wài），由於潤滑油形成覆蓋在軋（zhá）輥表麵的保護膜，緩和了水對軋輥的急冷與氧化作用；同時，這層保護膜還（hái）有（yǒu）阻礙軋件向軋輥傳（chuán）熱的作用，降低了軋輥的熱疲勞，從而使磨損減輕。使用潤滑油後，軋製（zhì）潤滑平均計（jì）劃長度可達到153km，比使用前薄（báo）板平均計劃長度（dù）90km增加41%,軋製潤滑Z大計劃長度可達到180km。

5　軋製潤滑對軋輥使用壽命的影響

由於軋製潤滑減少了軋輥磨損，因而（ér）軋製潤（rùn）滑計劃公裏數及軋製噸位（wèi）數增加，但下機後磨（mó）削量並未增加，使噸鋼輥耗降低，如表（biǎo）1所示。

表1　軋輥磨削量比較舉例

6　軋製潤滑（huá）對環境的影響

在（zài）潤滑軋輥輥縫的過程中，絕大部分潤滑劑被（bèi）軋輥（gǔn）以及帶鋼表麵的（de）高溫燃燒掉，燃燒產物（wù）為二氧化碳（tàn）和水，沒有毒性（xìng）。而沒有燃燒掉的少許潤滑劑會在鐵（tiě）皮坑裏浮至水麵或吸附在氧化鐵皮表麵（miàn）。浮在水麵的潤滑（huá）劑可撇去，吸附在氧化鐵皮上的潤滑劑可隨氧化鐵皮一起除去。

對軋製潤滑前和軋製（zhì）潤（rùn）滑期間對軋線（xiàn）回水含油量、經撇油（yóu）機處理後（hòu）水中含油量作了抽樣分析，見表2。

表2　軋線回水含油（yóu）量和經撇油機處理後水（shuǐ）中含油量（liàng）的比（bǐ）較

表2說（shuō）明投入潤滑油後軋線回水中油含量比平時上（shàng）升，但經撇（piě）油機處理後，含油（yóu）量可下降到（dào）平時水平，軋製潤滑對C係統水質無明顯影響（xiǎng）。

作者簡介：何曉明（1970～），男（漢族（zú）），福（fú）建（jiàn）人，工程師。

作（zuò）者單位：寶山鋼鐵（集團）公司（sī）熱軋部，上海　200941

參考文獻

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（來源（yuán）：軋鋼）