轧制过程摩擦与润滑

1、轧制过程摩擦与润滑1 1 热轧工艺润滑热轧工艺润滑2 2 冷轧工艺润滑冷轧工艺润滑3 3 工艺润滑系统工艺润滑系统4 4 润滑剂的维护与管理润滑剂的维护与管理轧制工艺始于15世纪，首先是冷轧变形抗力很小的金属，如金和铅。16世纪开始轧制窄带，用来制作货币。1728年法国首先使用带孔型的轧辊。但是，约100多年后才轧出较规则的金属棒材。1862年连轧机开始出现在英国的曼彻斯特。18世纪中期，开始热轧较宽的钢板，而薄板热轧未采用润滑油。1892年在建成第一套宽带钢连轧机组。此时用水冷却轧辊，还没有采用工艺润滑：18世纪开始冷轧较宽的铅板和其他有色金属，同时轧制产品的厚度范围也扩大了。直到19世纪才

2、开始使用混合润滑油涂抹轧辊进行润滑。润滑油通常是以矿物油(1860年以后才大量获得)和动、植物油为基础油。随着20世纪冷轧铝板取得显著效果，第一次提出了系统的发展润滑油的任务，对矿物油也提出了更高的要求。为提高润滑效果，往油中添加活性物质。轧制润滑实践的发展直到1930年，使用棕桐油作润滑剂获得优良效果，至今棕桐油仍然被公认为高质量的冷轧润滑剂。由于轧制速度不断提高，轧辊温升增加，迫切要求解决轧辊的冷却问题，因此，出现了兼有润滑和冷却作用的乳化液润滑来代替纯油润滑。热轧工艺润滑始于20世纪30年代。1935年苏联最早在型钢轧机上用牛油、猪油等动物油润滑轧辊。1968年美国钢铁公司大湖分厂在热带

3、轧机采用工艺润滑。后来许多国家在板带、型材轧机上应用工艺润滑获得成功。我国始于1979年，在1700炉卷轧机上取得良好润滑效果。轧制润滑实践的发展1 热轧工艺润滑7.3.1 7.3.1 热轧工艺润滑的作用热轧工艺润滑的作用(1)减少热轧过程轧辊与轧件之间的摩擦系数。不采用热轧工艺润滑后的摩擦系数一般为0.35左右，而采用工艺润滑后的摩擦系数可减小到0.12。(2)降低轧制力。摩擦系数的减小直接导致轧制力的降低，一般可降低轧制力1025，这样不仅可以降低轧制功率，节约能耗，而且更重要的是可以在原有轧机的基础上进行大压下量轧制，有利于轧制薄规格的热轧产品，同时也可以有效地消除轧制过程轧机的振动。(

4、3)减少轧辊消耗，提高作业率。在热轧条件下，工作辊因与冷却水长期接触发生氧化，在其表面生成黑皮，这是造成轧辊异常磨损的主要原因。润滑剂能够阻止轧辊表面黑皮的的产生，进而延长轧辊使用寿命，同时减少换辊次数，提高了轧制生产作业率。7.3.1 7.3.1 热轧工艺润滑的作用热轧工艺润滑的作用(4)改善轧后表面质量。轧辊磨损的降低、氧化皮的减少直接改善了轧后板面质量。另外，工艺润滑对变形区摩擦的调控作用也可以促进轧后板形的提高。轧后表面质量的改善还可以提高热轧板带的酸洗速度，降低酸液捎耗，减少酸洗中金属的损失。(5)改善制品内部组织性能。工艺润滑不仅能够提高轧后制品表面质量，而且还可以使轧后带钢的晶粒

5、组织得到改善，提高其深冲性能。如热轧IF钢时，由于摩擦系数的降低，表层的剪切变形减少，使板厚方向从表层到中心的织构差别减小，有利于织构的增加，从而可提高热轧板的r值。1 热轧工艺润滑1 热轧工艺润滑7.3.2 7.3.2 热轧工艺润滑机理热轧工艺润滑机理到目前为止，世界各国对热轧润滑作用机理的研究远落后于对冷轧润滑的研究，其主要原因是温度的影响。通常热轧润滑剂是以油水混合液的形式被送到轧辊表面的，水是载体，少量的油均匀分散在水中。一般认为，油水混合液的作用过程是水包油相向油包水相的转变过程。在热轧润滑时，变形区也会存在着流体动力润滑。油膜厚度对降低轧制力的实验结果表明，膜厚大于0.5m0.6m

6、时，降低轧制体力的作用将减少。另外热轧润滑易在铸铁轧辊表面形成一层黑皮，这是一种磁性氧化层，也有很好润滑性。还有一种观点认为：在热轧时辊缝中起润滑作用的已不再是润滑油本身，而是其分解产物，其中主要是碳。而在热轧有色金属时由于温度相对较低，当热轧乳化液喷射到轧辊表面上时，乳化液遇高温其稳定状态被破坏，油水分离，油粘附在轧辊表面起润滑作用，水则起冷却作用。乳化液正是提高这种热分离性能来达到润滑一冷却效果的。除了乳化液本身性质外，基础油的强度、添加剂、乳化液中油滴尺寸与分布、乳化液的使用时间都会影响其热分离性，进而影响工艺润滑效果。7.3.3 7.3.3 热轧工艺润滑剂热轧工艺润滑剂1 板带钢热轧润

7、滑剂根据热轧时高温、高压和大量轧辊冷却水喷淋的工作条件下，热轧工艺润滑剂应具备以下基本功能：(1)良好且稳定的润滑性能，能克分降低或调控变形区的摩擦，从而减少轧辊磨损；(2)很好的润湿性和粘附性，能均匀地分散在轧辊表面并牢固地粘附于轧辊表面，抗水淋性好，可以防止或减少在工作辊和支撑辊上形成的氧化物；(3)在高温下有良好的抗氧化性和耐分解性，保证在与轧件接触之前不在轧辊表面燃烧或分解，但是轧机出口带钢上的残余轧制油要在尽可能短的时间内燃烧完全，防止残余轧制油遗留在带钢表面形成新的污染：(4)有良好的抗乳化性和离水展着性；(5)无毒、无味，特别是在热分解中产生的气体也无毒、无味而且燃烧产物进入废水

8、中的残留物也无毒，对环境无污染。1 热轧工艺润滑7.3.3 7.3.3 热轧工艺润滑剂热轧工艺润滑剂1 热轧工艺润滑7.3.3 7.3.3 热轧工艺润滑剂热轧工艺润滑剂2 铝及其合金热轧润滑剂1 热轧工艺润滑7.1.3 7.1.3 铜及其合金热轧润滑剂铜及其合金热轧润滑剂1 热轧工艺润滑7.3.4 7.3.4 热轧工艺润滑效果热轧工艺润滑效果1 工艺润滑对力能参数的影响1 热轧工艺润滑2 工艺润滑对轧辊磨损的影响1 热轧工艺润滑1 热轧工艺润滑7.4.1 7.4.1 冷轧工艺润滑的作用冷轧工艺润滑的作用2 冷轧工艺润滑7.4.1 7.4.1 冷轧工艺润滑的作用冷轧工艺润滑的作用2 冷轧工艺润滑

9、7.4.1 7.4.1 冷轧工艺润滑的作用冷轧工艺润滑的作用2 冷轧工艺润滑7.4.2 7.4.2 冷轧工艺润滑剂冷轧工艺润滑剂鉴于冷轧工艺润滑的重要作用，作为润滑剂除了应具备一般润滑剂的基本功能外，还应满足以下特征要求：(1)润滑性能好，能够有效地降低或调控摩擦系数；(2)冷却能力强，具有较高的导热和传热系数；(3)性能稳定，在高温、高压环境下循环使用不变质润滑效果不变，或者具有较长的使用周期；(4)使用方便，作为油基润滑剂应具有较高的闪点和较低的凝固点，确保使用的安全性和低温时的流动性；(5)作为乳化液应在乳化温度、时间、水质等方面无特殊要求，乳化液管理维护方便破乳方法简单；(6)清净性强

10、，在使用过程中能随时带走轧辊和板带表面的磨削和粉尘，轧后板面无油渍，退火时表面无油斑；(7)防锈性好，能有效地防止与其长期接触的轧机与所轧板带材锈蚀；(8)无毒、无味，排放或者板带材表面残留物符合环保要求；(9)使用的经济性。2 冷轧工艺润滑7.4.2 7.4.2 冷轧工艺润滑剂冷轧工艺润滑剂1 钢铁材料2 冷轧工艺润滑7.4.2 7.4.2 冷轧工艺润滑剂冷轧工艺润滑剂2 冷轧工艺润滑7.4.2 7.4.2 冷轧工艺润滑剂冷轧工艺润滑剂2 冷轧工艺润滑7.4.3 7.4.3 冷轧工艺润滑的应用冷轧工艺润滑的应用1. 酸洗涂油2. 薄板轧制润滑3. 硅钢轧制润滑4. 不锈钢轧制润滑5. 平整用油6. 铝合金轧制润滑7. 铜合金轧制润滑8