軋制過程摩擦與潤滑匯總課件

第7章軋制過程摩擦與潤滑7.3熱軋工藝潤滑7.4冷軋工藝潤滑7.5工藝潤滑系統(tǒng)7.6潤滑劑的維護與管理第7章軋制過程摩擦與潤滑7.3熱軋工藝潤滑軋制工藝始于15世紀，首先是冷軋變形抗力很小的金屬，如金和鉛。16世紀開始軋制窄帶，用來制作貨幣。1728年法國首先使用帶孔型的軋輥。但是，約100多年后才軋出較規(guī)則的金屬棒材。1862年連軋機開始出現(xiàn)在英國的曼徹斯特。18世紀中期，開始熱軋較寬的鋼板，而薄板熱軋未采用潤滑油。1892年在建成第一套寬帶鋼連軋機組。此時．用水冷卻軋輥，還沒有采用工藝潤滑：18世紀開始冷軋較寬的鉛板和其他有色金屬，同時軋制產(chǎn)品的厚度范圍也擴大了。直到19世紀才開始使用混合潤滑油涂抹軋輥進行潤滑。潤滑油通常是以礦物油(1860年以后才大量獲得)和動、植物油為基礎油。隨著20世紀冷軋鋁板取得顯著效果，第一次提出了系統(tǒng)的發(fā)展?jié)櫥偷娜蝿?，對礦物油也提出了更高的要求。為提高潤滑效果，往油中添加活性物質。軋制潤滑實踐的發(fā)展軋制工藝始于15世紀，首先是冷軋變形抗力很小的金屬，如金和鉛直到1930年，使用棕桐油作潤滑劑獲得優(yōu)良效果，至今棕桐油仍然被公認為高質量的冷軋潤滑劑。由于軋制速度不斷提高，軋輥溫升增加，迫切要求解決軋輥的冷卻問題，因此，出現(xiàn)了兼有潤滑和冷卻作用的乳化液潤滑來代替純油潤滑。熱軋工藝潤滑始于20世紀30年代。1935年蘇聯(lián)最早在型鋼軋機上用牛油、豬油等動物油潤滑軋輥。1968年美國鋼鐵公司大湖分廠在熱帶軋機采用工藝潤滑。后來許多國家在板帶、型材軋機上應用工藝潤滑獲得成功。我國始于1979年，在1700爐卷軋機上取得良好潤滑效果。軋制潤滑實踐的發(fā)展直到1930年，使用棕桐油作潤滑劑獲得優(yōu)良效果，至今棕桐油仍7.3熱軋工藝潤滑7.3.1熱軋工藝潤滑的作用(1)減少熱軋過程軋輥與軋件之間的摩擦系數(shù)。不采用熱軋工藝潤滑后的摩擦系數(shù)一般為0.35左右，而采用工藝潤滑后的摩擦系數(shù)可減小到0.12。(2)降低軋制力。摩擦系數(shù)的減小直接導致軋制力的降低，一般可降低軋制力10％～25％，這樣不僅可以降低軋制功率，節(jié)約能耗，而且更重要的是可以在原有軋機的基礎上進行大壓下量軋制，有利于軋制薄規(guī)格的熱軋產(chǎn)品，同時也可以有效地消除軋制過程軋機的振動。(3)減少軋輥消耗，提高作業(yè)率。在熱軋條件下，工作輥因與冷卻水長期接觸發(fā)生氧化，在其表面生成黑皮，這是造成軋輥異常磨損的主要原因。潤滑劑能夠阻止軋輥表面黑皮的的產(chǎn)生，進而延長軋輥使用壽命，同時減少換輥次數(shù)，提高了軋制生產(chǎn)作業(yè)率。7.3熱軋工藝潤滑7.3.1熱軋工藝潤滑的作用(1)減少7.3.1熱軋工藝潤滑的作用(4)改善軋后表面質量。軋輥磨損的降低、氧化皮的減少直接改善了軋后板面質量。另外，工藝潤滑對變形區(qū)摩擦的調控作用也可以促進軋后板形的提高。軋后表面質量的改善還可以提高熱軋板帶的酸洗速度，降低酸液捎耗，減少酸洗中金屬的損失。(5)改善制品內部組織性能。工藝潤滑不僅能夠提高軋后制品表面質量，而且還可以使軋后帶鋼的晶粒組織得到改善，提高其深沖性能。如熱軋IF鋼時，由于摩擦系數(shù)的降低，表層的剪切變形減少，使板厚方向從表層到中心的織構差別減小，有利于織構的增加，從而可提高熱軋板的r值。7.3熱軋工藝潤滑7.3.1熱軋工藝潤滑的作用(4)改善軋后表面質量。軋輥磨7.3熱軋工藝潤滑7.3.2熱軋工藝潤滑機理到目前為止，世界各國對熱軋潤滑作用機理的研究遠落后于對冷軋潤滑的研究，其主要原因是溫度的影響。通常熱軋潤滑劑是以油水混合液的形式被送到軋輥表面的，水是載體，少量的油均勻分散在水中。一般認為，油水混合液的作用過程是水包油相向油包水相的轉變過程。在熱軋潤滑時，變形區(qū)也會存在著流體動力潤滑。油膜厚度對降低軋制力的實驗結果表明，膜厚大于0.5μm～0.6μm時，降低軋制體力的作用將減少。另外．熱軋潤滑易在鑄鐵軋輥表面形成一層黑皮，這是一種磁性氧化層，也有很好潤滑性。還有一種觀點認為：在熱軋時輥縫中起潤滑作用的已不再是潤滑油本身，而是其分解產(chǎn)物，其中主要是碳。而在熱軋有色金屬時由于溫度相對較低，當熱軋乳化液噴射到軋輥表面上時，乳化液遇高溫其穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，油水分離，油粘附在軋輥表面起潤滑作用，水則起冷卻作用。乳化液正是提高這種熱分離性能來達到潤滑一冷卻效果的。除了乳化液本身性質外，基礎油的強度、添加劑、乳化液中油滴尺寸與分布、乳化液的使用時間都會影響其熱分離性，進而影響工藝潤滑效果。7.3熱軋工藝潤滑7.3.2熱軋工藝潤滑機理到目前為止，7.3.3熱軋工藝潤滑劑1板帶鋼熱軋潤滑劑根據(jù)熱軋時高溫、高壓和大量軋輥冷卻水噴淋的工作條件下，熱軋工藝潤滑劑應具備以下基本功能：(1)良好且穩(wěn)定的潤滑性能，能克分降低或調控變形區(qū)的摩擦，從而減少軋輥磨損；(2)很好的潤濕性和粘附性，能均勻地分散在軋輥表面并牢固地粘附于軋輥表面，抗水淋性好，可以防止或減少在工作輥和支撐輥上形成的氧化物；(3)在高溫下有良好的抗氧化性和耐分解性，保證在與軋件接觸之前不在軋輥表面燃燒或分解，但是軋機出口帶鋼上的殘余軋制油要在盡可能短的時間內燃燒完全，防止殘余軋制油遺留在帶鋼表面形成新的污染：(4)有良好的抗乳化性和離水展著性；(5)無毒、無味，特別是在熱分解中產(chǎn)生的氣體也無毒、無味．而且燃燒產(chǎn)物進入廢水中的殘留物也無毒，對環(huán)境無污染。7.3熱軋工藝潤滑7.3.3熱軋工藝潤滑劑1板帶鋼熱軋潤滑劑根據(jù)熱軋時高溫7.3.3熱軋工藝潤滑劑7.3熱軋工藝潤滑7.3.3熱軋工藝潤滑劑7.3熱軋工藝潤滑7.3.3熱軋工藝潤滑劑2鋁及其合金熱軋潤滑劑7.3熱軋工藝潤滑7.3.3熱軋工藝潤滑劑2鋁及其合金熱軋潤滑劑7.3熱7.1.3銅及其合金熱軋潤滑劑7.3熱軋工藝潤滑7.1.3銅及其合金熱軋潤滑劑7.3熱軋工藝潤滑7.3.4熱軋工藝潤滑效果1工藝潤滑對力能參數(shù)的影響7.3熱軋工藝潤滑7.3.4熱軋工藝潤滑效果1工藝潤滑對力能參數(shù)的影響7.2工藝潤滑對軋輥磨損的影響7.3熱軋工藝潤滑2工藝潤滑對軋輥磨損的影響7.3熱軋工藝潤滑7.3熱軋工藝潤滑7.3熱軋工藝潤滑7.4.1冷軋工藝潤滑的作用7.4冷軋工藝潤滑7.4.1冷軋工藝潤滑的作用7.4冷軋工藝潤滑7.4.1冷軋工藝潤滑的作用7.4冷軋工藝潤滑7.4.1冷軋工藝潤滑的作用7.4冷軋工藝潤滑7.4.1冷軋工藝潤滑的作用7.4冷軋工藝潤滑7.4.1冷軋工藝潤滑的作用7.4冷軋工藝潤滑7.4.2冷軋工藝潤滑劑鑒于冷軋工藝潤滑的重要作用，作為潤滑劑除了應具備一般潤滑劑的基本功能外，還應滿足以下特征要求：(1)潤滑性能好，能夠有效地降低或調控摩擦系數(shù)；(2)冷卻能力強，具有較高的導熱和傳熱系數(shù)；(3)性能穩(wěn)定，在高溫、高壓環(huán)境下循環(huán)使用不變質．潤滑效果不變，或者具有較長的使用周期；(4)使用方便，作為油基潤滑劑應具有較高的閃點和較低的凝固點，確保使用的安全性和低溫時的流動性；(5)作為乳化液應在乳化溫度、時間、水質等方面無特殊要求，乳化液管理維護方便．破乳方法簡單；(6)清凈性強，在使用過程中能隨時帶走軋輥和板帶表面的磨削和粉塵，軋后板面無油漬，退火時表面無油斑；(7)防銹性好，能有效地防止與其長期接觸的軋機與所軋板帶材銹蝕；(8)無毒、無味，排放或者板帶材表面殘留物符合環(huán)保要求；(9)使用的經(jīng)濟性。7.4冷軋工藝潤滑7.4.2冷軋工藝潤滑劑鑒于冷軋工藝潤滑的重要作用，作為潤7.4.2冷軋工藝潤滑劑1鋼鐵材料7.4冷軋工藝潤滑7.4.2冷軋工藝潤滑劑1鋼鐵材料7.4冷軋工藝潤滑7.4.2冷軋工藝潤滑劑7.4冷軋工藝潤滑7.4.2冷軋工藝潤滑劑7.4冷軋工藝潤滑7.4.2冷軋工藝潤滑劑7.4冷軋工藝潤滑7.4.2冷軋工藝潤滑劑7.4冷軋工藝潤滑7.4.3冷軋工藝潤滑的應用酸洗涂油薄板軋制潤滑硅鋼軋制潤滑不銹鋼軋制潤滑平整用油鋁合金軋制潤滑銅合金軋制潤滑鈦及其他稀有金屬軋制潤滑7.4冷軋工藝潤滑7.4.3冷軋工藝潤滑的應用酸洗涂油7.4冷軋工藝潤滑思考題1.摩擦如何影響軋制壓力?典型的單位摩擦力和單位壓力沿接觸弧長分布規(guī)律是什么?2.說明軋制變形區(qū)摩擦系數(shù)與軋后板帶表面質量的關系。3.工藝潤滑對軋件、軋輥及軋制工藝過程的影響有哪些?4.鋼的熱軋工藝潤滑與鋁的熱軋工藝潤滑有何不同?5.濕平整與冷軋工藝潤滑有何不同?思考題1.摩擦如何影響軋制壓力?典型的單位摩擦力和單位壓第7章軋制過程摩擦與潤滑7.3熱軋工藝潤滑7.4冷軋工藝潤滑7.5工藝潤滑系統(tǒng)7.6潤滑劑的維護與管理第7章軋制過程摩擦與潤滑7.3熱軋工藝潤滑軋制工藝始于15世紀，首先是冷軋變形抗力很小的金屬，如金和鉛。16世紀開始軋制窄帶，用來制作貨幣。1728年法國首先使用帶孔型的軋輥。但是，約100多年后才軋出較規(guī)則的金屬棒材。1862年連軋機開始出現(xiàn)在英國的曼徹斯特。18世紀中期，開始熱軋較寬的鋼板，而薄板熱軋未采用潤滑油。1892年在建成第一套寬帶鋼連軋機組。此時．用水冷卻軋輥，還沒有采用工藝潤滑：18世紀開始冷軋較寬的鉛板和其他有色金屬，同時軋制產(chǎn)品的厚度范圍也擴大了。直到19世紀才開始使用混合潤滑油涂抹軋輥進行潤滑。潤滑油通常是以礦物油(1860年以后才大量獲得)和動、植物油為基礎油。隨著20世紀冷軋鋁板取得顯著效果，第一次提出了系統(tǒng)的發(fā)展?jié)櫥偷娜蝿?，對礦物油也提出了更高的要求。為提高潤滑效果，往油中添加活性物質。軋制潤滑實踐的發(fā)展軋制工藝始于15世紀，首先是冷軋變形抗力很小的金屬，如金和鉛直到1930年，使用棕桐油作潤滑劑獲得優(yōu)良效果，至今棕桐油仍然被公認為高質量的冷軋潤滑劑。由于軋制速度不斷提高，軋輥溫升增加，迫切要求解決軋輥的冷卻問題，因此，出現(xiàn)了兼有潤滑和冷卻作用的乳化液潤滑來代替純油潤滑。熱軋工藝潤滑始于20世紀30年代。1935年蘇聯(lián)最早在型鋼軋機上用牛油、豬油等動物油潤滑軋輥。1968年美國鋼鐵公司大湖分廠在熱帶軋機采用工藝潤滑。后來許多國家在板帶、型材軋機上應用工藝潤滑獲得成功。我國始于1979年，在1700爐卷軋機上取得良好潤滑效果。軋制潤滑實踐的發(fā)展直到1930年，使用棕桐油作潤滑劑獲得優(yōu)良效果，至今棕桐油仍7.3熱軋工藝潤滑7.3.1熱軋工藝潤滑的作用(1)減少熱軋過程軋輥與軋件之間的摩擦系數(shù)。不采用熱軋工藝潤滑后的摩擦系數(shù)一般為0.35左右，而采用工藝潤滑后的摩擦系數(shù)可減小到0.12。(2)降低軋制力。摩擦系數(shù)的減小直接導致軋制力的降低，一般可降低軋制力10％～25％，這樣不僅可以降低軋制功率，節(jié)約能耗，而且更重要的是可以在原有軋機的基礎上進行大壓下量軋制，有利于軋制薄規(guī)格的熱軋產(chǎn)品，同時也可以有效地消除軋制過程軋機的振動。(3)減少軋輥消耗，提高作業(yè)率。在熱軋條件下，工作輥因與冷卻水長期接觸發(fā)生氧化，在其表面生成黑皮，這是造成軋輥異常磨損的主要原因。潤滑劑能夠阻止軋輥表面黑皮的的產(chǎn)生，進而延長軋輥使用壽命，同時減少換輥次數(shù)，提高了軋制生產(chǎn)作業(yè)率。7.3熱軋工藝潤滑7.3.1熱軋工藝潤滑的作用(1)減少7.3.1熱軋工藝潤滑的作用(4)改善軋后表面質量。軋輥磨損的降低、氧化皮的減少直接改善了軋后板面質量。另外，工藝潤滑對變形區(qū)摩擦的調控作用也可以促進軋后板形的提高。軋后表面質量的改善還可以提高熱軋板帶的酸洗速度，降低酸液捎耗，減少酸洗中金屬的損失。(5)改善制品內部組織性能。工藝潤滑不僅能夠提高軋后制品表面質量，而且還可以使軋后帶鋼的晶粒組織得到改善，提高其深沖性能。如熱軋IF鋼時，由于摩擦系數(shù)的降低，表層的剪切變形減少，使板厚方向從表層到中心的織構差別減小，有利于織構的增加，從而可提高熱軋板的r值。7.3熱軋工藝潤滑7.3.1熱軋工藝潤滑的作用(4)改善軋后表面質量。軋輥磨7.3熱軋工藝潤滑7.3.2熱軋工藝潤滑機理到目前為止，世界各國對熱軋潤滑作用機理的研究遠落后于對冷軋潤滑的研究，其主要原因是溫度的影響。通常熱軋潤滑劑是以油水混合液的形式被送到軋輥表面的，水是載體，少量的油均勻分散在水中。一般認為，油水混合液的作用過程是水包油相向油包水相的轉變過程。在熱軋潤滑時，變形區(qū)也會存在著流體動力潤滑。油膜厚度對降低軋制力的實驗結果表明，膜厚大于0.5μm～0.6μm時，降低軋制體力的作用將減少。另外．熱軋潤滑易在鑄鐵軋輥表面形成一層黑皮，這是一種磁性氧化層，也有很好潤滑性。還有一種觀點認為：在熱軋時輥縫中起潤滑作用的已不再是潤滑油本身，而是其分解產(chǎn)物，其中主要是碳。而在熱軋有色金屬時由于溫度相對較低，當熱軋乳化液噴射到軋輥表面上時，乳化液遇高溫其穩(wěn)定狀態(tài)被破壞，油水分離，油粘附在軋輥表面起潤滑作用，水則起冷卻作用。乳化液正是提高這種熱分離性能來達到潤滑一冷卻效果的。除了乳化液本身性質外，基礎油的強度、添加劑、乳化液中油滴尺寸與分布、乳化液的使用時間都會影響其熱分離性，進而影響工藝潤滑效果。7.3熱軋工藝潤滑7.3.2熱軋工藝潤滑機理到目前為止，7.3.3熱軋工藝潤滑劑1板帶鋼熱軋潤滑劑根據(jù)熱軋時高溫、高壓和大量軋輥冷卻水噴淋的工作條件下，熱軋工藝潤滑劑應具備以下基本功能：(1)良好且穩(wěn)定的潤滑性能，能克分降低或調控變形區(qū)的摩擦，從而減少軋輥磨損；(2)很好的潤濕性和粘附性，能均勻地分散在軋輥表面并牢固地粘附于軋輥表面，抗水淋性好，可以防止或減少在工作輥和支撐輥上形成的氧化物；(3)在高溫下有良好的抗氧化性和耐分解性，保證在與軋件接觸之前不在軋輥表面燃燒或分解，但是軋機出口帶鋼上的殘余軋制油要在盡可能短的時間內燃燒完全，防止殘余軋制油遺留在帶鋼表面形成新的污染：(4)有良好的抗乳化性和離水展著性；(5)無毒、無味，特別是在熱分解中產(chǎn)生的氣體也無毒、無味．而且燃燒產(chǎn)物進入廢水中的殘留物也無毒，對環(huán)境無污染。7.3熱軋工藝潤滑7.3.3熱軋工藝潤滑劑1板帶鋼熱軋潤滑劑根據(jù)熱軋時高溫7.3.3熱軋工藝潤滑劑7.3熱軋工藝潤滑7.3.3熱軋工藝潤滑劑7.3熱軋工藝潤滑7.3.3熱軋工藝潤滑劑2鋁及其合金熱軋潤滑劑7.3熱軋工藝潤滑7.3.3熱軋工藝潤滑劑2鋁及其合金熱軋潤滑劑7.3熱7.1.3銅及其合金熱軋潤滑劑7.3熱軋工藝潤滑7.1.3銅及其合金熱軋潤滑劑7.3熱軋工藝潤滑7.3.4熱軋工藝潤滑效果1工藝潤滑對力能參數(shù)的影響7.3熱軋工藝潤滑7.3.4熱軋工藝潤滑效果1工藝潤滑對力能參數(shù)的影響7.2工藝潤滑對軋輥磨損的影響7.3熱軋工藝潤滑2工藝潤滑對軋輥磨損的影響7.3熱軋工藝潤滑7.3熱軋工藝潤滑7.3熱軋工藝潤滑7.4.1冷軋工藝潤滑的作用7.4冷軋工藝潤滑7.4.1冷軋工藝潤滑的作用7.4冷軋工藝潤滑7.4.1冷軋工藝潤滑的作用7.4冷軋工藝潤滑7.4.1冷軋工藝潤滑的作用7.4冷軋工藝潤滑7.4.1冷軋工藝潤滑的作用7.4冷軋工藝潤滑7.4.1冷軋工藝潤滑的作用7.4冷軋工藝潤滑7.4.2冷軋工藝潤滑劑鑒于冷軋工藝潤滑的重要作用，作為潤滑劑除了應具備一般潤滑劑的基本功能外，還應滿足以下特征要求：(1)潤滑性能好，能夠有效地降低或調控摩擦系數(shù)；(2)冷卻能力強，具有較高的導熱和傳熱系數(shù)；(3)性能穩(wěn)定，在高溫、高壓環(huán)境下循環(huán)使用不變質