轧制润滑在热轧产线的应用与选型论文_李权

摘要：摩擦与润滑对热连轧生产产品有着决定性意义，广义而言，润滑剂在轧制过程中起着冷却，清洗和润滑的作用，尤其是热轧带钢生产对润滑提出了更高的要求。本文主要论述轧制润滑原理、过程、布置、系统等。同时还结合建设湛江 1780 产线为契机，为轧制润滑的选型提供理论支撑。

关键词：热轧、轧制润滑、防剥落水

一、前言：

热轧工艺润滑时在精轧轧制过程中向工作辊表面喷射轧制 油。通过轧辊的旋转将润滑油带入变形区，进而在轧辊与带钢表 面形成一层极薄的油膜。这层油膜改变了变形区的变形条件，减 小了变形区接触弧表面上的摩擦系数和摩擦力，能够降低轧制力、减小轧机震动并延长轧制公里数，起到节能降耗改善带钢表面质 量的作用。

二、轧制润滑机理：

在热轧工艺条件下，轧辊与带钢表面接触，此时工作辊表面温度可瞬间达到 500~600℃。为此，必须向轧辊喷射大量的冷却水进行冷却。工作辊、带钢与轧辊冷却水接触生产 Fe3O4 和Fe2O3 等硬度较大的氧化物，其紧密粘在轧辊表面，使轧辊生成暗黑色的表面，进给带钢带来氧化铁皮等质量缺陷。

在使用轧制润滑技术后轧辊与带钢之间会被一层轧制润滑油膜隔开，从而减少了轧辊的磨损。另外，由于这层油膜的存在，既阻碍了带钢向轧辊的热传导，有缓和了水对轧辊的急冷和氧化作用，进而降低了轧辊的热疲劳，从而大大减少轧辊磨损，也防止了轧辊系氧化铁皮的产生。

如果在带钢进入辊缝之前使用轧制油，形成润滑膜，尽管这层膜有一小部分在进入辊缝前被高温燃烧掉，但大部分还是被咬入辊缝，在工作辊与带钢之间形成一层薄薄的润滑膜。虽然油膜与轧辊的接触时间只有百分之几秒的短暂瞬间，但是油膜在烧掉之前可以起到润滑作用，可减轻轧辊磨损。

根据研究表明，热轧润滑轧制机理与采用润滑剂的形式相同，综合以往的研究成果，对采用润滑剂是的润滑机理总结如下：

（1）热轧润滑轧制属于混合膜润滑。

（2）党润滑剂瞬间通过变形区时，小部分燃烧挥发，部分则在变形区进行热分解，其分解产物同样具有润滑性能，而大部分润滑剂通过变形区不发生化学反应，始终保持其原有性质和性能，通过轧辊和带钢表面带走。

（3）润滑剂进入变形区，一方面填充轧辊和带钢表面大量的微凸体，使带钢和轧辊表面成为“平”接触，降低了轧辊和带钢之间的滑动阻力即摩擦力。另一方面，润滑剂在轧辊和带钢之间表面形成一层保护膜和隔离层，阻碍了水对带钢的氧化，减少了三次氧化铁皮的生成。

热轧润滑剂一般具有以下特性：

（1）具有高级性分子的组成，在轧辊表面有良好的湿润性，可迅速形成均匀牢固连续的薄层润滑膜。

（2）润滑膜粘着力强，具有瞬时抗高压性能，可在辊缝中提供稳定而极好的润滑，可防止或减少在工作辊和支撑辊上形成氧化物。

（3）在辊缝中润滑膜要有足够强度，可阻止轧辊和带钢的直接接触，避免在高温下和轧件间形成粘着。

（4）轧机出口带钢上的残余轧制油要能在尽可能短的时间内烧尽，防止残油遗留在带钢表面上，形成新的污染物。同时轧制油还要易于输送和喷涂，不易堵塞喷嘴，燃烧物无毒，对环境污染小。

三、轧制润滑系统与控制

1、系统结构

轧制润滑系统主要由供水系统、供油系统、油水混合装置、吹扫清洁系统和在线喷射集管等部分组成。新一带轧制润滑系统的系统结构见下图 1。上下轧辊的供油系统分别采用了交流变频技术，提高喷射到轧辊上油量的控制精度，避免了由于油量控制不准确造成的轧制不稳定，提高了轧制润滑系统的可靠性。新一带轧制润滑系统同时自带自动蒸汽吹扫功能，在换辊或检修期间可实现自动蒸汽吹扫，防止集管上喷嘴堵塞，降低润滑系统故障率，有效解决了现场维护工作。

2、控制方式

是为了保证良好的润滑效果，供油系统中供油阀和变频油泵的精确控制是其关键环节，通过轧线控制系统中 L2 的预设定数值和 L1 的连锁控制实现对润滑系统的阀门和油泵变频装置的动态控制。轧制润滑是否投入、集管喷射宽度选择和油泵流量值均在 L2 中预先设定。

启动阶段在 F1～F4 机架咬钢 5 至 10 米后油阀开启。变频油泵在供油阀打开的同时启动，每台油泵的流量按照各自设定的斜坡曲线实现流量调节，斜坡时间可根据现场调整情况而定（2s～4s）。

关闭阶段在 F1～F4 机架抛钢前油泵流量下降达到最小流量时，供油阀关闭。当中间坯的尾部距离该机架达到 Loff 时，油泵的流量按照设定的斜坡曲线将流量降至最小流量，Loff 的确定如下：

Loffi =（Trdi＋Tdi）×VFi＋π×DFi×Ndri（i =1～7）

Trdi（s）：流量下降斜坡时间，一般 5s，最终调试现场确定；Tdi（s）：供油阀关闭时间，一般 1s，最终调试现场确定；VFi（m/s）：精轧机 Fi 轧制速度；

DFi（m）：精轧机 Fi 轧辊直径；

Ndri：精轧机 Fi 轧辊消耗残余润滑油所需转数，一般约 3～5 转，可结合现场情况微调

四、热轧轧制润滑工艺选型

目前轧制润滑系统主要有两种喷油方式：1）精轧机入口侧切水板上方向工作辊喷油；2）精轧机入口侧切水板下方向工作辊喷油。切水板上方喷油优点是直接作用在轧辊表面，干扰少，润滑效果较好。但需入口侧关闭冷却水，对冷却水控制系统要求高，且高温高压轧制时，不利于轧辊的温度控制。特别是对高速钢轧辊要求较大的冷却强度时，易产生粘接等问题。切水板下方喷油优点是直接作用在轧辊表面，润滑效果较好。不需要关闭冷却水，对轧机内其它系统的工作影响不大。缺点是对切水板的切水效果要求较高，切水板漏水将影响润滑效果，且喷嘴的工作环境较严酷，易堵塞，维护困难。支撑辊喷油优点是结构简单，维护方便。但油耗较大，润滑效果稍差，不易计算喷油时间和精确控制。

图 2：方式 1 轧制润滑布置图 3：方式 2 轧制润滑布置

方式一为了弥补入口轧辊冷却水关闭导致的轧辊冷却能力不足问题增加了防剥落水了流量，每个机架流量为 100m3/h。防剥落水的使用一方面降低了带钢咬入瞬间的温度，降低将了轧辊辊温，同时也有效减缓了高速钢辊表面氧化膜剥落的问题。

方式二防剥落水与轧制润滑都在入口切板下侧，如果水量过大容易造成干涉，因此降低了防剥落水流量为 15m3/h。由于水量较小，因此带钢与轧辊接触时带钢对轧辊的热冲击较大，容易造成高速钢辊的氧化膜剥落，造成轧辊系氧化铁皮的质量缺陷。因此综合以上因素考虑选择方式一的轧制润滑布置即能弥

补轧辊温度过高又可以防止轧辊系氧化铁皮的产生。五、轧制润滑的使用效果。

1、降低轧制力，减低能耗

使用轧制润滑后摩擦系数一般可由 0.35 降低到 0.12，从而使轧制力可减低 8%~25%，轧制电流降低 8%左右。

图 4.无轧制润滑时轧制力图 5.投用轧制润滑时轧制力

2、降低轧机震动，确保轧制稳定性

轧制润滑会在轧辊与带钢之间形成一层极薄的润滑膜，并具有较强的粘着力，具有瞬时抗高压性能，可在辊缝中提供稳定而极好的润滑可有效的防止机架震动。

图 6.无轧制润滑时轧机震动情况

图 7.投用轧制润滑时轧机震动情况

3、减少轧辊磨损，提高作业率

使用轧制润滑后轧辊与带钢之间被一层边界轧制油膜隔开，可以减少轧辊磨损，延长轧制吨位与轧制公里数，进而减少换辊次数。尤其是立辊更换，投用立辊轧制润滑前更换周期在 25 万吨左右，两周要更换一次，给定修组织带来很大干扰。并且立辊表面粗糙，影响边部质量。投用立辊轧制润滑后更换周期在50~70 万吨，可以有效的与定修相结合，使立辊更换不成为定修组织的主要考虑因素，且边立辊表面光滑。

图 8.投用轧制润滑前立辊表面图 9.投用轧制润滑后立辊表面

六、结论

轧制润滑技术降低了带钢与轧辊间摩擦系数，并且带钢与轧辊之间会形成一层润滑膜，从而降低了轧制力和轧制力矩，可有效的减小轧机震动。降低了辊耗和改善了轧辊表面状态，延长了轧制公里数，确保了产品表面质量。目前国内绝大多数热轧产线均采用了轧制润滑技术。

参考文献：

[1]我国轧制学科发展现状与趋势分析及展望[J].康永林，丁波，陈其安. 轧钢.2017（06）

[2]轧制润滑技术在热轧生产线中的应用[J].张勇. 河北冶金.2016（03）

[3]热轧轧制润滑技术在国内热带钢轧机上的应用[J].黄玲. 中国冶金.2010（08）

[4]提高热轧轧制润滑投入后轧制稳定性分析[J].王维，汪长安. 冶金设备.2011（01）

论文作者:李权

论文发表刊物:《基层建设》2020年第1期

论文发表时间:2020/4/21

标签：轧辊论文;  带钢论文;  轧机论文;  表面论文;  系统论文;  油膜论文;  润滑剂论文;  《基层建设》2020年第1期论文;