熱軋工藝潤滑

1、熱軋工藝潤滑技術(shù) （一）工藝潤滑機(jī)理及應(yīng)用1 前 言熱軋工藝潤滑技術(shù)1957首先在美國獲得成功應(yīng)用，板帶熱軋機(jī)上的運(yùn)用已有較長的歷史，日本應(yīng)用該技術(shù)已超過30年，寶鋼1580mm,2050mm熱軋?jiān)?0年代已應(yīng)用此技術(shù)。采用熱軋潤滑技術(shù)，不僅可以降低能耗，提高生產(chǎn)率，降低軋輥成本和改善帶鋼表面質(zhì)量，而且可使帶鋼的晶粒組織得以改善，使之具有理想的深沖性能。隨著產(chǎn)品品種擴(kuò)大,用戶對產(chǎn)品要求提高,短流程連鑄連軋工藝的發(fā)展以及市場對厚度小于1mm熱軋帶鋼需求的增加，熱軋潤滑技術(shù)已引起廣泛注意并得到普遍應(yīng)用。目前，隨著高速鋼軋輥的使用，熱軋潤滑技術(shù)更顯得重要。實(shí)踐證明，如果采用高速鋼軋輥，在同樣條件下，

2、軋制力有所增加；欲減少軋制力，熱軋潤滑是最有效的手段。在日本，歐洲等多家工廠正在研究熱軋潤滑的生產(chǎn)應(yīng)用。在歐洲，世界上軋制潤滑油生產(chǎn)的主要廠商正與鋼廠合作研究“高速鋼軋輥和熱軋工藝潤滑”這一課題。2 熱軋工藝 潤滑機(jī)理及作用2.1 熱軋工藝潤滑機(jī)理熱軋工藝潤滑是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，在變形區(qū)高溫，高壓，高速狀態(tài)下潤滑油所起的變化難以實(shí)驗(yàn)?zāi)M，其中一種意見認(rèn)為熱軋時(shí)，在輥縫中嚴(yán)酷的工作條件下，軋輥表面極易磨損，因而導(dǎo)致表面產(chǎn)生凹坑和麻點(diǎn)；而凹坑和麻點(diǎn)又加劇磨損，造成惡性循環(huán)，軋輥因磨損而迅速報(bào)廢。如果能在軋件進(jìn)入輥縫之前，在軋件表面噴涂潤滑物質(zhì)，形成潤滑膜，盡管這層膜有一小部分可能在進(jìn)入輥縫前即被高熱的

3、軋件燒掉，但大部分還是被咬入輥縫，在工作輥和軋件的接觸面上形成一層薄薄的潤滑膜。雖然油膜與軋輥的接觸時(shí)間只有百分之幾秒的暫短瞬間，但是油膜在燒掉之前可以起到潤滑作用，可減輕軋輥磨損，避免很快出現(xiàn)凹坑和麻點(diǎn)。由于現(xiàn)代熱軋工藝特點(diǎn)是高溫，高壓，高速，熱軋工作輥輥面瞬時(shí)溫度可達(dá)600700，經(jīng)冷卻散熱而穩(wěn)定在5080，因此，為適應(yīng)熱軋工藝特點(diǎn) ，熱軋潤滑油應(yīng)具有以下特性：（1）具有高極性分子的構(gòu)成，在軋輥表面有極好的濕潤性，可迅速形成均勻的薄層潤滑膜，降低摩擦，減少磨損。（2）潤滑膜粘著力強(qiáng)，具有瞬時(shí)抗高壓能力，可在輥縫中提供穩(wěn)定而極好的潤滑，可防止或減少在工作輥和支撐棍上形成氧化物。（3）在輥縫中

4、潤滑膜可阻止軋輥和軋件的直接接觸，避免在高溫下軋輥和軋件間形成粘著。（4）軋機(jī)出口帶鋼上的殘余潤滑油要在盡可能短的時(shí)間內(nèi)燃燒盡，防止殘油遺留在帶鋼表面上，形成新的污染物。（5）潤滑油有具高的閃點(diǎn)和熱分解穩(wěn)定性。2.2 熱軋工藝潤滑的作用在熱軋軋制中應(yīng)用潤滑技術(shù)具有明顯的優(yōu)越性：（1）可降低熱軋時(shí)軋輥與軋件間的摩擦系數(shù)無潤滑時(shí)的摩擦系數(shù)一般為0.35。采用有效潤滑時(shí)的摩擦系數(shù)可降至0.12。（2）可降低軋制力，容易軋制薄規(guī)格帶鋼一般可降低軋制力1025，從而降低了能耗。（3）可減少軋輥消耗和儲(chǔ)備，提高作業(yè)率在熱軋條件下，工作輥與帶鋼和冷卻水接觸會(huì)生成Fe3O4和Fe2O3等硬度很大的氧化物，其粘

5、在軋輥表面，使軋輥生成黑暗色的表面，即黑皮。黑皮是造成軋輥異常磨損的主要原因。采用熱軋潤滑后，軋輥與軋件之間被一層邊界潤滑膜隔開，可防止軋輥表面產(chǎn)生黑皮，減少軋輥磨損，延長工作輥的使用周期；可減少換輥時(shí)間，提高軋制作業(yè)率，減少工作輥儲(chǔ)備量。同時(shí)也減少了支撐輥 的磨損和儲(chǔ)備量。（4）可減少氧化皮壓入，改善軋輥表面狀態(tài)采用熱軋潤滑后，由于軋輥與軋件之間被一層潤滑膜隔開，防止軋輥表面黑皮產(chǎn)生，因而提高了產(chǎn)品的表面質(zhì)量，也提高了酸洗效率。（5）可延長軋制公里數(shù)，減少換輥次數(shù)，增加作業(yè)時(shí)間。3 .熱軋工藝潤滑出現(xiàn)和應(yīng)用背景3.1 熱軋軋輥材質(zhì)的改變及熱軋工藝潤滑的出現(xiàn)近年來，市場對熱軋板帶的質(zhì)量要求越來

6、越高。為了適應(yīng)這一需求，生產(chǎn)廠商大力開發(fā)新品種，生產(chǎn)特殊鋼、高強(qiáng)度鋼、易加工鋼和極薄帶鋼等產(chǎn)品，并致力于全面提高板帶的行狀、尺寸精度和表面質(zhì)量，因而出現(xiàn)了HC軋機(jī),PC軋機(jī), CVC軋機(jī)等新型軋機(jī)。為了提高生產(chǎn)率，出現(xiàn)了連鑄連 軋 、自由規(guī)格軋制、粗精軋連續(xù)軋制（無頭軋制）、高速連軋等新的軋制方法。隨著這些技術(shù)和設(shè)備的日益成熟和應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，熱軋工作輥的工作條件將越來越嚴(yán)酷，而為了保證質(zhì)量，提高作業(yè)率，又要求軋輥耐用，具有長壽命。為了達(dá)到這一要求，人們首先致力于開發(fā)新材質(zhì)的高耐磨軋輥，以延長軋輥使用周期。同時(shí)，將減少軋輥磨損、延長其使用壽命的研究作為重點(diǎn)。在這種背景下，熱軋潤滑得到了日益增多

7、的研究和應(yīng)用。精軋機(jī)前幾架，對于軋輥的耐表面缺陷性能要求很高。在軋制薄規(guī)格、超低碳鋼等高負(fù)荷條件下，軋輥易出現(xiàn)表面缺陷，軋制不銹鋼時(shí)易出現(xiàn)輥面熱粘著。對于精軋機(jī)的后幾架，軋輥的耐表面缺陷性能最重要。因此，在軋輥材質(zhì)方面，要進(jìn)行不斷的改進(jìn)。到20世紀(jì)80年代以前，精軋機(jī)組的前幾架主要使用高碳鎳鉻耐磨輥和高鉻工作輥。自90年代起，開始使用高速鋼軋輥，最近先進(jìn)的熱軋機(jī)幾乎全部使用高速鋼軋輥。精軋機(jī)組的后幾架，在八九十年代主要是使用高碳鎳鉻鑄鐵耐磨輥，目前主要使用高速鋼軋輥。粗軋機(jī)組的軋輥在要求耐磨、耐表面缺陷的同時(shí)，還要求良好的咬入性能。原來以高鎳鉻鍛鋼輥為主，近年來也開始試用高速鋼軋輥。到目前為止

8、，對于板帶熱精制機(jī)組，高速鋼軋輥具有良好的耐磨、耐表面缺陷及強(qiáng)韌性等優(yōu)良的綜合性能，其使用范圍日益擴(kuò)大。由于其高溫硬度、耐磨性、耐表面缺陷及強(qiáng)韌性均很高，軋輥平均壽命是原來各種材質(zhì)軋輥的37倍，因而可保證軋件的表面質(zhì)量，提高板厚精度。由于其耐磨性好，可抗局部磨損，便于實(shí)現(xiàn)自由規(guī)程軋制。而且，使換輥次數(shù)減少，作業(yè)時(shí)間延長，作業(yè)率提高，并減少了軋輥消耗和儲(chǔ)備。廣泛使用高速鋼軋輥，是軋制工具的一個(gè)明顯的進(jìn)步。但是，高速鋼軋輥也有明顯的缺點(diǎn)，即摩擦系數(shù)大，輥面凸度難于控制。由于摩擦系數(shù)大，則軋制力大，采用高速鋼軋輥，在同樣條件下，會(huì)使軋制力增加1020；欲減少軋制力，保證設(shè)備負(fù)荷，采用熱軋工藝潤滑是最

9、有效的手段，如果使用高速鋼軋輥，則更需要采用熱軋工藝潤滑。3.2 熱軋工藝潤滑的特殊要求在熱軋工藝潤滑的開始階段，并沒有專用的熱軋潤滑油，只是使用普通礦物油加動(dòng)物油作為熱軋潤滑油。而且沒有根據(jù)不同的軋機(jī)、軋件的材質(zhì)和軋輥材質(zhì)對潤滑油進(jìn)行選擇，而是只要具有良好的給油穩(wěn)定性、良好的潤濕性和附著性即可。隨著軋制技術(shù)的進(jìn)步，軋輥和軋件質(zhì)量的提高，對熱軋潤滑油的要求開始細(xì)化，并且要求越來越高。自80年代開始，陸續(xù)出現(xiàn)了各種性能不同的專用熱軋工藝潤滑油。如QUAKER公司的N HB18H1,和QUAKER HB18KT兩種油品分別用于精軋前后機(jī)架,根據(jù)油品不同，被選擇用于粗軋、精軋前幾架，或是精軋后幾架；

10、用于高速軋制，或是高潤滑軋制；而且對油的濃度也進(jìn)行探索，各有不同，2050mm 熱軋油的濃度為3%,而1580熱軋油的濃度為0.4%,對應(yīng)于不同的軋輥材質(zhì)，考慮主要是用于軋制一般鋼材時(shí)防止熱粘著，還是用于軋制不銹鋼材時(shí)防止熱粘著，根據(jù)不同品種。90年代后期，隨著高速鋼軋輥進(jìn)入生產(chǎn)實(shí)用，又出現(xiàn)了專門適用于該種軋輥的熱軋潤滑油。表1是按照熱粗軋、熱精軋前幾架、后幾架區(qū)分的軋制負(fù)荷條件及軋輥磨損情況統(tǒng)計(jì)。在熱粗軋和熱精軋前幾架容易因氧化鐵皮而產(chǎn)生黑皮，形成表面缺陷，軋制不銹鋼時(shí)易產(chǎn)生熱粘著。熱精軋后幾架不產(chǎn)生氧化鐵皮，以磨損為主。對不同的軋制條件，選擇適用的軋輥材質(zhì)，例如：使用高鎳鉻和高鉻軋輥時(shí)，氧

11、化鐵皮形成的黑皮可以提高軋輥的耐表面缺陷性能和耐磨損性能，因此要盡量利用黑皮。圖1是各種材質(zhì)的軋輥和黑皮的高溫硬度。黑皮的高溫硬度很高，具有良好的耐磨損性能。但是如果黑皮過度增厚，則易形成龜裂和剝落，造成更嚴(yán)重的軋輥表面缺陷，高速鋼軋輥具有很高的高溫硬度，與黑皮相接近，即使沒有黑皮也有良好的耐磨性能，所以高速鋼軋輥要控制黑皮的形成。氧化鐵皮具有耐磨性能，但是容易形成輥面缺陷。在軋制薄規(guī)格不銹鋼時(shí)，由于氧化鐵皮易落入輥縫中，造成板面麻點(diǎn)，因此，要求根據(jù)不同的軋制軋件材質(zhì)，選用適宜的熱軋潤滑油 .表1 熱粗軋、精軋的工作輥負(fù)荷和磨損情況統(tǒng)計(jì)類別粗軋精軋前段后段前幾架后幾架軋制力軋制速度/ms-1單

12、位軋制力/Mpa軋輥溫升/16101250055024122255060028256060065082550100650750軋輥材質(zhì)鍛鋼、鑄鋼高鎳鉻鑄鋼高鉻鑄鋼高鉻鑄鐵高速鋼高鎳鉻鑄鐵高速鋼軋輥的表面損傷表面損傷剝落形成黑皮-脫落軋不銹鋼熱粘著其他表面缺陷容易產(chǎn)生黑皮粗軋后段產(chǎn)生凹坑其他軋輥表面缺陷因軋輥材質(zhì)和負(fù)荷條件不同而不同多發(fā)生于精軋的前幾架不產(chǎn)生黑皮多發(fā)生于精軋的前幾架精軋后段產(chǎn)生凸凹裂紋和 咬入熱沖擊 折疊軋件厚時(shí)因咬入沖擊形成折疊多發(fā)生于精軋后段磨損 在精軋的后段磨損嚴(yán)重 熱軋工藝潤滑對于減輕軋制負(fù)荷和減少軋輥磨損有明顯的作用。隨著產(chǎn)品表面質(zhì)量要求的提高，熱軋潤滑對于現(xiàn)代化板帶軋

13、制的作用日益重要。（二）熱軋潤滑效果1 熱軋工藝潤滑在我國的應(yīng)用效果 熱軋工藝潤滑在我國已得到廣泛應(yīng)用，它的效果也被大家認(rèn)可，現(xiàn)以 我國某廠板帶熱連軋機(jī)采用熱軋工藝潤滑技術(shù)后所取得明顯效果為例，見表2。從表2可以看出，輥耗降低50%。同時(shí)，也降低了軋制力和軋制力矩，見表3。表2 我國某廠熱連軋機(jī)使用潤滑前后工作輥磨損情況機(jī)架號(hào)使用軋制油未使用軋制油磨損量/mm磨削量/mm磨損+磨削量/mm磨損量/mm磨削量/mm磨損+磨削量/mm卜F1上0.160.200.360.150.250.40下0.070.200.270.180.400.58F2上0.150.300.450.161.551.71下0.

14、170.300.470.221.601.82F3上0.110.110.220.080.200.280.060.150.210.320.200.52F40.270.600.870.360.500.860.280.600.880.280.751.03F50.230.450.680.320.450.770.280.450.730.250.500.75F60.240.500.740.380.450.830.180.400.580.460.500.96F7上0.110.150.200.161.751.91下0.110.250.360.161.751.91平均0.1750.3290.5040.2500.7

15、751.025折算每100KM036806911059025018402090注:使用軋制油時(shí) 軋制重量1297t,軋制長度47.6km; 未使用軋制油:時(shí) 軋制重量1230t,軋制長度42.0km。有潤滑無潤滑機(jī)架號(hào)軋制油流量/Lmin-1電流百分比/ %單位電流/ A軋制力/ KN單位軋制力/ MPa軋制油流量/Lmin-1電流百分比/ %單位電流/ A軋制力/ KN單位軋制力/ MPaF10.15860.06971774014.390810.0821588015.00F20.20900.07301866015.130880.0861595015.56F30.20840.068015440

16、12.540740.0721440014.05F40.15940.07621443011.700880.0861271012.40F50.15580.0470100808.180700.0681292012.26F60.15610.0490102108.280620.060102309.98F70570.046052104.230510.05052805.15表3熱連軋機(jī)使用潤滑前后的軋制 力和主電機(jī)電流對比 注：有潤滑：來料厚度40mm，寬度1263mm，成品厚度2.03mm，寬度1233mm；最大軋制速度16.48m/s。無潤滑：來料厚度40mm，寬度1055mm，成品厚度2.03mm，寬

17、度1025mm；最大軋制速度16.48m/s。 采用熱軋潤滑后明顯降低軋輥磨損，換輥一次的軋制量可以增加40%50%，每天可以減少換輥次數(shù)1.5次，年純軋時(shí)間增加112h。使用潤滑后，鋼板表面的氧化皮細(xì)孔狀況大為改善，明顯提高了產(chǎn)品的表面質(zhì)量，減少酸洗時(shí)間和耗酸量。按年軋制240萬t鋼板，每噸鋼消耗軋制油0.16L計(jì)算，去掉購買軋制油的費(fèi)用后，直接減少軋輥采購費(fèi)用和電費(fèi)1800萬元。將提高作業(yè)率和提高產(chǎn)品表面質(zhì)量的效益計(jì)算上去，年總經(jīng)濟(jì)效益超過4000萬元。 我國熱軋工藝潤滑自1996年寶鋼1580 mm熱軋引進(jìn)日本三菱技術(shù)，同時(shí)也引進(jìn)了熱軋工藝潤滑技術(shù)和設(shè)備，接著寶鋼2050mm熱軋，珠鋼連

18、鑄連軋，鞍鋼1780mm熱軋，一鋼1780mm熱軋，攀鋼1450 mm熱軋，梅山1422 mm熱軋，太鋼1549 mm熱軋等等也相繼采用了熱軋工藝潤滑技術(shù)，現(xiàn)把她們的應(yīng)用效果列表4如下：表4熱軋工藝潤滑使用主要效益指標(biāo)效益指標(biāo)寶鋼2050寶鋼1580攀鋼1450珠鋼1500鞍鋼1780延長公里數(shù)60% 40% 45% 265%軋制力下降 15% 13% 14% 93% 15%軋輥節(jié)約 30% 35% 40% 289% 20%平均油耗032L/T 016L/T 034L/T 032L/T 008L/T能耗下降 8%2 熱軋工藝潤滑在國外的應(yīng)用效果國外采用工藝潤滑也非常普遍，如新日鐵系統(tǒng)的大分，君

19、津，名古屋，八幡，室蘭等廠，住友鹿島廠，川崎制鐵的和歌山，千葉廠以及英鋼聯(lián)，美鋼聯(lián)等也采用，現(xiàn)以瑞典SSAB廠熱軋潤滑為例，見表5所示：表5瑞典SSAB鋼廠熱連軋機(jī)使用工藝潤滑前后的軋制力對比表卷號(hào)鋼號(hào)成品規(guī)格/ mm卷重/ kg無潤滑軋制力/KN潤滑時(shí)軋制力/KN軋制力減少/ %1S200MC4.94×124421240141801227013.52S200MC4.94×12441913314350997030.53S355 MC4.02×116021993141801028027.54S355 MC4.02×115521871140101077023

20、.15S1854.50×11642187212020972019.16S1854.50×11642180211960115603.37S355 MC2.92×126024090161401028036.38S355 MC4.02×117522295220201605027.1以上僅是SSAB廠熱軋工藝潤滑的經(jīng)驗(yàn)，其它新日鐵，川崎，住友，美鋼聯(lián)，英鋼聯(lián)等也有不少成績，列表6如下：表6國外熱軋廠工藝潤滑的效益指標(biāo) 公司名稱效益指標(biāo)降低能耗降低軋輥消耗新日鐵大分 5% 15%新日鐵名古屋 7% 20%美鋼聯(lián)A廠 10% 23%川崎千葉 10% 2040%住友鹿

21、島 8% 30%從以上表格可以說明不論中國還是國外熱軋工藝潤滑效果是十分明顯的,是值得可以大力推廣的新技術(shù)。 3 .熱軋工藝潤滑應(yīng)用注意事填 根據(jù)SSAB廠熱軋工藝潤滑的經(jīng)驗(yàn),熱軋工藝潤滑需重視以下問題：（1）工作輥潤滑效果與刮水板運(yùn)作條件有密切關(guān)系。如刮水板與軋輥間嚴(yán)重漏水，潤滑效果明顯下降。為評定無水干擾時(shí)的潤滑狀況，曾將入口冷卻水關(guān)閉，結(jié)果軋制力明顯降低。（2）注意設(shè)備保養(yǎng)。當(dāng)潤滑效果明顯下降時(shí)，檢查噴嘴是否堵塞或丟失，噴射壓力是否過低，刮水板是否損壞，噴射梁是否毀壞等。SSAB廠采用熱軋潤滑時(shí)，最多可降低軋制力36%，其主電機(jī)電流可降低1 KA。鞍鋼1780m 熱軋工藝潤滑也積累了很多

22、經(jīng)驗(yàn),除了SSAB鋼廠二條經(jīng)驗(yàn)外,還有他們自己的經(jīng)驗(yàn)。(1) 熱軋油噴射時(shí)序.。熱軋油噴射時(shí)序很重要,如噴油伐打開過早或太晚關(guān)閉,極易因輥面存在潤滑由而造成下塊帶鋼咬入時(shí)打滑, 如噴油伐打開太晚或關(guān)閉太早,則不能充分發(fā)揮熱軋潤滑油效果與能力。(2) 流量控制。根據(jù)帶鋼材質(zhì),規(guī)格的變化及軋機(jī)對軋制穩(wěn)定性的要求, 熱軋油流量應(yīng)有所不同。一般來說熱軋油量越大,其潤滑越好,但在實(shí)際使用中,并非油量越大越好。如F1機(jī)架,在保證工作輥輥面良好的條件下,為防止咬鋼時(shí)打滑,應(yīng)選選擇盡可能小的流量,再如末機(jī)架,為保證軋制的穩(wěn)定性,也不宜加大流量,甚至可以少用或不用熱軋潤油。(3) 油壓與水壓控制。熱軋潤滑油是經(jīng)

23、靜態(tài)混合器使油以一定濃度混合在水中,然后保持合適的壓力并通過噴嘴噴到工作輥表面上。在這個(gè)過程中油壓與水壓控制非常關(guān)鍵,如壓力選擇不當(dāng)，油水經(jīng)混合后油在水中的彌散會(huì)不均勻或油的顆粒較大,最后在工作輥表面上形成不均勻的油膜或油膜很薄,從而影響潤滑效果,(4) 熱軋油集管及噴嘴布局。如果集管彎曲變形,噴嘴角度不好,都會(huì)導(dǎo)致潤滑油噴射扇面間相瓦干涉,影響潤滑油噴向輥面,有時(shí)會(huì)噴到輥面之外,因此,要根據(jù)實(shí)際情況,對集管的位置及噴嘴的角度進(jìn)行調(diào)整.。(5) 工藝潤滑油的選擇。應(yīng)根據(jù)熱軋廠軋機(jī)工作輥的材質(zhì),生產(chǎn)品種等,選擇合適的熱軋工藝潤滑油,如鞍鋼1780mm熱軋通過試驗(yàn)和實(shí)踐精軋機(jī)組的兩個(gè)供用系統(tǒng)全部采

24、用了QuaKeroL N HB 20KC熱軋工藝潤滑油。而寶鋼1580mm熱軋通過試驗(yàn)和實(shí)踐精軋機(jī)組的兩個(gè)供用系統(tǒng)則采用了QuaKer N HB18H1 和QuaKer HB18KT兩種熱軋工藝潤滑油。2050mm熱軋率先推行國產(chǎn)化,目前使用為恒豐公司的HYG1和Nalco公司的HM40,應(yīng)用效果良好。熱 軋工藝潤滑已成為降低成本的一個(gè)重要手段。采用熱軋工藝潤滑可降低軋制力1015%，這樣每年每個(gè)機(jī)架可以節(jié)約電能10萬美元；同時(shí)可提高小時(shí)產(chǎn)量。軋輥成本的降低也降低了成本。使每機(jī)架可以降低20萬美元/年?？紤]到帶鋼表面質(zhì)量的提高及酸洗生產(chǎn)率提高，在抵消設(shè)備投資、油費(fèi)及設(shè)備維護(hù)成本后，其經(jīng)濟(jì)效益很

25、明顯。因此，工業(yè)先進(jìn)國家?guī)缀醵荚谑褂脽彳埞に嚌櫥Ｎ覈舱诖罅ν茝V熱軋工藝潤滑。（ 三 ）熱軋工藝潤滑方法和潤滑油的發(fā)展1熱軋工藝潤滑方法1.1 直接使用法，直接使用純油時(shí)可以采用純油涂刷和純油噴射。1.2 油水混合噴射法是將熱軋油與水混合后再噴射到軋輥工作表面上。油水混合的比例有2050mm熱軋為3%，1580mm熱軋為0.4%，如單輥水量為120ml/min,則單輥油量不同濃度可為3600ml/min和500ml/min, 油水混合的方法有：純油混入冷卻水噴射法、空氣霧化法、油蒸汽霧化法、油水通過一個(gè)輔助集管的分散噴射法4種。水作為潤滑傳送的介質(zhì)，形成稱為水包油的分散體，而其中的油相能從

26、分散體上分離出噴射到工作輥或支撐輥上，因而產(chǎn)生工藝潤滑的效果。其示意圖見圖2刮水板支撐輥噴射刮水板 工作輥噴射帶鋼方向 刮水板刮水板支撐輥噴射a) b)圖2油水混合噴射方式示意圖a) 支撐輥噴射 b)工作輥噴射供油方式通常有2種：冷卻水注入法和隔離噴射法。前種方式要使冷卻水中油含量達(dá)到一定濃度必然會(huì)消耗大量的油；后者用油量遠(yuǎn)低于前者。目前，歐洲90%熱軋機(jī)均使用后一種方式。為了得到理想的油、水混合穩(wěn)定性，必須有專用裝置。常用的混合器為文杜里管系統(tǒng)或靜態(tài)混合器。二者比較，靜態(tài)混合器更實(shí)用。靜態(tài)混合器由若干扭曲的部件組成。當(dāng)液體流入第1個(gè)部件時(shí)，液體流向會(huì)旋轉(zhuǎn)180º進(jìn)入下一個(gè)部件，同時(shí)

27、又會(huì)以相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)部件的布置均與下一個(gè)部件垂直，以保證良好的混合效果。1.3 現(xiàn)代組合潤滑裝置 熱軋工藝潤滑是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的新技術(shù),因?yàn)槊刻总垯C(jī)的結(jié)構(gòu)與特性不同,在原有系統(tǒng)應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)是一項(xiàng)較復(fù)雜的應(yīng)用工程。為了使?jié)櫥苤苯悠鹱饔?，噴射管?yīng)安放在工作輥旁并宜靠近軋制輥縫 ，距 輥 縫100250mm,這是目前常用的供油方式。其 中 ，刮水板對潤滑起關(guān)鍵作用。最近，刮水板以發(fā)展為雙面可移動(dòng)式，并安裝在機(jī)架上，可改善刮水板端面與工作輥的接觸，比固定式有更多優(yōu)點(diǎn)。熱軋潤滑試驗(yàn)遇到的困難之一是供油系統(tǒng)的準(zhǔn)備和安裝。為減少現(xiàn)場管道的安裝和增置相應(yīng)設(shè)備，國外研制了一種可移動(dòng)的潤滑供油系統(tǒng)“MIDA

28、S”設(shè)備。該系統(tǒng)由2臺(tái)計(jì)量泵、油量計(jì)、水量計(jì)、水泵和電控箱組成，其原理見圖3。圖3 MIDAS 設(shè)備原理圖針對軋機(jī)的咬入和拋鋼，該系統(tǒng)可自動(dòng)開啟和關(guān)閉，同時(shí)流量可根據(jù)軋機(jī)的速度任意調(diào)節(jié)。該設(shè)備可安放在離軋機(jī)30m以外處。計(jì)量泵與靜態(tài)混合器連接。靜態(tài)混合器的位置離軋機(jī)越近越好，油水通過靜態(tài)管道，進(jìn)入混合器后分散噴射。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是：可以最大地發(fā)揮熱軋潤滑的優(yōu)點(diǎn)，調(diào)節(jié)快捷、簡便，油耗低，噸鋼油耗100 150 g,上下軋輥潤滑效果一致，噴油量小，燃燒充分，對水處理系統(tǒng)無需增加特殊要求,這是日本和歐洲熱軋潤滑首選的方法和設(shè)備。1. 4工業(yè)應(yīng)用潤滑裝置為了使?jié)櫥苤苯悠鹱饔?，噴射管?yīng)安放在工作輥旁并宜

29、靠近軋制輥縫 ， 100250mm,圖4為工藝軋制潤滑工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)。 圖4軋制潤滑工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)它主要包括以下幾部1) 潤滑劑儲(chǔ)罐,可儲(chǔ)存60立方米潤滑劑,避免每周加油。(圖號(hào)1)2) 工作油箱，容積2.3m3,包括加熱裝置，溫度，液位指示器，控制器，報(bào)井器，以及流量計(jì)。流量計(jì)是測量潤滑劑的消耗量。(圖號(hào)58)3) 工作泵組，包括工作泵及備用泵，過慮器等。(圖號(hào)9,11,12)4) 熱平衡管，使每個(gè)噴油口得到相同油溫和油壓。(圖號(hào)16)5) 立式控制盒，每一軋機(jī)一個(gè)控制和監(jiān)測噴嘴劑量。(圖號(hào)17)6) PLC控制箱,系統(tǒng)的信息控制中心,顯示狀態(tài),故障診斷, (圖號(hào)22)2 潤滑油的發(fā)展 2.1熱

30、軋對潤滑油性能的要求 （1）減少軋制力。潤滑可以減小熱軋時(shí)軋輥與軋件間的摩擦系數(shù)，減小變形抗力和軋制力矩，節(jié)約電能。良好的潤滑，可以保證軋制出很薄的鋼板，以及對超低碳鋼進(jìn)行大壓下軋制，軋制高r值鋼板。（2）控制軋件表面溫升。熱軋時(shí)，由于熱傳導(dǎo)的作用，軋輥溫度很高。另外，軋輥溫升受軋制熱、摩擦熱的影響很大，在大壓下率軋制時(shí)尤為突出。軋制時(shí)，控制軋輥的溫升，對降低摩擦系數(shù)有明顯作用。圖5是熱軋摩擦系數(shù)與溫度的關(guān)系。 圖5 軋輥表面對軋制摩檫系數(shù)的影響（3）耐表面凹坑。在粗軋、精軋前段，由于軋制溫度高，壓下量大，軋制速度低，軋輥主要受熱損傷，產(chǎn)生氧化黑皮，黑皮脫落后形成凹坑。使用高碳鎳鉻鑄鐵輥和高鉻

31、輥可以促使表面形成黑皮，以增加耐磨性，但還需保持黑皮穩(wěn)定，不脫落，以避免輥面產(chǎn)生凹坑。高速鋼軋輥由于本身的耐磨性好，因此可控制不使其產(chǎn)生黑皮。如保證其充分潤滑，可控制氧化黑皮的生成，從而提高軋輥壽命，節(jié)約軋輥。（4）耐磨損。粗軋、精軋前段，主要應(yīng)控制軋輥表面氧化黑皮的脫落。由于在精軋后段不產(chǎn)生氧化黑皮，輥面的磨損直接影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量和板形，尤其是鎳鉻輥，為延長軋輥壽命，提高作業(yè)率，必須解決磨損問題。另外，由于熱軋時(shí)鋼板邊部溫度低，局部軋制力升高，為防止軋輥局部磨損，應(yīng)考慮對鋼板邊部潤滑。（5）耐熱粘著。不銹鋼熱軋時(shí)產(chǎn)生的氧化鐵皮比普通鋼少很多，所以軋輥和軋件易直接接觸，在粗扎和精軋前段輥面易

32、產(chǎn)生熱粘著，加劇了軋輥的不均勻磨損，導(dǎo)致產(chǎn)品表面形成缺陷。由于對不銹鋼板表面光潔度要求較嚴(yán)，所以良好的潤滑，對防止輥面熱粘著十分必要。另外，大壓下軋制普通鋼薄件時(shí)也要求避免輥面熱粘著。熱軋時(shí)采用充分潤滑也會(huì)帶來咬入不良、打滑、鋼帶蛇行等問題。為避免不利影響，可以采用設(shè)置供油通 斷開關(guān)，在需要時(shí)投入潤滑。當(dāng)然控制供油的前提是能夠保證供油穩(wěn)定并且均勻。2.2 熱軋潤滑油的成份和物理性能目前國內(nèi)外有效應(yīng)用的熱軋潤油主要成份和物理性能如下：(1)合成酯同天然酯的混合酯，極壓添加劑及各種油性劑，皂化值：137186mg KOH/g ,黏度(40 )：6599mm2/s,酸值：1426mg KOH/g。

33、(2)礦物油同天然酯或合成酯的混合物,極壓添加劑及高分子油性劑, 皂化值：120140 mg KOH/g：黏度(40 )：3521099 mm2/s：,酸值：2.530 mg KOH/g。 其中,潤滑酯決定著油膜強(qiáng)度, 極壓添加劑決定抗磨損性能, 極性滌加劑決定油膜粘著力,分散劑決定著離水展著性。此外,噴射壓力的范圍為0.050.15Pa。從上可看出,實(shí)現(xiàn)熱軋工藝潤滑在技術(shù)上比較容易,經(jīng)濟(jì)投入也少。應(yīng)用已經(jīng)成熟,在工業(yè)國家的應(yīng)用己很普遍,在我國的應(yīng)用尚需進(jìn)行宣傳和推廣,但它的前途是十分光明。 (四) 熱軋潤滑油中的添加劑 1 .熱軋潤滑油中各種添加劑的作用及對其性能的要求表7 熱軋潤滑油添加劑

34、的成分和功能添加劑結(jié)構(gòu)、物質(zhì)、吸附狀態(tài)功能礦物油油 脂合成酯臘石油氧化物聚合物脂肪酸極壓劑油性Ca化合物油性硼化合物有機(jī)金屬鹽固體潤滑劑鏈狀、環(huán)狀飽和炭化氫、鏈狀不飽和炭化氫、芳香族炭化氫等，以物理吸附為主以丙三醇和脂肪酸為主的三價(jià)酯，分解生成游離脂肪酸，以物理吸附為主各種脂肪酸和醇的反應(yīng)物，鈣釩醇天然臘（木臘等），石蠟，合成臘礦物油，由于臘的氧化反應(yīng)而形成的含氧吸附COOH、COOR、CHO、OH等等聚丁烯，聚丙烯酸酯，聚丁烯二酸，氧化聚乙烯一至多鹽基酸具有一個(gè)以上功能（COOH）由金屬堿因化學(xué)吸附的形成物P：磷酸酯，P C化合物；S：硫化酯，聚流醚，C1：C1油脂超細(xì)粒子Ca化合物，Ca酸

35、鹽，苯乙醚等硼酸和各種烷、酯有機(jī)多丁烯層狀結(jié)晶化合物、物理吸附，石墨，BN，CF，MoS2，云母，鈦酸鉀各種添加劑的溶劑，也可以調(diào)節(jié)濃度吸附性良好，耐熱分解性良好，熱潤滑性好吸附性良好，耐熱分解性良好，熱潤滑性好耐熱分解性良好，熱潤滑性好，提高附著性提高吸附性，耐熱分解性良好，熱潤滑性好增加黏度，提高附著性，有利于保持油膜提高吸附性，耐熱分解性良好與鐵生成反應(yīng)物，形成耐麻點(diǎn)磨損的潤滑膜油膜的潤滑性能好，耐麻點(diǎn)磨損，有控制黑皮的作用B2O3高溫呈液態(tài)，潤滑性能好，有控制黑皮的作用油膜有高潤滑性，固體潤滑劑有耐麻點(diǎn)磨損的作用耐麻點(diǎn)磨損，由于顆粒大，自動(dòng)給油困難熱軋潤滑對其添加劑的性能要求：（1）軋

36、輥附著性。熱軋時(shí)，由于冷卻水量很大，對潤滑劑有很大沖擊，為了保證潤滑效果，要注意潤滑劑對軋輥的附著性，將水與潤滑劑分開，令后者吸附于軋輥上。必要時(shí)，對于直接涂油或者噴油潤滑方式，要設(shè)置脫水裝置。其他供油方式，可以在熱軋潤滑劑中添加聚合物，調(diào)整黏度，以增加軋輥附著性。（2）熱潤滑性。關(guān)于熱軋潤滑油的效果和各種添加劑的潤滑特性，許多專門機(jī)構(gòu)在進(jìn)行研究。一般的研究結(jié)論認(rèn)為：熱軋時(shí)礦物油的潤滑作用很小，可以起潤滑作用的主要是動(dòng)物油脂、脂肪酸、合成脂和磷極壓劑，后幾類物質(zhì)由于熱軋時(shí)的摩擦系數(shù)小，有減輕軋制力的潤滑作用。熱軋潤滑油的潤滑性能越高，越易降低軋制力，節(jié)約能量，改善板形。圖6為實(shí)驗(yàn)室用測試熱軋油

37、潤滑性的設(shè)備，圖中為高速鋼軋輥軋制摩擦系數(shù)的測定。各種常用潤滑劑熱摩擦系數(shù)的測定結(jié)果見表8。 圖6 測定熱軋摩擦系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 1-熱鋼觸頭；2-感應(yīng)加熱線圈；3-氣壓脫水噴嘴； 4-潤滑油噴嘴；5-軋輥，轉(zhuǎn)速150r/min 實(shí)驗(yàn)條件：軋輥材質(zhì)：高速鋼，外徑50mm；熱鋼觸頭材質(zhì)：低碳鋼，外徑30mm；加熱溫度：900；軋輥表面線速度：23.5m/min；觸頭受力：400N ；給油量：2mL/min表8各種添加劑的熱軋摩擦系數(shù)添加劑 摩擦系數(shù)礦物油（40sL/40） 0.314礦物油（150sL/40） 0.219油酸 0.126二聚物酸 0.100高黏度脂 0.106P-C結(jié)合化合物

38、 0.110硫化脂 0.106鹽基性油酸 0.100磺基酸鹽 0.161油溶性硼酸脂 0.252從表2可看出，酯、脂肪酸及極壓劑的摩擦系數(shù)低，其中高黏度酯、二聚物酸、P-C化合物、硫化物及鹽基油酸（超細(xì)粒子化合物）摩擦系數(shù)很小，磺酸鹽的摩擦系數(shù)大，油溶性硼酸酯的摩擦系數(shù)更大。熱軋摩擦系數(shù)的差別，可以看成是由于附著性、耐熱分解性以及含無機(jī)成分的差異所造成。在熱軋時(shí)，減少軋制力是必要的，但是摩擦系數(shù)小也會(huì)帶來操作穩(wěn)定性問題，例如，咬入不良，鋼帶蛇行，軋制負(fù)荷變動(dòng)等等。對于粗軋道次，由于壓下量大，容易出現(xiàn)咬入不良的情況，因此，粗軋道次應(yīng)選用摩擦系數(shù)大的潤滑劑。使用高速鋼軋輥時(shí)，軋輥本身的摩擦系數(shù)大，

39、為了減小軋制力，可以選用小摩擦系數(shù)的潤滑劑，在采用良好潤滑的情況下，進(jìn)行大壓下。在要求抑制黑皮，防止輥面缺陷時(shí)，要控制輥面溫度升高，應(yīng)使用低摩擦系數(shù)的潤滑劑，如果與穩(wěn)定咬入發(fā)生矛盾，可以采用控制通-斷供油的方式，在咬入瞬間停油。（3）耐表面凹坑性。在粗軋和精軋前段，容易出現(xiàn)俗稱黑皮的氧化鐵皮（主要成分是），其形成原因一方面為軋件表面生成的氧化鐵皮隨著軋輥的轉(zhuǎn)動(dòng)，被帶到輥縫中變成；另一方面是因軋輥的表面氧化而形成。氧化黑皮的厚度因軋輥材質(zhì)而異，高碳鎳鉻鑄鐵輥?zhàn)詈?，高鉻輥較薄，高速鋼輥?zhàn)畋?。這種氧化鐵皮的高溫硬度很高，在使用高碳鎳鉻鑄鐵輥時(shí)，為了提高耐摩性和耐表面缺陷性，要促使黑皮生成。但是伴隨較

40、厚黑皮的生成，又會(huì)因其脫落而形成帶狀的表面缺陷性，在帶鋼表面形成氧化皮壓痕。在使用高速鋼軋輥時(shí)，利用黑皮增加耐摩性的作用不大，因此應(yīng)抑制黑皮的出現(xiàn)和增厚。依潤滑劑的成分不同，黑皮出現(xiàn)的程度也不一樣，黑皮的厚度越大，輥面的摩擦系數(shù)越小。高鹽基磺酸和磺酸化合物（鹽基油酸）及硼化物由于有還原性，所以有抑制黑皮生成的作用。不論何種軋輥，表面都易吸附氧化物，潤滑劑中的、均有阻止軋件的氧化皮向軋輥表面轉(zhuǎn)移并變成的作用，故可抑制輥面氧化黑皮的生成。（4）耐軋輥表面缺陷性。在粗軋和精軋前段，熱軋潤滑的主要目的是減小軋制力、增加軋制量，提高軋輥壽命。而軋輥?zhàn)钕瘸霈F(xiàn)的缺陷是表面缺陷，如龜裂、流星狀痕和凸凹不平等，其形成原因有氧化鐵皮的剝離，熱應(yīng)力龜裂，熱疲勞和轉(zhuǎn)動(dòng)疲勞等。衡量一種潤滑劑的抗軋輥表面缺陷性難于用定量指標(biāo)衡量，多數(shù)情況下只能用目視結(jié)果評定。一般認(rèn)為，如果潤滑效果好，可降低摩擦熱，抑制輥面溫度上升，減輕軋制負(fù)荷，則這種潤滑劑可抑制局部磨損和熱龜裂等表面缺陷。其次是看抑制黑皮的效果，以前的軋輥材質(zhì)要利用生成的黑皮提高耐磨性，這時(shí)要令黑皮穩(wěn)定，控制黑皮剝離?，F(xiàn)代熱軋帶鋼軋機(jī)軋輥的主要材質(zhì)是高速鋼，其耐磨性和耐軋輥表面缺陷性