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鋼廠冷軋平整機滾動軸承工作時發熱問題的解決
2009-10-13
作者：徐根元 華 杰
摘要：普遍認為進口設備價格高、故障率低、維修周期長、使用壽命長、生產可靠性高、安全性好，但是實際生產中進口設備也會經常出故障、經常停機維修、影響生產的連續性和可靠性。國內某大型不銹鋼廠冷軋分廠進口平整機在生產運行時由于軸承溫度太高平整力只能達到要求的3/4、轉速只能達到要求的2/3的情況下滾動軸承溫度還在90℃以上運行，幾乎每8h換下一根軋輥進行維修并換潤滑脂，這些故障是由于潤滑不良引起的，進口設備也會采用“尚可”級潤滑材料，后改用優化油品后平整機滾動軸承運轉溫度下降到了45℃左右。
關鍵詞： 潤滑故障； 滾動軸承； 潤滑劑； 優化油品
1 概述
某世界級特大型不銹鋼廠冷軋分廠從歐洲先進國家引進的板材冷軋生產線，自2002年安裝投產后現存在如下問題：
①不銹鋼冷軋分廠薄板軋制生產線Z后一道工藝之平整機軋輥軸承溫度高達90℃以上；
②平整壓力生產要求為800t，實際使用只能達到600t；
③軋輥轉速生產要求為240r/min，實際使用只能達到160 r/min；
④軋制不銹鋼薄板線速度生產要求為600m/min，實際使用只能達到400 m/min；
⑤重達10t以上的軋輥平均每8h拆卸維修更換潤滑油脂一次，還要經常上外圓磨床磨削平整面至鏡面，定期還要換軸承，維修工作量非常繁重，維修費用很大，工人勞動強度也很大，勞命傷財！否則薄板會由于軸承磨損發熱振動引起平整度差而產生廢品；
⑥總之這臺平整機是在嚴重帶病工作，且不斷有嚴重化傾向。
2 制定或推薦用油的潤滑問題
機器用潤滑材料可分四個等級：(a)劣質、(b)尚可、(c)優良、(d)Z佳。而不少機器制造商在出廠說明書里制定或推薦的往往是“尚可”級，因為他們深知用“劣質”時機器運轉不久便損壞，對他的品牌名聲不利。反之用(c)、(d)二級因潤滑劑過分好、機器壽命太長對他們生意不利，Z理想當然首選(b)級“尚可”，即機器在保質期內潤滑劑“尚可”，過了保質期機器壞了或有故障了，客戶又要向他們買新的配件或新機器。本文介紹的某大型不銹鋼冷軋生產線進口平整機潤滑問題便是典型的“尚可”級案例。通過“潤滑優化”處理已徹底解決了由于潤滑問題而產生的一些列故障。
3 技術分析
該不銹鋼冷軋生產線的平整機制造商說明書推薦用在軋輥滾動軸承上的潤滑脂牌號為德國進口價格不菲的潤滑脂（詳細技術參數參數見附表），由表內數據可見屬尚可級，平整機有關技術參數如下：
軋輥總長；4725mm
軋輥有效長：1400mm
軋輥Z大直徑：φ860mm
軋輥Z小直徑：φ795mm
軋輥主軸承尺寸：500×720×530mm （4只）
軋制板材每卷重；25t（產品平均重）
軋制板材尺寸：0.3，0.5……1.5×1000，1219，1230（厚×寬mm）
軋制材質：ATST 430（材質有時會變動）
軋制軸承Z大DN值：240×610﹦146400
解決軸承發熱問題，按常規的做法是每當軸承溫度過高時往往采取“一吹、二冷、三改造”的辦法，即一是用壓縮空氣或鼓風機吹冷，二是通水進行冷卻，三是進行所謂改造，加裝大油箱將軸承部分原用脂潤滑改用油潤滑屬半冷卻半潤滑狀態，很明顯這些都是治標不治本的笨辦法，是典型不運用摩擦學和不重視潤滑技術來解決問題的方法，要真正從潤滑技術著手，改變“尚可”的潤滑材料，選用優化油品進行潤滑優化才是根治潤滑故障的Z根本的方法！也是這次徹底解決潤滑問題的關鍵所在：就是說雖潤滑問題表現在五個方面，但個問題是根本問題，真所謂“潤滑是關鍵，關鍵在潤滑”！因此可肯定該平整機軋輥軸承長期處在90℃高溫下運行是產生其它四個問題的根源。
4 問題的解決
我們對洋設備原說明書指定用油脂進行分析對比、質疑和否定。認為說明書指定用油脂屬于“尚可”級，然后根據冷軋平整機的工況選用合適的優化油品，脂的規格不變還是2#脂，但品質從“尚可”級提高至“優化”級（詳細技術參數見附表），經過大量對比、篩選Z后確定的2#脂，多方面技術指標遠遠好于原來說明書指定的“尚可”級脂，這樣很可能使不銹鋼冷軋生產線之平整機軋輥軸承的滾柱、滾道和保持架之間因潤滑良好而使軸承運轉溫度大大下降，其它四個問題也會隨之迎刃而解。在事后的實踐中也確定證明了這是正確的、可行的。
在次使用時，加入新脂后在相同的工況下運行軸承溫度僅45℃，這樣顯然達到了預期的效果。由于軸承溫度下降導致機器運行平穩，軋輥維修周期原來平均8h更換一次現在延長到7天更換一次（此時潤滑脂和滾動軸承還很好，是由于其他原因需要更換），是原來的21倍，其余的三個問題：軋制壓力、軋輥轉速及不銹鋼薄板線速度均達到生產所需要的要求，現在已經過長時間運行考驗證明原來幾個問題已全部圓滿解決，且成果明顯而又穩定的。由于運轉平穩耗電量同比下降10％左右，這樣真正做到了節能降耗，因耗脂量下降舊脂排放大大減少也有利于環保。
5 結束語
①這次解決潤滑故障是摩擦學潤滑技術應用方面又一典型案列，不論從減少大型滾動軸承的進口，延長零部件壽命減少維修費用，維修工時的節約，減少停工搶修時間，減少工人的勞動強度，提高生產效率，節約用電，減少舊脂排放而有利于環保工作等方面均有明顯效果。更可喜的還有推廣價值，僅該冷軋分廠內就還有同類4臺機器可推廣，還有其他一些設備運轉時發熱的軸承都可推廣應用。
②為今后不要迷信先進的“洋技術”及“洋設備”開了個先例，以后若再遇類似問題時只要從摩擦學理論出發認清“尚可”的情況就可識破這些潤滑疑難問題，其他一些故障問題也往往會“迎刃而解”，當然 “潤滑”并不是萬能的，但不考慮“潤滑技術”是萬萬不能的，因為“設備故障有70％左右與潤滑不良有關”。
③用油成本、維修成本、零部件成本、設備使用成本等綜合成本大幅降低，我們這次選用的“優化”級潤滑脂的單價僅是原用“尚可”級潤滑脂的1.27倍（即高出27％左右），但所創造效益是：
a) 用油量減少21倍、廢油處置減少21倍；
b) 軸承壽命延長5～10倍（進口軸承約4萬元一個，每根軋輥有4個）；
c) 軋輥至少減少磨削10～21倍、壽命至少延長10～21倍（10多噸重的鏡面軋輥約20萬元一根）；
d) 勞動力減少21倍（磨床工1個，維修工8個）；
e) 換軋輥所需的停機停產損失。
可見折算為經濟效益非常可觀，降低的綜合經濟成本是油脂單價增加的上千倍甚至上萬倍。
④目前機器設備的用戶們總是有種傳統的老觀念：即凡是說明書指定和推薦用的潤滑劑一定是正確的，說明書規定幾乎成了法律，不能更改，這對推廣“優化”潤滑技術、鏟除“尚可”級落后的潤滑技術、開展節能環保技術均是個極大阻力，也是一只兇惡的“攔路虎”，希望有關這方面技術人員看了本文后有所觸動！
參考文獻
1 趙國通. 潤滑優化工作在工業節能節材中的應用—理念和實踐、現狀和希望[A].摩擦學工程科技論壇—潤滑應用技術論文集[C]，中國工程院，2004：1-4.
2 魏志延.價格與成本—談“潤滑優化”給企業帶來的經濟效益[A]. 摩擦學工程科技論壇—潤滑應用技術論文集[C]，中國工程院，2004：239.
3 謝泉，顧軍慧.潤滑油品研究與應用指南(第二版)[M].北京：中國石化出版社，2007年2月.
附表： 二種不同的2#潤滑脂技術指標和應用情況對比表
關鍵詞： 潤滑故障； 滾動軸承； 潤滑劑； 優化油品
1 概述
某世界級特大型不銹鋼廠冷軋分廠從歐洲先進國家引進的板材冷軋生產線，自2002年安裝投產后現存在如下問題：
①不銹鋼冷軋分廠薄板軋制生產線Z后一道工藝之平整機軋輥軸承溫度高達90℃以上；
②平整壓力生產要求為800t，實際使用只能達到600t；
③軋輥轉速生產要求為240r/min，實際使用只能達到160 r/min；
④軋制不銹鋼薄板線速度生產要求為600m/min，實際使用只能達到400 m/min；
⑤重達10t以上的軋輥平均每8h拆卸維修更換潤滑油脂一次，還要經常上外圓磨床磨削平整面至鏡面，定期還要換軸承，維修工作量非常繁重，維修費用很大，工人勞動強度也很大，勞命傷財！否則薄板會由于軸承磨損發熱振動引起平整度差而產生廢品；
⑥總之這臺平整機是在嚴重帶病工作，且不斷有嚴重化傾向。
2 制定或推薦用油的潤滑問題
機器用潤滑材料可分四個等級：(a)劣質、(b)尚可、(c)優良、(d)Z佳。而不少機器制造商在出廠說明書里制定或推薦的往往是“尚可”級，因為他們深知用“劣質”時機器運轉不久便損壞，對他的品牌名聲不利。反之用(c)、(d)二級因潤滑劑過分好、機器壽命太長對他們生意不利，Z理想當然首選(b)級“尚可”，即機器在保質期內潤滑劑“尚可”，過了保質期機器壞了或有故障了，客戶又要向他們買新的配件或新機器。本文介紹的某大型不銹鋼冷軋生產線進口平整機潤滑問題便是典型的“尚可”級案例。通過“潤滑優化”處理已徹底解決了由于潤滑問題而產生的一些列故障。
3 技術分析
該不銹鋼冷軋生產線的平整機制造商說明書推薦用在軋輥滾動軸承上的潤滑脂牌號為德國進口價格不菲的潤滑脂（詳細技術參數參數見附表），由表內數據可見屬尚可級，平整機有關技術參數如下：
軋輥總長；4725mm
軋輥有效長：1400mm
軋輥Z大直徑：φ860mm
軋輥Z小直徑：φ795mm
軋輥主軸承尺寸：500×720×530mm （4只）
軋制板材每卷重；25t（產品平均重）
軋制板材尺寸：0.3，0.5……1.5×1000，1219，1230（厚×寬mm）
軋制材質：ATST 430（材質有時會變動）
軋制軸承Z大DN值：240×610﹦146400
解決軸承發熱問題，按常規的做法是每當軸承溫度過高時往往采取“一吹、二冷、三改造”的辦法，即一是用壓縮空氣或鼓風機吹冷，二是通水進行冷卻，三是進行所謂改造，加裝大油箱將軸承部分原用脂潤滑改用油潤滑屬半冷卻半潤滑狀態，很明顯這些都是治標不治本的笨辦法，是典型不運用摩擦學和不重視潤滑技術來解決問題的方法，要真正從潤滑技術著手，改變“尚可”的潤滑材料，選用優化油品進行潤滑優化才是根治潤滑故障的Z根本的方法！也是這次徹底解決潤滑問題的關鍵所在：就是說雖潤滑問題表現在五個方面，但個問題是根本問題，真所謂“潤滑是關鍵，關鍵在潤滑”！因此可肯定該平整機軋輥軸承長期處在90℃高溫下運行是產生其它四個問題的根源。
4 問題的解決
我們對洋設備原說明書指定用油脂進行分析對比、質疑和否定。認為說明書指定用油脂屬于“尚可”級，然后根據冷軋平整機的工況選用合適的優化油品，脂的規格不變還是2#脂，但品質從“尚可”級提高至“優化”級（詳細技術參數見附表），經過大量對比、篩選Z后確定的2#脂，多方面技術指標遠遠好于原來說明書指定的“尚可”級脂，這樣很可能使不銹鋼冷軋生產線之平整機軋輥軸承的滾柱、滾道和保持架之間因潤滑良好而使軸承運轉溫度大大下降，其它四個問題也會隨之迎刃而解。在事后的實踐中也確定證明了這是正確的、可行的。
在次使用時，加入新脂后在相同的工況下運行軸承溫度僅45℃，這樣顯然達到了預期的效果。由于軸承溫度下降導致機器運行平穩，軋輥維修周期原來平均8h更換一次現在延長到7天更換一次（此時潤滑脂和滾動軸承還很好，是由于其他原因需要更換），是原來的21倍，其余的三個問題：軋制壓力、軋輥轉速及不銹鋼薄板線速度均達到生產所需要的要求，現在已經過長時間運行考驗證明原來幾個問題已全部圓滿解決，且成果明顯而又穩定的。由于運轉平穩耗電量同比下降10％左右，這樣真正做到了節能降耗，因耗脂量下降舊脂排放大大減少也有利于環保。
5 結束語
①這次解決潤滑故障是摩擦學潤滑技術應用方面又一典型案列，不論從減少大型滾動軸承的進口，延長零部件壽命減少維修費用，維修工時的節約，減少停工搶修時間，減少工人的勞動強度，提高生產效率，節約用電，減少舊脂排放而有利于環保工作等方面均有明顯效果。更可喜的還有推廣價值，僅該冷軋分廠內就還有同類4臺機器可推廣，還有其他一些設備運轉時發熱的軸承都可推廣應用。
②為今后不要迷信先進的“洋技術”及“洋設備”開了個先例，以后若再遇類似問題時只要從摩擦學理論出發認清“尚可”的情況就可識破這些潤滑疑難問題，其他一些故障問題也往往會“迎刃而解”，當然 “潤滑”并不是萬能的，但不考慮“潤滑技術”是萬萬不能的，因為“設備故障有70％左右與潤滑不良有關”。
③用油成本、維修成本、零部件成本、設備使用成本等綜合成本大幅降低，我們這次選用的“優化”級潤滑脂的單價僅是原用“尚可”級潤滑脂的1.27倍（即高出27％左右），但所創造效益是：
a) 用油量減少21倍、廢油處置減少21倍；
b) 軸承壽命延長5～10倍（進口軸承約4萬元一個，每根軋輥有4個）；
c) 軋輥至少減少磨削10～21倍、壽命至少延長10～21倍（10多噸重的鏡面軋輥約20萬元一根）；
d) 勞動力減少21倍（磨床工1個，維修工8個）；
e) 換軋輥所需的停機停產損失。
可見折算為經濟效益非常可觀，降低的綜合經濟成本是油脂單價增加的上千倍甚至上萬倍。
④目前機器設備的用戶們總是有種傳統的老觀念：即凡是說明書指定和推薦用的潤滑劑一定是正確的，說明書規定幾乎成了法律，不能更改，這對推廣“優化”潤滑技術、鏟除“尚可”級落后的潤滑技術、開展節能環保技術均是個極大阻力，也是一只兇惡的“攔路虎”，希望有關這方面技術人員看了本文后有所觸動！
參考文獻
1 趙國通. 潤滑優化工作在工業節能節材中的應用—理念和實踐、現狀和希望[A].摩擦學工程科技論壇—潤滑應用技術論文集[C]，中國工程院，2004：1-4.
2 魏志延.價格與成本—談“潤滑優化”給企業帶來的經濟效益[A]. 摩擦學工程科技論壇—潤滑應用技術論文集[C]，中國工程院，2004：239.
3 謝泉，顧軍慧.潤滑油品研究與應用指南(第二版)[M].北京：中國石化出版社，2007年2月.
附表： 二種不同的2#潤滑脂技術指標和應用情況對比表
對此表中列出的技術指標和應用情況，“優化”油脂明顯比原“尚可”油脂優越得多。
作者簡介:
1、徐根元——上海元泰潤滑應用技術研究所，所長；高級工程師
2、華 杰——上海耀誠華潤滑技術研究所，所長；碩士，高級工程師
作者簡介:
1、徐根元——上海元泰潤滑應用技術研究所，所長；高級工程師
2、華 杰——上海耀誠華潤滑技術研究所，所長；碩士，高級工程師
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