冷床辊道轴承方式改造

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0.前言

莱钢大H型钢生产线是十五技改的标志性项目，是国内第二条大H型钢生产线，2005年9月开始热负荷试车。主体设备全部从德国西马克公司引进，是目前国内最先进的一条H型钢生产线，具有轧制工艺精度高，自动化控制水平先进等特点，能生产世界上最大规格的H型钢。在现场的使用过程中，出现故障较多的是冷床输入辊道，由于所处环境恶劣，导致原有的甘油故障率高，经常出现辊道轴承研死现象，并且脂大量溢出，导致了多次设备火灾事故，因此急需通过技术改造，改进设备方式，提高轴承的使用寿命，杜绝消防隐患。

1.辊道简介

冷床输入的辊道共计30根，长度1.3米，采用的轴承为WC22222系列的滚动轴承。在正常生产中，轧件经过精轧机后需要切头，这时会停留在冷床输入辊道上大约20秒钟时间，轧件温度在800℃左右，由于生产节奏较快，导致此处轧件停留时间较多，原系统使用的甘油，由于所处环境持续高温，导致大面积管路内的甘油被高温辐射导致碳结，经常性出现油路不通，轴承研死的现象，严重时每周均会更换10多个轴承，并且从轴承座端盖处经常溢出甘油，如果清理不及时，会引发火灾，有重大消防隐患。

2.系统的使用要求

2.1系统工作介质需采用高粘度油

由于此处的轴承处于重载低速的工况下，为了在转动表面之间建立起稳固的油膜层以避免金属表面直接接触，因此，必须采用高粘度的油做为剂。

2.2系统工作状态应进行实时监测

由于工况恶劣，许多点不仅所处位置十分偏僻，并且所处温度高，在正常轧钢状态下，维护人员很难接近并进行检查，因此系统的监控功能，故障报警系统就显得尤为重要，以便出现故障时维修人员能够立即找出问题所在。

2.3系统能在恶劣工况下长时间不间断运转

在机组运行状态下，如果轴承座内出现异常，由于安全及生产等多方面的因素，维护人员不可能对故障现场开展及时的维修活动，因此要求系统即使在比较恶劣的工况下也能保证稳定可靠的长期运转，保证效果。

2.4系统溢出的介质不会出现火灾

原系统由于轴承座内油脂外溢，堆积较多，在高温的环境下，即使氧化铁皮掉落在上面也会出现火源，由于环境恶劣，无法及时进行清理，因此出现了多次火灾，烧坏了线路，出现重大设备停机。新改进的系统应减少油的排放，避免因油出现火灾隐患。

3.现场改造方案

我们通过技术研究分析，发现甘油方式不适用于此环境，它的弊端较多，急需更改新的方式，为此厂成立了专门的加热炉辊道研讨课题小组，通过查阅和检索各种方式的资料，并从网上收集了国内外各大钢厂系统的使用情况，将其与甘油系统进行了比较，发现油气方式应更加适合于冷床输入辊道轴承，最终确定采用油气方式，并实施了此项目。在冷床输入辊道附近安装了一套油气站室，在主管道处安装了5个分配器，每个分配器均为5出口，为加强管路的弯曲，断裂性能，将管路由原来的铜管改造为不锈钢管，为了减少轴承摩擦力，减少消防隐患，油由壳牌爱万力EP2脂改用壳牌460号可耐压油。

4.油气工作原理及改造方案

4.1油气的基本原理

将单独供送的油和压缩空气进行混合，并形成紊流状的油气混合流后再供送到点，这个过程就是油气。图1为油气流形成的示意图，单相流体油和单相流体压缩空气混和后形成了两相油气混合流，两相油气混合流中油和压缩空气并不真正融合，而是在压缩空气的流动作用下带动油沿管道内壁不断地螺旋状流动并形成一层连续油膜，最后以精细的连续油滴方式喷到点。

在图中可以看出，油气管中油的流动速度和压缩空气的流动速度相差很大，油的流速远远小于压缩空气流速，并且从油气管中出来的油和压缩空气也是分离的。在油气管道中，由于压缩空气的作用，起初油是以较大的颗粒呈间断状地粘附在管道内壁，当压缩空气快速流动时，油滴也随之低速缓慢移动并逐渐被压缩空气吹散变薄，在行将到达管道末端时，原先是间断地粘附在管壁四周的油滴以波浪形油膜的形式形成了连续油膜，被压缩空气以精细的连续油滴喷入点。的机理是只要在作相对运动的摩擦面之间建立一层薄薄的油膜，只要这层油膜足够稳固，有足够的承载能力以防止摩擦面之间直接接触，那么作用也就建立起来了。

4.2新系统工作原理

系统的工作原理如下：

油气系统与主机联动，主机启动系统就进入自动工作状态，此时二位二通电磁阀常闭，打开压缩空气经处理后一路直接与两个油气分站的空气进口连接，另一路经油雾器控制气动泵工作携带油雾的压缩空气可使气动泵的气动活塞得到有效的，由气动泵排出的油先进入带有接近开关的递进式分配器，主分配器油被主分配器定量分配后，与压缩空气混合后形成油气流，分成多路呈液体油膜涡漩式沿管壁分别输送到辊道油气分配部分的第一级油气分配器，油气流再均匀地分成5路进入轴承座内，确保轴承得到有效地。如果气动泵或递进式分配器发生故障，接近开关将得不到正常的信号，在达到预调的监控时间时会发出报警信号。

4.3控制系统

本系统采用的是PLC液晶操作面板系列：它主要用于信号量较多输入输出点达数十个或数百个的场合，可以显示系统的各种设定参数及运行状态，可以对系统进行多种模式，的操作并修改系统参数，出现故障时能提示故障所在及诊断处理方法，并记录故障类型及发生时间，及时提醒维修人员进行故障检测与处理。

在油气系统中有三种介质：即油，气和油气系统，与之相对应有三个检测部分即供油，供气及油气输送部分得检测装置。当系统中部分设备的运行状态出现了故障，能及时发出故障信号，避免出现严重的后果。这套油气系统能确保对三种介质的状态都进行监视。

对油的监视液位开关能监视油箱液位，确保液位过低时系统停止运行，递进式分配器的接近开关可以监视递进式分配器本身及其上游的供油部件，如泵等工作有否故障，整个供油过程是否正常。

对气的监视为一个或数个压力开关监视压缩空气的压力状况。

对油气的监控是油气流量装置，它不仅监控油气流量的最小值，还监控油气流量的最大值。当油气流量低于设定值时报警，油气流量过低意味着油气流动速度过慢或停止，剂无法被正常供送到点，而油气流量高于某个设定值时，进行报警提示，由维修钳工对油气管道破损或泄漏进行维修。

5.油气效果分析

5.1持续有效的

上图为供油量Q，轴承温度t和摩擦NR三者之间的关系曲线，从图中可以看出，供油量，轴承温度和摩擦并不是呈正比关系的，当供油量增大到一定程度时，轴承温度呈下降趋势，在这条温度曲线中部温度值是最高的，因为此时供油量还没有大到足以降低轴承温度的地步，相反由于多余的液体摩擦而产生了热量，而随着供油量的增大轴承摩擦也增大，而两条曲线的最低点恰好是供油量最小的时候，这也是油气的最佳区域，因此油气用最小的供油量却能达到降低轴承温度和减少轴承摩擦的良好效果，实现了剂100%被利用。

5.2节能降耗

油气不仅能大量节约油，而且可以保证有效，这种少油比起多油不仅不会影响油膜的形成，反倒能够降低滚动摩擦损失，从下图中可以看出在同样的转速下，少油比多油的动摩擦力矩要小得多，很明显油量不能过小，否则会影响油膜的形成，容易发生磨损和烧伤，但油量过大同样有害，会增大动摩擦力矩，使轴承发热加快，所以使用较少的油量便会得到较好的效果，这不仅减少了油品的耗用量，还提高了轴承的质量，所以显得经济实惠，安全可靠。

5.3降低轴承的温度

油气中的压缩空气是一种“天然”的冷却剂，由于压缩空气可以在轴承座内保持一定的正压，而轴承座内的正压和供送入轴承座的压缩空气压力之间有一个大的压差，这一较大的压差所起的作用就是冷却轴承，而且是持续不断地冷却，因此通过压缩空气的溢出带走了大量的热量，轴承可维持低温运行，在冷床输入辊道上经过使用后检测表明，采用油气后，这些部位的轴承温度可降低90℃-230℃是现实可行的，同时压缩空气通入轴承座并从轴承座中溢出，也增强了轴承座的密封性能，因为压缩空气可使轴承座内保持0.3-0.8bar的正压，使外来的水，氧化铁皮及其它粉尘，脏物无法侵入轴承座危害轴承。

5.4监控手段完善，机电一体化程度高

在油气系统中，带液晶显示器的操作面板可以实现就地远程测试等多个模式的操作，并能完整显示系统的运行状态和故障信息等，系统还可向控制系统提供各种显示监视和联锁信号，因此油气系统机电一体化程度要比甘油系统高。

5.5减少排放量，杜绝消防隐患

在油气系统的使用中可以发现，轴承座溢出的油为极少量的液态油，而不是固态的脂，不会堆积在轴承座地步，也不会因为清理不及时出现火灾险情。在现场使用过程中，还未出现过一次火灾事故，由此杜绝了火灾隐患。

6.结束语

大H型钢生产线冷床输入辊道自使用了油气后，延长了轴承的使用寿命，遏制了轴承的损坏；剂的消耗大大减小，工人劳动强度和维修成本随之大幅度减少，成效显著；设备运行稳定，设备的停机率逐渐消失，为生产顺行奠定了基石，经济效益巨大。