铝带、箔冷轧机组设备漏油分析与防治

2015-09-19肖磊胡东方胡清波

有色金属加工 2015年1期

肖磊，胡东方，胡清波

(1.河南科技大学，河南洛阳471000;2.中色科技股份有限公司，河南洛阳471039)

铝带、箔冷轧机组设备在生产过程中发生漏油是时有发生的事情，漏油不仅造成大量油品浪费、引起环境污染，还会导致设备故障、轧制产品质量问题，进而影响生产率。导致漏油产生的因素很多，要解决设备漏油的难题，需要准确分析各类润滑油的介质特性，辨识机组设备可能的漏油点，进而从设备设计、维护和使用等方面采取对策以解决问题。

1 铝带冷轧机组主要润滑油介质特性

1.1 轧制油

冷轧机机组轧制基础油为煤油，加入改善润滑性能、抗泡沫、抗氧化的添加剂酯和醇等，具有较好的稳定性。煤油介质广泛应用于各种规格铝带、箔冷轧轧制过程，其主要作用是润滑和冷却，即在轧辊和带材之间形成一层坚固的油膜，有效防止产生干摩擦、粘辊现象，提高带材表面质量，并带走轧制过程中产生的大量热量，冷却带材和轧辊。为保证轧制油的性能，其粘度要比液压油、稀油的粘度低很多。轧制油中如漏入过多的液压油或齿轮润滑油，会导致轧制油粘度偏大，轧制时容易打滑，且导致带材退火后其表面留下油斑。因此，在轧机使用过程中应尽可能避免发生此类情况。冷轧轧制油的闪点在70～120℃之间，轧制油漏油容易导致着火，也应尽可能避免发生。

1.2 液压油

轧机设备液压缸常用介质为N32号抗磨液压油，密度 0.8g/cm3，运动粘度 29.8 ～ 35.2mm2/s，油液工作温度35～55℃，油液要求清洁度NAS1638 7～9级，对于精度控制要求更高的压上油缸及正负弯辊缸，油液清洁度要求更高需达NAS1638 5～6级。液压系统在整个机组中主要起着能量传递、系统润滑、防腐、防锈和冷却的作用。

1.3 齿轮润滑油

工业用极压齿轮润滑油具有极佳的耐热及抗氧化稳定性，在严苛的操作负荷下具有极佳的抗磨损性能，起到润滑和冷却的作用，实现齿面、轴承等的润滑，同时，带走润滑件运动过程中所产生的热量，从而达到降低温度、保护润滑件和延长其寿命的作用。因此广泛应用于普通轴承及抗磨轴承、重负荷工业齿轮组合的润滑。

2 漏油点分析

机组流体相关设备可分为工艺润滑系统、液压系统、稀油润滑系统及油气润滑系统。

(1)工艺润滑系统。工作介质主要是轧制油，用于轧辊的润滑和冷却以及控制轧辊辊形。泵站上主要漏油点有法兰、密封、泵体、冷却器、阀件、油箱、管路焊缝及接头。板式过滤机上主要漏油点有焊缝、接头、软管、滤箱之间，另外中间管路也存在大量螺纹连接的接头漏点;

(2)液压系统。工作介质为N32号抗磨液压油，漏油点主要有高压液压系统、辅助液压系统、弯辊平衡液压系统、开卷对中系统等系统中的油箱、泵站、冷却器、阀件、法兰、管路焊缝及接头、仪表、以及对应的涨缩缸、回转接头、压上油缸、普通标准液压缸等;

(3)稀油润滑系统。包括稀油站，用于轧机主传动减速箱、开卷机减速箱、卷取机减速箱的冷却和润滑。工作介质为N220－N320极压齿轮工业润滑油，漏油点主要有泵站、稀油管路、油流指示器;

(4)油气润滑系统。用于轧辊、入口展平辊、夹送辊下辊、板型辊、偏导辊、熨平辊等轴承的润滑，主要漏油点有管路、接头、轴承座密封等。图1为油气润滑管路。

图1 油气润滑管路Fig1 Oil-air lubrication system tubing

3 影响密封性能的因素分析

密封件是液压缸、旋转轴、液压管路上不可或缺的元件，按功用分旋转密封和液压密封;按材质分主要有聚氨酯液压密封、橡胶密封、聚四氟乙烯密封等。影响密封性能的主要因素有以下几点:

(1)运动速度。运动速度过低(＜0.03m/s)时，要考虑设备运行的平稳性和是否出现“爬行”现象。运动速度过高(＞0.08m/s)时，其润滑作用的油膜可能被破坏，油封得不到很好的润滑而摩擦发热，导致寿命大大降低。因此设计者在选用密封的时候，要结合其工作速度参考样本选用合适的密封件;

(2)温度。低温和高温都会影响密封件的性能。低温会使橡胶材料变硬、变脆，金属材料可能会收缩，因此易选用橡胶外包密封;高温会使润滑油消耗加快，严重时造成润滑不良，高温场合需选硅橡胶或氟橡胶材料;

(3)压力。在无压力情况下，一般密封都能持续工作且保持很好的密封效果。在有压力情况下，即使低的压力，普通密封因受压，摩擦产生热积聚而快速损耗，此时应选用耐压油封，必要时，应增加耐压挡圈;

(4)润滑。如果温度和运动速度增加，密封与轴之间的润滑油膜会变薄且被破坏。多数应用场合，润滑油到达油封前，油封区域会出现短暂的润滑油稀少或无润滑油，此种情况若持续时间较长，会导致油封损坏;

(5)密封介质。应选择与密封介质相容的密封材料，此外部分润滑油添加剂也会影响密封件的性能。

4 设计、制造、使用过程中漏油问题的防治

设备漏油的原因很多，如设计选型不合理、使用了不合格的液压密封、介质内杂质过多或污染严重、密封安装不当、系统压力过高、焊缝质量差引起渗漏等。因此，在设计、制造、使用过程中要严格遵守机械设备各种设计、操作标准或规范，以确保机组的整体质量。

4.1 采取措施减少振动

通常泵类零部件的振动较大，设计时应尽量设计防振基础，可有效降低泵的噪音和振动，延长泵的使用寿命。根据泵的安装方式，安装在基础之上的可使用橡胶防振器，在泵机组底座下设置型钢机座并采用锚固式连接，型钢机座与橡胶防振器之间应用螺栓(加设弹簧垫圈)固定;安装在电机上的可采用进出口加防振接头或防振软管，可有效降振防噪。

4.2 密封件的设计选择

系统漏油很大程度上是密封导致的，密封件选择不当易导致密封失效，因此选择合适的密封件是解决因密封问题导致系统漏油的关键。系统的工况不尽相同，需选择正确的密封件类型，除考虑工况参数(如速度、温度、系统压力和使用介质)外，还应考虑系统负载循环、使用寿命、对密封性和低摩擦的要求以及密封件的性价比。

(1)根据密封腔体压力，确定密封结构采用平衡型或非平衡型，单端面或双端面等;

(2)根据工作速度，确定采用旋转式或静止式，流体动压式或非接触型;

(3)根据温度及流体性质，确定摩擦副和辅助密封材料，并正确选择润滑、冲洗、保温、冷却等机械密封循环保护系统等;

(4)根据安装密封的有效空间，确定采用多弹簧、单弹簧或波形弹簧，内装式或外装式;

(5)综合工况的各种因素，选择合适材质的密封件。密封性能的优劣很大程度上取决于密封材料的性能。目前，国内外使用的密封材料主要有橡胶、塑料、复合材料、纤维和金属等。冷轧机组工艺润滑采用煤油基轧制油的，因煤油具有较强的硬化作用和渗透性，为了保证密封件的使用寿命和可靠性，故使用煤油介质的密封件，如蝶阀、管接头、法兰等一般用耐煤油性能较好的丁腈橡胶、氟橡胶材质，丁腈橡胶标识“NBR”，氟橡胶代号为“X7”，标识“VITON”。冷轧机组的高压液压系统中，油封和尘封件一般采用聚氨酯材料，其具有良好的机械性能、优异的耐磨性能和极好的耐油性能。

4.3 密封件安装

密封圈安装时，如不慎被花键、螺纹划伤就会造成漏油，因此，当密封圈需要通过花键、螺纹等有尖角部位时，应使用引导工具，避开尖角部位。装配时尽量不使用螺丝刀等工具，否则易划伤工件及密封，还会使密封扭曲。装配时还应注意密封件方向的正确性，如果装反，不仅起不到密封作用还会引起漏油。

4.4 焊缝

各类油箱体使用时大多放在地下室，安装后检修极为不便，因此油箱体焊缝防渗漏显得极为重要。常用的渗漏检测方法为:制造检验阶段在箱体外侧所有焊缝上刷白粉水，待干后在箱体内部每10min刷上足够量的煤油，连刷3次，最后一次刷完等待30min后观察箱体焊缝外侧有无渗漏，无油斑则为检验合格。其他部位的焊缝漏油现象相对较少，但质量也应严格把关。

4.5 配管

管路配置管夹应按照压力匹配选用，管路拐弯处应设置管夹，其它配管要求应严格按照国家标准执行。通常，国内设备的管路是布置在地沟内，管路上接头处的漏油不易及时发现。在空间允许情况下，可将管路设置在易观察位置如悬在半空，这样如有渗漏，容易发现;或者除两端连接以外中间管路均采用封闭形式，尽可能不设置管接头，此种方法漏油点少，便于维修，对防治中间管路漏油效果明显。