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轧钢生产液压润滑系统节能降耗技术应用
www.chinayyjx.com2017-01-11 09:31:50来源:冶金信息装备网

  对轧钢生产液压润滑系统的节能降耗技术进行了描述,分析了各类技术的优缺点,提出了“解决轧钢最后一道工序的液压润滑节能降耗,需因地制宜采用不同的技术”这一观点,使用户以较少的投资获得最佳的节能效果。

  1前言

  润滑系统对设备运行尤为重要,主要有稀油润滑、干油润滑、油气润滑、自润滑四种方式。热、冷轧工艺润滑主要是为减少轧辊磨损,降低轧制压力和改善产品表面质量。国内轧钢生产线的液压与润滑系统的节能改造虽然取得了显著成绩,但与国外发达国家的先进水平相比,在各方面还存在着较大差距,需掌握新的节能降耗技术,尽快因地制宜推广应用。

  2液压系统

  2. 1技术描述

  根据现场工艺要求,首先需选用合理地液压系统原理图,对不同压力要求的液压缸,尽量采用不同的泵提供不同压力的液压介质,高、低压泵进行并联,这样可以降低能源系统的造价、减少维护成本,避免“大马拉小车”,减少电力浪费。尽量选用国内外先进的液压元件、电控部件、节能电动机。液压系统制造、装配时严格按照有关规定进行,严把质量关,现场施工时,严格按图纸要求,管路采用氩弧焊焊接,管路焊接完毕,进行压力试验,试验压力: 15~20MPa。管路在线进行循环脱脂、酸洗、中和、钝化处理,管路清洗清洁度等级:19 /16( YBJ 207 -85)。管路尽量选用不锈钢管,可以减少管路清洗的工作量,提高液压系统的使用寿命。所有工作均应符合YBJ207 - 85《冶金机械设备安装工程施工及验收规范液压、气动和润滑系统》的有关规定。在液压系统上采用油液污染度在线监测及自维护系统,可随时监测液压油在使用过程中品质,及时准确地通过显示器显示污染等级及相应的原因,当污染度达到相应的级别时,报警装置也会进行分级报警,并通过PLC自动开启油液过滤清洗装置,以确保设备在使用中液压油性能及品质的良好性。采用在线监测及自维护系统,可减少不必要的抽样检测,减少液压油的人工维护,改善液压系统的运行环境,减少液压元件的磨损,同时保证设备运行。

  2.2应用实例

  1)冷床是棒材车间不可缺少的设备,而上料机构是冷床的关键部位,其裙板升降是通过液压系统驱动的,把从输入辊道运送的成品棒材导入且卸到冷床床体上面,以完成后续工艺过程。裙板由多个( 13~15个左右)液压缸驱动,全部裙板用液压缸固定在一根通轴上,这些裙板用液压缸同步动作是冷床控制的关键技术之一。否则会造成某些裙板缸杆被拉断,或棒材窜出冷床、裙板的大轴被扭曲变形等事故,造成停产或人员伤亡,处理事故耗时长,经济损失大,这是历来的企业难题。现在新的冷床裙板液压缸同步控制阀台,改变了一个液压缸由一个阀台控制,通过节流阀调节流量,不容易保持同步的设计理念。多个裙板液压缸由一个阀台供油,该阀台能够精确地调节出工艺要求的输出总流量,并且能够精确地分配给每个液压缸,使每个液压缸在同一时间得到相同的流量,既能计量液压缸速度,又能达到多个裙板液压缸同步。该阀台设计了比例阀和两级同步马达控制方案,由比例阀设定总流量,用同步马达把总流量自动等量地分配给多个裙板液压缸,从而达到使他们同步动作的效果。这就可以很好地解决多个裙板液压缸同步的技术难题,可以用在新设计的相似项目(液压推钢机、高线集卷装置升降、翻转机构)也可以用于老设备改造。

  2)加热炉是轧钢生产线的关键设备之一,主要有推钢式、步进梁、环形三种方式,其配置的推钢机、出钢机、步进梁等装置,都离不开液压系统的驱动。液压推钢机液压系统需要采用比例阀与同步马达相结合系统,保证多个液压缸的同步推钢和退回。步进梁加热炉的液压系统驱动加热炉步进梁和上料台架,需要配套步进梁、推钢机、提升下料、上料冷坯台架、原料称共五个阀台,其中步进梁阀台采用比例方向阀控制步进梁升降和平移,系统清洁度要求满足NAS7级,为其中最为重要的阀台,需要实现钢坯上升、前进、下降、后退的循环动作,来完成钢坯的加热和输送。调试时需按点动调试、单动调试和联动调试三个步骤进行,按照速度变化和执行机构位移的关系、了解执行机构速度变化特点;弄明白比例阀流量曲线,输入不同的电压指令对应的流量,需要注意的是前后压差不同时,输入同样的电压比例阀通过的流量是不同的。掌握调试方法,讲究调试顺序,由部分到整体逐项进行,抓住每一环节,确保系统稳定运行,可以缩短调试时间,保证加热炉尽快投入运行,当然也要重视系统平时的维护和保养。

  3润滑系统

  3.1技术描述

  根据现场工艺要求,首先需选用合理地润滑系统原理图,尽量避免选用集中润滑系统,根据设备分布、场地情况,设置区域润滑站,这样可以降低能源系统的造价、减少维护成本,缩短管路长度、提高回油、冷却及加热效率,避免“大马拉小车”,减少电力浪费。

  1)稀油润滑装置的公称压力一般小于0.6MPa,公称流量6~2000L/min。过滤精度在5~120μm之间。其作用是为主机的传动副提供可靠的润滑,必须具有供油、过滤、加热、冷却等基本的功能。由于工况的不同,必须满足一些特殊要求:如断电延时供油、高压油膜、工艺润滑等,因此,稀油润滑装置有四种不同型式:标准型、高低压型、双供油口型、工艺润滑型。对上述装置的控制是通过自带有电气控制柜来进行的,系统中装有各种控制开关,通过这些开关把压力、温度等信号送到电气控制柜,由电气控制柜对稀油润滑装置的运行进行控制。不同型式的稀油润滑装置,根据运行要求和功能,控制柜配有不同的控制功能,系统尽量选用国内外先进的润滑元件、电控部件、节能电动机,润滑系统制造、装配时严格按照有关规定进行,严把质量关。

  2)现场设备安装、润滑管路施工时,管路需采用氩弧焊焊接,管路焊接完毕,进行压力试验,试验压力: 1. 0MPa。管路在线进行循环脱脂、酸洗、中和、钝化处理,管路清洗清洁度等级: 20 /16 ( YBJ207 -85)。管路尽量选用不锈钢管,可以减少管路清洗的工作量,提高润滑系统的使用寿命。所有工作均应符合YBJ207 - 85。对润滑系统的服务对象:减速机、齿轮箱等设备,除安装、调试时需严格按要求进行外,维护也需要下工夫,才能够减少事故发生,延长设备寿命。一般的问题只是添加润滑油即可解决。

  3)油气管道中,由于压缩空气的作用,使润滑油沿着管道内壁螺旋形地缓慢向前移动,并逐渐形成一层薄薄的连续油膜,经油气混合块混合而形成的油气流通过油气分配器的分配,最后以一股极其精细的连续油滴流喷射到润滑点。由于进入轴承内部的压缩空气的作用,即使润滑部位得到了冷却,又使润滑部位保持着一定的正压,外界的杂物和水不能侵入,起到了良好的密封作用。

  4)气动式油气润滑系统主要由主站、两级油气分配器、PLC电气控制装置、中间连接管道和管道附件等组成。

  5)在油气管道中,油和气的速度是大相径庭的,油的移动速度大约为每秒2~5cm,但这个数字也不是绝对的,因为油的移动速度受诸多因素的影响,比如空气速度、环境温度和润滑油的粘度等,但是它至少说明了一个问题,那就是与空气速度相比,润滑油在油气管道中移动的速度非常缓慢。所以,油和气不是融合在一起的,从油气管道出来的油气是分离的,这也是为什么油气润滑不会污染环境的原因,也是和油雾润滑的最大区别所在。

  6)从图1中可以看出,当供油量增大到一定程度时,轴承温度呈下降趋势,而在这条温度曲线的中部,轴承温度是最高的,因为此时的供油量还没有大到足以降低轴承温度的程度,相反,多余的液体摩擦会产生热量。随着供油量的增大,轴承摩擦也增大。但是,在这两条曲线的最低点恰恰是供油量最小的时候,这也是油气润滑的最佳区域。由此可以看出,油气润滑只需要极其微小的油量就能达到降低轴承温度和减少轴承摩擦的极佳效果。

  7)特别在高温、高速等特殊、恶劣工作环境下的轧机、导卫装置、活套装置、链条传动、风冷辊道等设备上油气润滑得到了应用,解决了以前烧轴承、特殊部件寿命短、划伤工件等问题,降低了生产运行成本。其设备制造和装配要求比普通润滑装置要求更加严格。必将有助于缩小我国与国外的差距、推动我国冶金设备和其他工业设备整体技术水平的提高。

  8)现有的技术中,高线、棒材粗中轧机的润滑方式大都采用的是干油点润滑或干油集中润滑。广泛使用的润滑脂是:极压锂基脂、二硫化钼锂基脂、极压负荷锂基脂、聚脲基脂、复合磺酸钙基脂,基础油则以矿物油为主,合成润滑脂的使用量较小,但比例不断增大。此两种润滑方式有很多不足存在:

  ( 1)工人劳动强度大,加油周期长,操作困难,机修周期长,更换设备麻烦;

  ( 2)在线加油困难且危险,必须停车加油,严重影响了产量;

  ( 3)轴承及轴承端盖处的密封圈不能保证起到很好的密封效果,从而影响润滑效果,缩短设备寿命;

  ( 4)由于设备处于高温、振动、粉尘等恶劣环境中,易造成油嘴堵塞,人工用油枪注油时不能很好掌握油量的多少,使得对轴承局部温度过高或者润滑达不到最佳效果;

  ( 5)现场工作环境恶劣,油污严重,散失的大量油脂随冲渣水进入水处理系统,给冷却水的净化、回收、再次循环使用造成了很大的困难。润滑脂的选型与设备工况息息相关,只有准确了解设备工况,才能合理选脂。需要从润滑脂基本指标、负荷、温度、速度、环境、加脂方式六方面入手,才能保证设备运行状况良好。

  3. 2应用实例

  1) 2013年山西太重煤机公司承包唐山某特钢厂高线项目,将所有粗中轧机的轧机润滑都采用了油气润滑技术。该系统由主站、油气分配器、中间连接管路、管道附件以及设备端管路组成。考虑到轧钢厂生产环境的特殊性,要求该系统必须满足高温、重载、高速、极低速、氧化铁皮等杂物、冷却水和腐蚀性气体易侵入轴承和密封圈内等因素。

  在该生产线投入运行后,发现油气润滑系统与干油润滑相比,具有明显的优势,取得了成功:

  ( 1)形成的气液“两相膜”,提高了承载能力,起到了减磨作用,延长了设备的寿命;

  ( 2)实现了以均等的时间分配润滑油的方式,可实现按需分配,连续输送;压缩空气在轴承内部能保证正压,确保良好的密封性;

  ( 3)润滑油基本实现零排放,利用率99%以上;

  ( 4)管道布置简单,较少了管道系统的安装和维护费用;

  ( 5)大幅度降低了轧机的运行成本,减少了事故率,提高了生产率,缩短了投资回收期。

  2)链条传动是一种广泛存在的机械传动方式,许多公司忽略了链条润滑的重要性。人为缩短了链条的寿命,提高了更换整组链条的频率,增加了维护成本。目前多数链条是由高粘度的润滑油或润滑脂黏附链条表面。虽然可以对链齿和链表面起到润滑的作用,但几乎无法渗透到链销、轴衬和滚筒。

  自从链条油气润滑技术在欧洲开始应用起,统计数字表明有一个意外的收获———链条更换频率大大降低。综合以上事实,可以确定地说,对使用链条油气润滑是一举两得,不仅节约了维护费用,同时也降低了链条的损坏和更换频率,其所带来的效益远远高于采用传统的涂抹油脂的润滑方式,因此采用链条油气润滑装置无疑是最经济的解决方案。

  链条油气润滑装置是一种消耗型的集中油气润滑系统,在润滑方式上,采用油气混合成两相流喷射方式,自动向链条提供油气混合分配器喷射的微量精细润滑油( 1. 8mm~40. 6mm),由于润滑剂的给定量很小且专门喷射到链条上,润滑油能更很好的渗透到链销、轴衬和滚筒,是一种经济、可靠的润滑模式。润滑剂的给定也通常是链条在运行中间歇性供给的,由气动脉冲发生器控制时间间隔来实现。

  3)江苏某钢厂1700热轧生产线,设计生产能力450t /年。有3座全燃煤气步进加热炉,采用直接热装技术,共有140余组辊道。加热炉前最高环境温度700℃,实测轴承温度最高达200℃以上。前期使用某进口润滑脂,国产化后使用长城7029D高温润滑脂,加脂周期3~5天,使用效果不错。

  4)四川某钢厂有2条棒材生产线,轧机均为国产,一棒材轧机生产速度为15.2m/s,月生产能力12万t;二棒材轧机月生产能力14万t;轧机轴承采用线下手工加脂方式润滑,选用了性能好的合成润滑脂: 7019 - 1极压高温润滑脂。轴承使用寿命粗轧机2~3月,中轧机3~4月,精轧机1~1.5月,达到了公司要求轧机轴承月故障不高于1次的规定。每吨成品棒材耗材费用仅为2元(轴承1.7元+润滑脂0.3元),而相同产量的同类生产线,每吨成品棒材耗材费用高达5~6元,可见采用合成高性能润滑脂的综合成本更优。

  4热与冷轧工艺润滑

  4. 1技术描述

  对许多轧机而言,采用工艺润滑能降低轧制压力、转矩和能耗,特别是对板卷轧机尤为重要。轧板时往往因为轧制力能参数而限制了允许压下量,在薄板轧机上采用润滑可以减薄轧制带钢的厚度,以及减少轧辊磨损而改善产品表面质量。钢的热轧温度一般在800℃~1250℃,在变形区轧辊表面的温度可高达450℃~550℃,因此,需要用大量的水冷却轧辊,这就要求热轧润滑剂具备对轧辊表面有牢固的附着能力,不易被水冲掉,高温下有良好的抗氧化及耐热性,抗乳化性好,轧制后容易与冷却水分离等性能。

  热轧工艺润滑系统是通过将轧制油与水以一定比例混合后,直接喷射到轧辊表面,使辊缝间的摩擦系数显著降低,从而使轧制力、力矩、弯辊力得到有效降低,同时提高带钢产品表面质量、延长轧制长度、降低辊耗,实现提质量降成本增效率之目的。因而近年来新投产或改造的板卷热连轧机大多数都配置了该工艺润滑系统。目前主要有五大类润滑剂,分别是油和油基液体、乳化液和分散型液体、化学溶剂、固体润滑剂以及其他类润滑剂(有机醇、醚、磷化物、氯化物、硫化物等)。

  4. 2应用实例

  1)辽宁一家公司生产的高效节能水溶性(非油)热轧润滑剂在热轧型钢生产中的应用效果较好,该润滑介质由亲水性结构物质组成,以烷基聚醚为主要原料辅以优异的钼基纳米离子极压添加剂,在摩擦副上以沉积膜的形态存在,热轧润滑效果好,且不会生成胶质物而产生油泥,废液无毒。经过多次试验,取得了良好效果。

  2)以山西太钢不锈钢公司等为代表的热轧板卷连轧机生产线工艺润滑系统从机上设备布置来看,可以分为二种形式,曾出现过生产类故障及异常和工艺润滑系统设备类故障,采取了保证切水效果,选择适当喷嘴通径、喷嘴的角度、集管内径,合理选型计量泵、控制好供油量及油水混合比例,控制好工艺润滑油量与时间的关系,保证供水水质的清洁度及硬度,定期进行在线蒸汽清洁,保证清洁时间,检查清洁效果等措施解决了问题。

  3)山东某钢铁企业冷轧薄板1450六辊单机架可逆冷轧机组生产线自热负荷试车以来,存在着带钢表面反射率低、表面残留乳化液斑迹较多,轧辊经常爆辊,下工作辊烧伤裂纹较多,乳化液消耗较多,油耗高,管路振动大、部件损耗多等问题,影响了生产线的正常运行,产品质量和成材率难以保证。经过组织力量进行了技术攻关,采取了针对电机长期超载计算出泵的合理出口压力和选择低额定转速的电动机,采用3道吹扫来解决吹扫不彻底问题,对乳化液系统喷射阀的改造消除了乳化液大循环、板式热交换器损坏、管道易振动、杂油渗人、阀门更换频繁的问题,优化喷射控制程序减轻了阀门同时启闭所引起的共振,添加的轧制油直接通过供液泵参与循环优化浓度控制系统等措施,解决了乳化液系统工艺问题,保证了产品质量,降低了吨钢成本,取得了明显的技术经济效益。

  5结论

  近几年我国一些企业所上项目,相当一部分都是低水平重复建设,缺乏竞争力,环保压力大,成本无法降低。因此,要想在激烈的竞争中占领市场,生存下去,必须要淘汰落后的工艺与设备,大量采用节能降耗的新工艺、新技术。笔者介绍的是近年来轧钢生产中液压与润滑采用的新技术,希望能为企业在新上项目及工艺改造时提供一定的参考。

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