内嵌式油气分配润滑技术在舞钢4 300 mm中厚板热处理矫直机设计中的应用

吴庆君 赵 岽(.淮南市石油化工机械设备有限公司技术部，安徽3033；.太原重工股份有限公司矫直机研究所，山西03004)

设计

内嵌式油气分配润滑技术在舞钢4300mm中厚板热处理矫直机设计中的应用

吴庆君1赵 岽2
(1.淮南市石油化工机械设备有限公司技术部，安徽232033；2.太原重工股份有限公司矫直机研究所，山西030024)

以舞钢4 300 mm中厚板热处理矫直机为例，对内嵌式油气分配润滑技术在热矫直机支承辊润滑中的应用进行了完整的技术方案介绍，包括润滑原理、润滑优点、润滑剂耗量计算、轴承座结构分析。

中厚板；矫直机；油气润滑

油气润滑是一种“气液两相流体”的新型流体，它采用压缩空气的连续作用带动油沿管道内壁不断的流动并形成涡流状的油气混合物。在压缩空气和油混合的初始阶段，润滑油是以较大的颗粒状间断的粘附在管壁周围，当压缩空气快速向前移动时，油膜也随之向前移动，并逐渐被吹散、变薄，但并不凝聚。油和气并不真正融合，也不会雾化，在行将达到管道末端时，原先间断的粘附在管壁周围的油滴已连成一片并形成波浪形的油膜，被压缩空气以精细油滴的方式导入润滑点。

油气润滑是目前最先进的润滑方式，尤其适用于高温、重载、高速以及有冷却水和赃物侵入润滑点等恶劣工况。尽管递进式的油气输送及分配方式已在中厚板热矫直机支承辊的润滑中得到了广泛的应用，但对于热矫直机支承辊串列轴承润滑数量多、布置密集、有快速换辊离线维护要求的设备，采用这种“点对点”方式分配油气流，必需连接多条油气管道，不便于安装维护，同时还会增加制造成本；并且在设计中为保证油气管道维持一定的长度以利于精细油膜的形成并达到理想的润滑效果，递进式分配器不能太过于靠近受润滑设备或者直接在受润滑设备上安装。在热矫直机支承辊的润滑中通过将递进式分配器尽量靠近受润滑设备来缩短管道长度有局限性，而且润滑效果不理想。内嵌式油气分配器润滑技术的应用解决了这一难题。

本文主要介绍内嵌式油气分配器润滑技术在舞钢4 300 mm中厚板热处理矫直机设计中的应用及其现场的使用优点。

1 舞钢4 300 mm中厚板热处理矫直机的技术参数与内嵌式油气分配润滑的原理

舞钢4 300 mm中厚板热处理矫直机技术参数：

最大矫直力/kN：30 000；

矫直速度/(m/min)：0～±40～±60；

矫直钢板温度/℃：200～950；

矫直钢板规格(厚×宽×长)/mm：6～100×900～3 700×3 000～19 000；

润滑点/个：142。

内嵌式油气分配润滑的原理：内嵌式油气分配器是一种没有内部运动部件的分配器，不会磨损。它可以克服附壁效应和重力的影响，将滴状润滑介质和气状载体以两个或两个以上的输出流平均或按比例地分配到润滑点。流动的油气混合流被分成多个支流，每一组支流都在体积上特别是流向上与其它组相等并对重力在分配中的影响采取了补偿措施。每个支流各拥有一个空间均等的最佳路线，油气混合物因此能被均匀或按比例地分配到两个或两个以上的支流中。也正是因为这样，内嵌式油气分配器可以安装在任何部位，不会磨损，也不受油的粘度及空气量的影响。本次实际应用为圆柱内嵌式油气分配器，这种分配器可以内置安装在轴承座中，是专门针对采用串列轴承的轴承座开发设计的。一个轴承座中只需装入一个圆柱内嵌式油气分配器就可以将进入轴承座内部的油气流按特定的比例分配成四个或五个支流，对上、下排支承辊轴承进行润滑。这样的分配体现了油气精细润滑的理念——润滑剂100%被利用。正是由于模块式油气分配器在串列轴承座中安装并将油气按比例分配给多个摩擦副，这一方式带来了极佳的润滑效果，轴承的寿命比以往提高了3～6倍。

2 内嵌式油气分配润滑的优点

圆柱内嵌式油气分配器润滑技术在热态矫直机支承辊润滑的应用有以下优点：

(1)能够实现油气的均等或按比例分配，极大地拓展了油气润滑的应用领域，同时也符合油气润滑精细润滑的理念。

(2)由于圆柱内嵌式油气分配器自身具有分配油量的作用，因此可以减少系统中分配油量的元件如递进式分配器(活塞)的数量，减少了系统中运动部件的数量，使系统运行更为可靠、故障率更低。

(3)圆柱内嵌式油气分配器使油气润滑系统的管道变得简洁。由于可以直接安装在设备上，因此设备上的配管就可以尽量缩短，从现场使用情况来看，采用圆柱内嵌式油气分配器可以节约管道量20%～25%。并且在热矫直机辊系整体快速更换维护时，减轻了工人的劳动强度，提高了作业效率。

(4)采用圆柱内嵌式油气分配器尤其适用于热矫直机高温、重载、高速以及有冷却水和赃物侵入润滑点等恶劣工况。提高了设备的使用率。

3 舞钢4 300 mm中厚板热处理矫直机润滑剂消耗量的计算

舞钢4 300 mm中厚板热处理矫直机润滑系统的工艺要求为：

(1)系统能实现连续运行并保证矫直机运行速度下稳定供给润滑油，保证轴承处于良好的受润滑状态。

(2)系统具备以下两种工作状态: 远程工作状态，当地工作状态。

(3)系统能在给定范围内对供油量进行调节。

(4)系统能对润滑状况进行监测，系统内部设置有可目测给油状况的管路。

单个轴承耗油量的基本计算公式

QLX=CDXBX

式中，QLX是单个轴承每小时的需油量；C是SKF润滑系数，一般取0.000 03～0.000 05；DX是轴承外径(mm)；BX是轴承列宽(mm)。

所有轴承耗油量的计算公式

QGL=C1(QL1n+QL2n)+QLXn)

式中，QGL是每小时所有轴承的需油量；n是同种轴承的数目；C1是安全系数，C1=1.08。

油气润滑系统的润滑对象见表1，轴承润滑量要求见表2。

表1 油气润滑系统的润滑对象

表2 轴承润滑量要求

润滑介质粘度(推荐):运动粘度ISO VG320-460cSt/40℃耐高温合成齿轮油，如SHELL HD 320、极压齿轮油或其它品牌同等牌号的润滑油。

气源条件:经干燥的洁净压缩空气(或氮气)，压力0. 4 MPa～0.6 MPa。

油气润滑系统的技术参数：

系统油压工作压力/MPa：6～10；

系统气压工作压力/MPa：0.3～1；

系统工作电源要求：220 VAC，50 Hz；

泵每行程输出油量/(ml/行程)：6；

泵的工作周期：每停顿70 s后工作一个行程；

系统工作方式：按照设定的工作/间隔周期运行；

系统电耗/(kW/h)：约0.15。

压缩空气消耗量：约213标准立方米/h。

4 油气润滑设备的规格及功能描述

油气润滑系统由供气部分、供油部分、油气混合输送部分、中间连接道、电器控制及监控装置部分及两级TURBOLUB油气分配器等部分组成。

(1)供气部分：包括气动三大件及气动泵的控制阀组件，用于控制气动泵的运行、向系统提供带压力的压缩空气并和油混合产生气液两相混合流体。

(2)供油部分：向润滑点供给可精确调节的润滑油量，以使润滑点处于良好的受润滑状况，设备包括：油箱及其附件、泵组件(2台气动泵，一台工作一台备用)、递进式分配器等。

(3)内嵌式油气分配器将形成的油气混合物供给润滑点。

(4)控制装置及检测元件部分：采用SIEMENS的PLC控制系统，并配有带中文液晶显示器的操作面板，系统上配置有继电器输出模块以便于与用户机组的控制系统进行信号交换。电子控制及监控装置包括如下部分：

电源： 220 VAC，50 Hz适配电源，预留相应接线端子。

控制电源：24 VDC及相关的整流、配电装置。

递进式分配器监控：感应接近开关监测递进式分配器以及分配器之前的系统元件的工作状况。

油位监控：液位计监测油箱报警位和故障(停泵)位。

压缩空气压力监控：压力开关监测系统的压缩空气操作压力。

接线电缆：用户机组主电源至油气润滑系统控制柜的电源接线电缆、用户机组控制系统至油气润滑系统控制柜的信号线接线电缆、机组主操室至油气润滑系统控制柜的接线电缆。

远程按钮(用户选配)：用于远程方式启动油气润滑系统，装设于主操室，三个按钮分别为“启动”、“停止”、及“故障确认”。

远程显示灯：用于远程显示油气润滑系统的工作状况，两个显示灯分别为：绿色表示系统工作正常，红色显示系统故障。

(5)二级TURBOLUB油气分配器：装设在从油气混合块出口至润滑点之间的中间管路上，来自油气混合块的油气混合物经VTLG油气分配器一级分配和TLR油气分配器二级分配后输送到润滑点对轴承起润滑作用；同时其中的压缩空气从轴承座溢出时带走轴承运转产生的热量并使轴承座内部维持一个约0.02 MPa的正压。

(6)中间连接管道及管道附件(接头、管夹等)部分：由压缩空气车间管路(气源)至润滑系统供气部分接口的管道；由润滑主站油气出口至第一级油气分配器之间的连接管道；由第一级油气分配器至第二级油气分配器之间的连接管道；由第二级油气分配器至润滑点之间的连接管道。

5 支承辊轴承座的结构优化设计

针对圆柱内嵌式油气分配器的结构特点，对热矫直机支承辊轴承座原有结构按以下原则进行了优化设计。

(1)在保持原设计结构强度、精度的前提下增加内嵌式分配器的安装位置。

(2)在轴承座中设计可靠完整的润滑油进入、排除通道，使轴承得以充分的润滑并控制多余油量的残存。

(3)形成良好的机械加工工艺性，保证加工的经济合理。

(4)结构位置适用于高温、重载、高速以及有冷却水和赃物侵入润滑点等恶劣工况。

(5)便于热矫直机辊系整体快速更换时的维护，减轻工人的劳动强度，提高作业效率。

6 结束语

内嵌式油气分配润滑技术在舞钢4 300 mm中厚板热处理矫直机设计中的应用使轴承使用寿命大大延长，润滑油的消耗量和水处理的费用大幅下降，降低了设备运行和维修费用，使工厂在清洁生产的同时带来巨大的经济效益。

Application of Embedding Style Oil Gas Distribution Lubricating Technology to 4300mm Medium and Heavy Plate Heat Treatment Straightener Design of Wu Steel Company

WuQingjun,ZhaoDong

Taking 4 300 mm medium and heavy plate heat treatment straightener of Wu Steel Company for example, this paper introduces the application of embedding style oil gas distribution lubricating technology to hot straightener backup roll lubrication, including lubrication principle, lubrication advantage, lubricant consumption calculation and bearing chock structure analysis.

medium and heavy plate; straightener; oil gas lubrication

TG333.2+3

B

2010—09—06

编辑 傅冬梅