04 轧制油与润滑管理

轧制油与润滑管理

> 本文基于Achenbach《铝轧机技术》(Aluminium Rolling Mill Technology, 2002)整理，仅引用原文内容。
> 来源：Achenbach, Aluminium Rolling Mill Technology, 2002, Ch.4-5

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1. 轧制油的功能与要求

1.1 轧制油的四大功能 (p.68)

原文明确列出轧制油（Rolling Oil / Roll Coolant）在轧制过程中必须承担的四项功能：

功能	英文术语	说明
辊系冷却	Roll cooling	温度稳定化（temperature stabilisation）
分区冷却	Zone cooling	温度分布控制（temperature distribution）
润滑	Lubrication	摩擦控制（friction control）
清洁	Cleaning	带材和辊面清洁

1.2 轧制油的供应要求 (p.68)

为满足上述功能，轧制油必须达到以下供应条件：

冷却或加热至预设温度（cooled or heated to a preset temperature）
以恒定预设压力供应（supplied at a constant preset pressure）
过滤至最大可接受污染水平（filtered to a maximum acceptable contamination level）
补充至固定液位（added to a fixed level）

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2. 轧制油系统设计

2.1 轧制油循环系统 (p.68-69)

原文描述了完整的轧制油循环系统（Fig. 59），包含以下核心组件：

喷射梁（Spray bars）：将轧制油送入辊缝
过滤器（Filter）：去除污染物
助滤剂箱（Bodyfeed tank）：提供过滤助剂
阻火器（Fire trap）：安全装置
压力/旁通调节（Pressure/bypass regulation）：维持恒定压力
加热器（Heater）：温度控制
主油箱（Main tank）：储油
冷却器（Cooler）：温度控制
过滤泵（Filter pumps）：驱动过滤循环
轧制油泵（Rolling oil pumps）：驱动主循环

原文特别指出，油箱容积要求：”冷却液油箱容积必须至少为每分钟冷却液流量的15倍，且油箱必须分为两个腔室，分别用于脏油和净油。”（p.69）

2.2 温度控制 (p.69)

原文描述了轧制油温度控制的两种方式：

全流量冷却（Full-flow rolling oil cooling）：通过热交换器实现
分区连续加热（Part-flow continuous heating）：为特定区域提供更高温度的轧制油

现代系统还包含”精密的旁通压力控制系统，以保证即使在自动板形控制系统要求的高流量变化下也能实现最小压降”（p.69）。

2.3 添加剂补充 (p.69)

原文提到，”向整个系统中循环的轧制油连续补充添加剂正变得越来越普遍”（p.69）。

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3. 轧制油的选择

3.1 油品类型 (p.68)

原文在Chapter 5开篇提到，高速铝带和箔材轧制需要大量使用以下类型的轧制油：

煤油（Kerosene）
正构石蜡（Normal paraffin）
水基冷却液（Water-based coolants）

3.2 轧制油的质量要求 (p.69)

原文指出，轧制油必须满足质量控制要求，包括：

过滤精度达到0.5 µm（p.70）
电导率监测用于质量检测和防静电火灾（p.70）
通过蒸馏再生可恢复与新轧制油相同的润滑和冷却特性（p.73）

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4. 润滑机理

4.1 润滑与板形控制的关系 (p.42, 62-63)

原文将润滑功能与板形控制紧密关联。辊冷却系统”对良好的带材板形控制至关重要”（p.42）。冷却喷射控制是”唯一点对点可调的控制方式”，其特点是：

对辊缝中润滑条件有快速影响
对整体热辊形有长期影响

高级冷却控制系统”整合带材和辊缝的完整板形和热图像”，可在最大板形误差时以最大冷却液量响应，或以恒定冷却液量运行以均衡带材温度（p.63）。

4.2 油膜厚度控制

原文虽未单独设立”油膜厚度控制”章节，但在多处涉及油膜相关技术：

喷射梁分区控制（p.63）：

喷射梁区域间距为26 mm和52 mm，与板形测量辊布局一致
带有可轴向横移喷射梁的新系统在带材边缘设有可移动喷嘴
可实现对辊缝润滑条件的精确局部控制

热喷射技术（p.63）：

在带材边缘线外部设置”热喷射”（hot sprays）
从外部向边缘区域传递热量
防止”四分之一波浪”（quarter buckles）

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5. 喷射系统设计

5.1 喷射梁配置 (p.42, 63)

原文描述了喷射梁在轧机中的安装位置和设计：

入口侧喷射梁（Fig. 36）：

安装在入口装置模块的前端
通过集成通道获得大量轧制油供应
“这些喷射梁是辊冷却系统的一部分，对良好的带材板形控制至关重要”（p.42）

出口侧喷射梁（Fig. 55）：

标准区域间距：26 mm和52 mm
新型设计：可轴向横移的喷射梁，在带材边缘设有可移动喷嘴

5.2 喷射系统与板形控制的集成 (p.62-63)

在板形控制系统的四个环路中，冷却喷射控制承担第四环路——”所有其他局部误差”的校正。

原文描述了两种冷却控制哲学：

局部校正模式：简单系统仅包含单一控制算法，用于校正局部板形缺陷
综合优化模式：高级系统整合完整的板形和热图像，允许系统在最大板形误差时以最大冷却液量响应，或以恒定冷却液量运行以均衡带材温度——”后一种方法提供更好的离线板形结果”（p.63）

原文特别指出，根据26 mm边缘区域精确板形测量的逻辑，”唯一能控制这种情况的执行器是冷却喷射控制，前提是它能精确调节到边缘”（p.63）。

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6. 过滤与净化系统

6.1 机械过滤 (p.70-72)

过滤精度要求：
原文指出，现代水平板式过滤器（horizontal plate filters）提供的过滤精度为0.5 µm，这代表了”技术水平”（state of the art）。

过滤设备：
原文描述了水平板式过滤器的结构特点（Fig. 60, 62）：

每个过滤器堆栈最多24块板和一个液压关闭缸
每个过滤器最多可配备三个堆栈
新型流线优化过滤板增加了过滤面积
轧制油供回管路机械连接到过滤板上，无需软管

过滤能力：
“每分钟数千升轧制油的微过滤——比冷却液系统的最大流量多10%的容量——只有使用预涂过滤器才有可能实现。在过去30年中，水平板式过滤器已被证明是该任务的最佳解决方案。”（p.69）

自动清洗：
“24小时后的自动清洗循环是正常的”（p.70）。PLC（可编程逻辑控制器）优化轧制油流量和添加剂供给。

质量监测：
原文介绍了一种新型电导率传感器（Fig. 61），可提供”必要的过滤控制输入，以及防止由静电引起的火灾危害的安全报警”（p.70）。

6.2 过滤残渣的生态处理 (p.72)

原文描述了含油过滤残渣的处理方案：

滤网回卷装置（Fig. 63）：

过滤网和过滤残渣以不同方式排出和收集
为滤助剂干燥系统中的脱油处理做准备

滤助剂干燥系统（Fig. 64）：

采用真空干燥工艺
工艺流程：填充（Filling）→ 冷凝器（Condenser）→ 干燥器（Dryer）→ 真空（Vacuum）→ 排出（Discharge）→ 冷凝油（Condensed oil）
“以前被认为是含油危险废物的过滤残渣，经系统处理后可以简单地处置”（p.72）

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7. 轧制油的热再生（蒸馏）

7.1 污染来源 (p.73)

原文指出，以下类型的轧制油污染无法通过机械过滤去除：

自然老化产物：轧制油在辊缝中受到机械和热应力后的自然老化
裂解产物：热裂解产生的副产物
外来油（Tramp oils）：来自液压油或轴承润滑剂的污染

原文指出，这些污染的可见结果是”带材表面的污渍或退火斑点”（p.73）。

7.2 蒸馏再生系统 (p.73)

原文明确建议：”与倾倒整批轧制油相比，使用蒸馏系统进行再生在经济和生态上都更好。在蒸馏系统中再生的轧制油具有与新轧制油相同的润滑和冷却特性。”（p.73）

蒸馏系统特点（Fig. 65）：

基于真空蒸馏工艺（vacuum distillation process）
仅需电力和饱和蒸汽作为消耗品
输出为清洁轧制油和1%至5%的残渣物
投资回收期：通常不到两年

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8. 油雾收集与排气净化

8.1 油雾收集系统 (p.74-76)

原文指出，”轧机，特别是高速轧机，在运行过程中会产生油雾”（p.74）。为提供最佳操作条件和更好的工作环境，需要系统化的油雾收集方案。

油雾收集系统组件（Fig. 66-69）：

组件	功能
精确发生点收集	在油雾产生的精确位置收集
低矮型油雾罩	可旋转、横移或吊装移除，便于轧机维护
预定优化气流	轧机内部的空气流动优化
推/拉气流系统	最小化空气体积
气帘	入口和出口侧的空气幕
机壳封闭	前后侧的机壳封闭（Fig. 68）
排气再循环	用于工厂供暖节能（Fig. 69）

原文总结了油雾收集系统的节能效果：”在轧机设计中系统地应用所有这些组件，结合油雾排气净化系统，可将油雾收集系统的总能耗降低至少50%。”（p.76）

8.2 排气净化系统 (p.77-79)

吸收工艺（Absorption process）：
原文指出，”通过吸收进行轧机排气净化于1974年发明（Fig. 70）。在过去20年中，全球已有近100套系统投入运行，该技术已发展到满足全球任何清洁空气法案或最严格的欧洲政府法规的标准。”（p.77）

工艺步骤（p.77-78）：

吸收：在填充塔吸收器（packed bed scrubber）中进行，洗涤油从顶部进入，含轧制油的油雾从底部吹入。逆流流动确保最大吸收时间，保证最清洁的排气。

解吸（Desorption）：洗涤油和轧制油的混合物被泵入系统的解吸部分（Fig. 71），在真空下低温蒸馏。洗涤油在闭环中泵回储罐和吸收器。

集成蒸馏：集成的蒸馏单元根据轧制过程的质量要求提供回收的轧制油，”包括在轧机关机期间清洁受污染轧制油的选项”（p.78）。

8.3 三重闭环系统 (p.79)

原文描述了排气净化过程的三个闭环（Fig. 72），”由于这些闭环，不存在健康和安全风险”：

闭环	流程	说明
第1闭环	空气循环	环境清洁空气→进入轧机区域→被碳氢化合物油雾污染→在吸收器中净化→部分排入大气，部分返回轧机区域
第2闭环	洗涤油循环	清洁洗涤油→进入吸收器→被轧制油污染→在蒸馏单元中净化→返回吸收器
第3闭环	轧制油回收	轧制过程中蒸发的轧制油→通过排气净化过程净化→返回轧机轧制油系统

原文总结道：”现代油雾排气净化系统满足轧制厂的所有环境保护法规，保护宝贵的化石资源，节约能源，并在合理时间内收回投资；它们是轧机安装的组成部分。”（p.79）

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9. 轧制油管理的关键数据

9.1 系统设计参数汇总

根据原文内容，整理轧制油系统的关键设计参数：

参数	要求	来源页码
油箱容积	≥ 15倍每分钟冷却液流量	p.69
油箱结构	分为脏油和净油两个腔室	p.69
过滤精度	0.5 µm	p.70
过滤能力	比最大流量多10%	p.69
自动清洗周期	24小时	p.70
过滤器配置	每堆栈最多24板，最多3堆栈	p.71
蒸馏残渣率	1%至5%	p.73
蒸馏回收期	不到两年	p.73
油雾净化节能	≥ 50%	p.76

9.2 轧制油系统组件清单

组件	功能	图号
喷射梁	将轧制油送入辊缝	Fig. 36, 55
水平板式过滤器	0.5 µm精度机械过滤	Fig. 60, 62
电导率传感器	油品质量监测和防静电	Fig. 61
滤网回卷装置	过滤残渣排出	Fig. 63
滤助剂干燥系统	真空脱油处理	Fig. 64
蒸馏再生系统	热再生受污染轧制油	Fig. 65
油雾罩	油雾收集	Fig. 67
吸收式排气净化系统	排气清洁	Fig. 70, 71

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10. 总结

Achenbach原文系统描述了铝轧机轧制油与润滑管理的完整技术体系。其核心要点包括：

轧制油四大功能：辊系冷却、分区冷却、润滑、清洁，所有功能需在恒定温度、压力和清洁度条件下供应；
油箱设计要求容积≥15倍每分钟流量，分脏油/净油两腔室；
机械过滤采用水平板式过滤器，精度达0.5 µm，24小时自动清洗循环；
热再生采用真空蒸馏工艺，可恢复轧制油至新品水平，投资回收期不到两年；
喷射系统采用26 mm/52 mm分区设计，可轴向横移喷射梁实现边缘精确控制；
油雾管理采用推/拉气流系统和气帘，结合吸收式排气净化系统，实现三重闭环运行；
排气净化采用吸收-解吸-蒸馏工艺，保护环境的同时回收有价值的轧制油。

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