轧制油介质在冷轧机低压液压系统中的应用.pdf

第 4 1 卷第 1期 2 0 1 2年 2月 有 色 金 属 加 工 NONF ERROUS ME TAL S PROCE SSI NG VOI． 4l No．1 Febr u ar y 2 01 2 轧制油介质在冷轧机低压液压 系统中的应用 黄 奇 河南科源电子铝箔有限公 司 ， 河南 永城 4 7 6 6 1 2 摘 要 本 文通 过分析轧制油介质对液压元件和液压系统性能的影响 ， 探讨 了在铝带冷轧 机低 压液压系统 中 使用轧制油介质 的可行性 ， 介绍 了使用轧制油介质 的液压系统 的注意事项及改进方法。 关键 词 轧制油 ； 低压液压系统 ； 泄漏 中图分类号 T E 6 2 6 ． 3 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 6 7 9 5 2 0 1 2 O 1 0 0 2 4 0 3 铝箔轧制 ， 基础油采用窄馏分煤油， 其流动性 、 润 滑性能好 ， 冷却能力强 ， 能均匀分布在轧辊和铝箔表 面上 。冷轧机是铝及铝合金板带生产 的主要设备 ， 有 A G C控制系统 、 A F C控制系统和开卷对 中系统 ， 其对 应的液压系统及众 多的用油点和连接接头不可避免 会产生液压油 的泄漏。液压油 的泄漏会提高轧制油 粘度 ， 影响色差变化 ， 改变轧制油 的理化指标， 进而影 响轧制油的使用性能和轧后带材 的产品质量。本文 通过对冷轧机设备性能的介绍 ， 轧制油理化指标对轧 制性能 ， 液压油对轧制油的影响和液压系统实际工况 的分析 ， 探讨在冷轧机低压液压系统使用轧制油的可 行 性及 改进 措施 。 1 冷轧机液压 系统 系统的组成 冷轧机液压 系统 由高压液压 系统 、 中压液压 系 统 、 低 压 辅助 液压 系统组 成 。高 中压 液压 系统 中的 压上液压系统为轧机预载缸提供动力 ， 通过预载缸提 供轧制力 ， 快速调整和稳 定辊缝 ； 弯辊液压系统主要 为工作辊提供弯辊力及上支承辊平衡 ， 通过弯辊缸作 用在工作辊轴承座上， 从而改变工作辊辊型调整轧制 产品的出口板型 ， 保证板面的平整。通过平衡缸产生 上推力 ， 使上支承辊轴承箱靠紧在轧机牌坊顶部， 避 免在轧制中产生冲击 ； 对中液压系统用于为开卷机对 中油缸提供动力以对中来料， 防止带材跑偏。低压液 压系统用于除压上系统 、 弯辊系统及对 中系统之外的 所有油缸及马达提供液压动力， 完成卸料、 涨缩油缸、 液压剪升降、 导板升降、 张紧辊及压辊升降 、 助卷器张 收稿 E l 期 2 0 1 l 一 0 8一 O 9 作者 简介 黄奇 1 9 6 8 ． 1 1 一 ， 河南永城 市人 ， 工 程师 ， 硕 士， 主 要 从事机 电工程技术研究 。 紧等若干个油缸 、 液压马达的工作 ， 是轧机最庞大 的 液压 系统 。 2 液压 系统对工作介质的要 求 液压油就是利用液体压 力能的液压 系统使用 的 液压介质 ， 在液压系统中起着能量传递 、 系统润滑、 防 腐 、 防锈 、 冷却等作用。对 于液压油来说 ， 首先应满足 液压装置在工作 温度下与启动温度下对液体粘度的 要求 ， 由于油的粘度变化直接 与液压 动作 、 传递效率 和传递精度有关 ， 所 以合适 的粘度和 良好 的粘 温性 能 ， 可保 证液压 元件 在工 作 压力 和 工 作温 度 发 生变 化 的条件下得到 良好 润滑、 冷却和密封； 再之要有有 良 好的极压抗磨性 ， 以保证 油泵 、 液压马达 、 控制阀和油 缸 中的摩擦副在高压 、 高速苛刻条件下得到正常的润 滑， 减少磨损 ； 其三要有优 良的抗氧化安定性、 水解安 定性和热稳定性 ， 以抵抗空气 、 水分和高温 、 高压等因 素的影响或作用 ， 使其不易老化变质 ， 延长使用 寿命 ； 其 四要 有 良好 的抗 泡性 和 空 气 释放 值 ， 以保 证 在 运转 中受 到机 械剧 烈 搅 拌 的条件 下 产 生 的泡 沫 能 迅 速 消 失 ， 并能将混入油 中的空气在较短 时间内释放 出来 ， 以实现准确 、 灵敏、 平稳地传递静压 ； 其五要有 良好的 抗乳 化性 ， 能 与混 入 油 中 的水 分 迅 速 分 离 ， 以 免 形 成 乳化液 ， 引起液压系统的金属材质锈蚀和降低使用性 能； 还要求油的粘温性能和剪切安定性应满足不同用 途所提出的各种需求。 3 轧 制油对铝材表面质量的影响 在铝材冷轧过程 中， 工艺润滑起着润滑和冷却作 用 。一是冷却轧辊和轧件 ， 由于轧制变形热和摩擦热 第 1期 有色金属加工 2 5 使轧辊和轧件温度升高 ， 应 当进行冷却 以适应工艺要 求 ； 二是 对 轧件 进行 润 滑 ； 三是 可 以承 受 较 大 的负 荷 ； 四是可以清洗作用。在轧制过程 中， 轧辊和轧件产生 摩擦 ， 润滑剂可在轧辊与轧件之间形成一层坚 固的油 膜 ， 可以减少或控制轧辊 与轧件 的摩擦系数 ， 有 助于 提高轧制速度， 增加道次加工率 ， 并改善轧件的表面。 由于铝对铁的粘附性较强， 铝材轧制过程容易与轧辊 发生 粘结 ， 恶 化 轧 后 铝 板 表 面 质 量 ， 因此 冷 轧 过 程 中 用适 当的轧制油作为润滑剂， 可有效改善轧件 的表面 质量 。基础油类 型不 同， 其润滑效果也较大 的差异 ， 不 同 的基础 油具 有不 同的 理化 指 标 ， 理 化 性 能 的好 坏 直径影响到工艺润滑剂 的使用性能 以及轧制后 轧件 的表面质 量。根据 流体 动力学 理论 ， 润滑 剂粘度 越 高 ， 进入变形 区的油膜厚度越 大， 其减磨 降压效 果也 越显著 ， 润滑剂粘度越大 ， 油越容易被带入 ， 在轧制时 也就越不易受剪切作 用而破裂。由于添加剂 在轧辊 与轧件表面之间形成物理吸附膜 ， 有效减少了直接接 触面积 ， 使变形区摩擦 因数减小 ， 轧制力减低 ， 同时 由 于添加剂极性分子的存在， 阻碍了光滑 的轧辊对轧件 原始 粗糙 度 表 面 的 压 碾 ， 导 致 轧 后 表 面 出现 暗 纹 ， 严 重 时会 导 致 轧 后 表 面 暗 纹 无 光 ， 影 响 了 表 面 外 观 质 量 ， 也就是说基础油的理化性能直接影响到工艺润滑 剂的使用性能以及轧制后制品的质量， 加了添加剂的 轧制油能更好地改善轧件的表面划痕， 但同时也会使 轧件表面产生横 向暗纹 ， 影响其表面质量 。 4 液压油泄漏对轧 制油 的影 响 冷 轧机 轧制 油 工 艺润 滑油 是 以轧 制油 为 基 础 ， 加入改善润滑性能 、 抗 泡沫、 抗氧化 等各种 添加剂组 成的冷却润滑油 ， 以保证轧制带材 的质量和轧制速度 等性能参数 ， 确保轧制过程 的顺利进行 。泄漏 的重油 主要为液压油 对工艺润滑油带来污染 ， 它不仅影响 工艺润滑油 的使用性能和使用 寿命 ， 增加生产成本 ， 降低产品市场竞争力 ， 而且会使产品在退火时表面产 生 油斑 ， 严重 影 响产 品 的表 面质 量 ， 造 成 产 品无 法 正 常交货或退货 。有关资料表 明， 工艺润滑油中普通液 压 油 的含量应 控 制 在 5 ％ 以 内 ， 否 则 铝 带 退 火 时 表 面 容易 产 生油斑 。 为了提高铝带箔 的表面质量和延长工艺润 滑油 的更换周期 ， 常规做法是加强设备维 护， 通过巡检及 点检尽量减少液压 油的泄漏， 但在实 际生产 中， 突发 性的密封损坏或油管破裂无法根本避免， 从 而使液压 油泄漏到轧制油之 中； 采用专 用液压油 ， 例如 轻金属 液压油或无渍液压油 ， 轻金属 液压油也称 白油 ， 它是 一 种分子中碳含量 比较少的矿物油 ， 无渍液压油与工 艺润滑油的相容性 比较好 ， 在保证铝带材表面不产生 油斑 的情况下 ， 允许其在 工艺润滑油 中 的含量达到 1 5 ％ 。这两种专用液压油的其他物理 、 化学性质类似 于普通液压油 ， 使用它们作为工作介质的液压系统无 需特殊设计或对 已有系统无需作特殊处理。综合前 面的叙述可知 ， 专用液压油仍然可使铝带材表面产生 油斑 ， 只是与普通液压油相 比， 在不产生油斑 的条件 下 ， 允许其泄漏到工艺润滑油 中的量大些 ， 从而使工 艺润滑油 的更换周期得 以延长。在冷轧机液压系统 上使用轧 制油工作 介质 ， 减 少液压油 对轧制油 的污 染 ， 从而降低生产成本和维护量 ， 本文结合轧机维护 实际工作经验 ， 在对轧制油和 N 3 2抗磨液压油理化指 标分析的基础上 ， 探讨在冷轧机液压系统中使用轧制 油介质的可行性及其对系统作必要的改进方法。 表 1 轧制油与 N 3 2抗磨液压油理化性能指标 对比 从 表 1 对 轧 制油 与 N 3 2抗 磨 液压 油理 化 指标 性 能对 比可以看 出， 除粘度指标和闪点相差较大之外 ， 其余指标基本相近 ， 所以主要应从粘度指标及闪点对 液压 系统 的影 响进行 分 析 探讨 ， 并 有 针对 性 的 提 出可 能采 取 的措施 。 5 低压 液压 系统 采用 轧 制油 介质及 相 关改进措施 因低压液压系统在设计 时是按 N 3 2抗磨液压油 考虑 的 ， 系统 泵 、 阀 ， 油 缸 密 封 ， 系 统 散 热 均 采 用 标 准 设计进行的。轧制油与 N 3 2抗磨液压油相 比， 存在粘 度低 ， 泵阀及执行元件易磨损 、 易泄漏 ； 闪点低 ， 易燃 ； 渗透 、 腐蚀能力强等特点。考虑到使用轧制油对液压 系统带来的不利因素和设备改进成本以及设备的正 常生产 ， 不可 能也不易做过 多的改 动， 应 从重点部分 对该系统做以下几个方面的改动 ① 在满足系统使用要求 的前提下 ， 应尽可能降低 2 6 有色金属加工 第 4 1 卷 系统使用压力 ， 以降低泵 阀的泄漏及发热。由于高压 柱塞泵柱塞与缸体间隙相对较小， 在使用低粘度 的工 作介质轧制油时 ， 泄漏量相对较小 ， 可在一定 程度上 减少内泄及发热 ， 同时因工作压力 富余量较大 ， 也可 在实际使用中减少磨损 ， 延长油泵使用寿命。同时应 加强 对泵 吸油 口滤 芯 的检 查更 换 ， 防 止 因滤 芯堵 塞 造 成吸空产生气蚀损坏油泵配流盘。 ② 在将系统工作介质更换为轧制油时 ， 系统泵站 循 环泵 最好选 用离 心泵 或 涡 流泵 ， 离 心 泵和 涡 流 泵 因 腔体内主要旋转部件不与壳体接触 ， 对工作介质的润 滑性能没有过多要求 ， 但泵体密封应选用耐油性好的 氟橡胶。同时在平 时维护 中应加强对循环过滤器滤 芯压差指示器 的检查 ， 在指针指向黄色区域时应及时 将滤芯更换掉 ， 以免循环泵在滤芯堵塞 ， 循环泵压力 达到离心泵或涡流泵额定压力时不再泵 油引起 油泵 温度过 高损 坏或 火灾 。 ③ 将油温报警装置 的报警点下调 到 5 0 ℃ ， 同时 加强对油温的检查 ， 以免油温因冷却 系统冷却效果不 良造成油温过高 ， 增加泵阀泄漏及油雾产生较多而发 生火灾 。 ④ 液压马达要考虑额定工作压力、 排量等参数。 ⑤ 虽然在低压液压系统中使用轧制油后 ， 系统泄 漏对 轧机 冷轧 润滑 轧制 油不 产 生 大 的影 响 ， 但 是 如 果 频繁加入新的不含添加剂的轧制油， 一方面一定数量 的新轧制油会造成轧制油添加剂含量的下降， 对正常 轧制及产 品质量造成影 响， 另一方 面， 新 的轧制油颗 粒物含量较高 ， 会使低压液压系统过滤系统滤芯频繁 堵 塞 ， 增 加 滤 芯 更 换 次 数 。基 于 上 述 2个 方 面 的 考 虑 ， 采取 了从 轧机净油泵 出 口加装一 条专 门的加油 管 ， 在低压系统油箱便于操作的地方安装专 门的过滤 精度 1 0微米的加油过滤器及开关球 阀。 6 使 用轧 制油 介质 的液压 系统 应 注意 的问题 轧制油的开 口闪点 9 0 ％ 比常用的 3 2号液压油 的开 口闪点 1 6 0 o C 低得多， 相对易燃 ， 使用轧制油介 质的液压系统应注意防火 问题。根据车 间设备配置 空间的要求 ， 铝带冷轧机液压系统 的泵站有 的全部安 装 在地 面上 ， 有 的全 部 安 装 在 地 下 室 ， 阀 台一 般 安 装 在轧 机附 近 的地 面上 。 如果 泵 站 和 阀 台安 装 在 地 面 上 ， 则应在泵站上方设置 固定 的二氧化碳灭火喷头 ； 如果 泵站 和 阀 台安 装 在 地 下 室 ， 则 泵 站 电机 ， 电磁 阀 等 电气元件 最好 采用 防爆 型 的 ， 并且 该 地 下室 的通风 和防火措施设计标准应和工艺润滑系统地下 室的一 样。由于轧制油的粘度较小 ， 使用轧制油介质的液压 系统的内泄量肯定多于使用液压油的系统 ， 发热量也 大 ， 因此系统设计时应适 当加 大冷却器 ， 使系统具有 良好的冷却能力。较低的工作温度对 于使用轧制油 介质的液压系统而言是重要 的， 它可以避免产生油蒸 汽 ， 从而提高系统工作 的安全性。轧制油外泄漏虽然 不会污染工艺润滑油 ， 但是泄漏太快会使液压系统需 要频繁补充新油， 这对系统保持清洁度 是不利的， 因 此使用轧制油介质的液压系统仍应重视外泄漏问题。 7 结束语 针对低粘度 、 低 闪点的轧制油介质对液压元件及 系统性能的影响 ， 通过必要 的改进措施 ， 在冷轧机低 压液压系统 中使用低粘度工 作介质一轧制油应该是 可行 的 。某 公 司在 2 0世 纪 8 0年 代 引进 的 1 4 5 0冷 轧 机一 般泵 站 系统 压 力 7 M P a 和 1 6 2 5铝 箔 轧 机 主动 力站 系统压力 1 2 MP a 均使用了轧制油做工作介质。 无论是在延长工艺润滑油的更换周期 ， 提高铝带箔的 表面质量方面 ， 还是在液压 系统 的可靠性方面 ， 均取 得了良好的使用效果。将原设计使用的 N 3 2抗磨液 压油用 MO A一 9 0轧制油来替代 ， 运行情况 良好 ， 目前 正在对该系统进行进一步完善 ， 以提高系统运行 的稳 定性和可靠性。 参 考文 献 [ 1 ] 盛敬超． 液压液体力学[ M] ． 北京 机械工业 出版社 ， 1 9 8 0 [ 2] 成 大龙． 机械设计手册 第 四卷 [ M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 2 f 3] P a r k e r 公 司． 泵 、 阀 、 电子技术 ， 成套设备样本f z] ． p a r k e r 1 9 9 9 Rol l i n g 0i l Ap pl i c a t i on i n t h e Hy dr a u l i c Sy s t e m o f Co l d Ro l l i n g Mi l l 页 第 下 l言 n ， m m m H 3 0 有色金属 加工 第 4 1 卷 序号 缺陷名称 形成原因 预防措施 6 ③ 模具使用后没及时保养 ， 模 具表面有 凹凸物 ； ④ 工装老化 、 变形掉铁 ； ⑤ 挤压温度高 ， 模具变形 ； ⑥ 毛坯周转 时磕碰 。 拉伸成品划痕 ① 拉 伸模具没及时保养 ， 模具表面有异物 ； ② 工装、 辅助设备不匹配 ， 刮碰制品； ③ 制品毛坯存放时 间过长 ， 制品表面尘土在模具表面堆积 ④ 拉伸过程 中， 铜屑或异物进入模具 表面。 ④ 定期检查工装 、 模具按使 用寿命要求主动更换 ； ⑤ 合理控制挤压温度和速度 ； ⑥ 定期检测挤压轮和靴座是否在一个 中心线上 ， 避免 堵头与挤压 轮发生摩擦 ； ⑦ 毛坯周转距离尽可能的短 ， 避免滚动。 拉伸 ① 拉伸模具使用后要 及时维护保养 ； ② 定期检 修拉 伸 设 备及 工装 、 工 具 ， 始 终保 持 良好 状态 ； ③尽可能减小在制 品库存 ， 缩短周转 时问 ； ④在拉伸设备头部做好 防护措施 ， 避免铜 屑或其它 肄 物进入拉伸模具表面。 4 结语 以上是连续挤压生产铜母线 、 异型铜排时经常遇 到的一些质量问题 ， 通过借鉴他人 的经验和 自身的实 践 ， 总结了上述 内容。希望 我们共 同努力 ， 使连 续挤 压这个新兴产业得到更广泛的发展。 参 考文 献 2 0 0 8年 中国铜加工技术 与应用论文集。 An a l y s i s o f De f e c t s f or Co n t i n u ou s E x t r u d e d Co p p e r Bu s b a r a n d Sp e c i a l s h a p e d Co pp e r Ba r JI A Ba o l i n T i a n j i n R u i l i n E l e c t r i c C o ．， L t d， T i a n j i n ， 3 0 0 3 0 8， C h i n a Abst r ac tThis ar t icl e an alyz es i n det ai l t he var ious def ec t s f or c ont i nuou s e xt r ude d c opper bu s bar an d t h e s pecialsha ped c o p p e r b a r a n d i n t r o d u c e s t h e e ff e c t i v e s o l v i n g me a s u r e s t o i mp r o v e t h e p r o d u c t s q u a l it y ． Ke y wor d sc o n t i n u o u s e x t r u s io n； c o p p e r b a r ； p r e v e n t iv e me a s u r e 上接第 2 6页 Ab s t r a c t T h i p a p e r a n a l y z e s t h e k e r o s e n e r o l l i n g o j I o n t h e h y d r a u l ic c o mp o n e n t s a n d h y d r a u l ic s y s t e m p e rf o r ma n c e h a s b e e n a n a ly z e d i n t h e a r t i c l e ．A p p l ic a t i o n f e a s i b i li t y o f t h e r o l l i n g o i l k e r o s e n e i n h y d r a u l ic s y s t e m o f a l u mi n u m 。 P c o ld r o l 1 i g m川 h a s b e e n c o n s i d e r e d． I t i n t r o d u c e s t h e u s e o f r o l l i n g oil i n t h e h y d r a u l ic s y s t e m a n d p r e c a u t i o n K e y wor d sRo l l in g o i l ； L o w p r e s s u r e h y d r a u l ic s y s t e m ； L e a k i n g