热轧工艺润滑

热轧工艺润滑技术

（一）工艺润滑机理及应用

1前言

热轧工艺润滑技术1957首先在美国获得成功应用，板带热轧机上的运用已有较长的历史，日本应用该技术已超过30年，宝钢1580mm,2050mm热轧在90年代已应用此技术。采用热轧润滑技术，不仅可以降低能耗，提高生产率，降低轧辊成本和改善带钢表面质量，而且可使带钢的晶粒组织得以改善，使之具有理想的深冲性能。随着产品品种扩大,用户对产品要求提高,短流程连铸连轧工艺的发展以及市场对厚度小于1mm热轧带钢需求的增加，热轧润滑技术已引起广泛注意并得到普遍应用。目前，随着高速钢轧辊的使用，热轧润滑技术更显得重要。实践证明，如果采用高速钢轧辊，在同样条件下，轧制力有所增加；欲减少轧制力，热轧润滑是最有效的手段。

在日本，欧洲等多家工厂正在研究热轧润滑的生产应用。在欧洲，世界上轧制润滑油生产的主要厂商正与钢厂合作研究“高速钢轧辊和热轧工艺润滑”这一课题。

2热轧工艺润滑机理及作用

2.1 热轧工艺润滑机理

热轧工艺润滑是一个动态过程，在变形区高温，高压，高速状态下润滑油所起的变化难以实验模拟，其中一种意见认为热轧时，在辊缝中严酷的工作条件下，轧辊表面极易磨损，因而导致表面产生凹

坑和麻点；而凹坑和麻点又加剧磨损，造成恶性循环，轧辊因磨损而迅速报废。如果能在轧件进入辊缝之前，在轧件表面喷涂润滑物质，形成润滑膜，尽管这层膜有一小部分可能在进入辊缝前即被高热的轧件烧掉，但大部分还是被咬入辊缝，在工作辊和轧件的接触面上形成一层薄薄的润滑膜。虽然油膜与轧辊的接触时间只有百分之几秒的暂短瞬间，但是油膜在烧掉之前可以起到润滑作用，可减轻轧辊磨损，避免很快出现凹坑和麻点。

由于现代热轧工艺特点是高温，高压，高速，热轧工作辊辊面瞬时温度可达600∽700℃，经冷却散热而稳定在50∽80℃，因此，为适应热轧工艺特点，热轧润滑油应具有以下特性：

（1）具有高极性分子的构成，在轧辊表面有极好的湿润性，可迅速形成均匀的薄层润滑膜，降低摩擦，减少磨损。

（2）润滑膜粘着力强，具有瞬时抗高压能力，可在辊缝中提供稳定而极好的润滑，可防止或减少在工作辊和支撑棍上形成氧化物。

（3）在辊缝中润滑膜可阻止轧辊和轧件的直接接触，避免在高温下轧辊和轧件间形成粘着。

（4）轧机出口带钢上的残余润滑油要在尽可能短的时间内燃烧尽，防止残油遗留在带钢表面上，形成新的污染物。

（5）润滑油有具高的闪点和热分解稳定性。

2.2 热轧工艺润滑的作用

在热轧轧制中应用润滑技术具有明显的优越性：

（1）可降低热轧时轧辊与轧件间的摩擦系数

无润滑时的摩擦系数一般为0.35。采用有效润滑时的摩擦系数可降至0.12。

（2）可降低轧制力，容易轧制薄规格带钢

一般可降低轧制力10％～25％，从而降低了能耗。

（3）可减少轧辊消耗和储备，提高作业率

在热轧条件下，工作辊与带钢和冷却水接触会生成Fe3O4和Fe2O3等硬度很大的氧化物，其粘在轧辊表面，使轧辊生成黑暗色的表面，即黑皮。黑皮是造成轧辊异常磨损的主要原因。采用热轧润滑后，轧辊与轧件之间被一层边界润滑膜隔开，可防止轧辊表面产生黑皮，减少轧辊磨损，延长工作辊的使用周期；可减少换辊时间，提高轧制作业率，减少工作辊储备量。同时也减少了支撑辊的磨损和储备量。

（4）可减少氧化皮压入，改善轧辊表面状态

采用热轧润滑后，由于轧辊与轧件之间被一层润滑膜隔开，防止轧辊表面黑皮产生，因而提高了产品的表面质量，也提高了酸洗效率。

（5）可延长轧制公里数，减少换辊次数，增加作业时间。

3 .热轧工艺润滑出现和应用背景

3.1 热轧轧辊材质的改变及热轧工艺润滑的出现

近年来，市场对热轧板带的质量要求越来越高。为了适应这一需求，生产厂商大力开发新品种，生产特殊钢、高强度钢、易加工钢和极薄带钢等产品，并致力于全面提高板带的行状、尺寸精度和表面质量，因而

出现了HC轧机,PC轧机, CVC轧机等新型轧机。为了提高生产率，出现了连铸连轧、自由规格轧制、粗—精轧连续轧制（无头轧制）、高速连轧等新的轧制方法。随着这些技术和设备的日益成熟和应用范围的扩大，热轧工作辊的工作条件将越来越严酷，而为了保证质量，提高作业率，又要求轧辊耐用，具有长寿命。

为了达到这一要求，人们首先致力于开发新材质的高耐磨轧辊，以延长轧辊使用周期。同时，将减少轧辊磨损、延长其使用寿命的研究作为重点。在这种背景下，热轧润滑得到了日益增多的研究和应用。

精轧机前几架，对于轧辊的耐表面缺陷性能要求很高。在轧制薄规格、超低碳钢等高负荷条件下，轧辊易出现表面缺陷，轧制不锈钢时易出现辊面热粘着。对于精轧机的后几架，轧辊的耐表面缺陷性能最重要。因此，在轧辊材质方面，要进行不断的改进。

到20世纪80年代以前，精轧机组的前几架主要使用高碳镍铬耐磨辊和高铬工作辊。自90年代起，开始使用高速钢轧辊，最近先进的热轧机几乎全部使用高速钢轧辊。精轧机组的后几架，在八九十年代主要是使用高碳镍铬铸铁耐磨辊，目前主要使用高速钢轧辊。粗轧机组的轧辊在要求耐磨、耐表面缺陷的同时，还要求良好的咬入性能。原来以高镍铬锻钢辊为主，近年来也开始试用高速钢轧辊。

到目前为止，对于板带热精制机组，高速钢轧辊具有良好的耐磨、耐表面缺陷及强韧性等优良的综合性能，其使用范围日益扩大。由于其高温硬度、耐磨性、耐表面缺陷及强韧性均很高，轧辊平均寿命是原来

各种材质轧辊的3～7倍，因而可保证轧件的表面质量，提高板厚精度。由于其耐磨性好，可抗局部磨损，便于实现自由规程轧制。而且，使换辊次数减少，作业时间延长，作业率提高，并减少了轧辊消耗和储备。

广泛使用高速钢轧辊，是轧制工具的一个明显的进步。但是，高速钢轧辊也有明显的缺点，即摩擦系数大，辊面凸度难于控制。由于摩擦系数大，则轧制力大，采用高速钢轧辊，在同样条件下，会使轧制力增加10％～20％；欲减少轧制力，保证设备负荷，采用热轧工艺润滑是最有效的手段，如果使用高速钢轧辊，则更需要采用热轧工艺润滑。

3.2 热轧工艺润滑的特殊要求

在热轧工艺润滑的开始阶段，并没有专用的热轧润滑油，只是使用普通矿物油加动物油作为热轧润滑油。而且没有根据不同的轧机、轧件的材质和轧辊材质对润滑油进行选择，而是只要具有良好的给油稳定性、良好的润湿性和附着性即可。

随着轧制技术的进步，轧辊和轧件质量的提高，对热轧润滑油的要求开始细化，并且要求越来越高。自80年代开始，陆续出现了各种性能不同的专用热轧工艺润滑油。如QUAKER公司的N HB–18–H–1,和QUAKER HB–18KT两种油品分别用于精轧前后机架,根据油品不同，被选择用于粗轧、精轧前几架，或是精轧后几架；用于高速轧制，或是高润滑轧制；而且对油的浓度也进行探索，各有不同，2050mm 热轧油的浓度为3%,而1580热轧油的浓度为0.4%,对应于不同的轧辊材质，考虑主要是用于轧制一般钢材时防止热粘着，还是用于轧制不锈钢材时防止