저온 환경의 도전: -10°C에서 용접 파이프 밀의 성형 정밀도를 유지하는 방법?

러시아 및 북유럽과 같은 지역에서는 겨울철 기온이 종종 -10°C 이하로 떨어집니다. 극심한 추위는 용접 파이프 밀의 전송 효율을 감소시키고 성형 정밀도의 변동을 유발할 수 있습니다(진원도 오차가 ±0.08mm에서 ±0.15mm로 증가할 수 있음). 이 문제를 해결하기 위해 윤활유 선택 및 모터 예열 시스템에 대한 기술적 수정이 필요하며, 안정적인 생산을 달성하기 위해 재료 과학 및 열역학 원리를 결합해야 합니다.

I. 저온이 밀에 미치는 핵심 영향: 윤활 실패에서 정밀도 편차까지

저온 환경의 주요 과제는 재료의 물리적 특성의 급격한 변화을 기반으로 합니다:

• -10°C에서 일반 광물성 윤활유의 점도는 실온보다 3~5배 증가하여 롤 베어링 및 기어박스와 같은 전송 부품의 저항이 갑자기 증가하고 응답 지연이 0.5초에 달하여 성형 동기화에 직접적인 영향을 미칩니다.

• 저온에서 모터 권선의 절연 저항이 감소하여(F급 절연 재료의 경우 절연 저항이 -10°C에서 100MΩ에서 20MΩ으로 떨어질 수 있음) 최대 시동 전류가 20% 증가하고 제어 시스템에서 오작동을 쉽게 유발합니다.

• 저온에서 강철 스트립의 연성이 5~8% 감소합니다. 성형력이 불안정하면 파이프가 주름지거나 균열이 발생하여 불량률이 8% 이상으로 증가할 수 있습니다.

II. 윤활유 선택: 점도 지수 ≥140은 저온 윤활의 "기준선"입니다

ISO 3448 표준에 따르면, 합성 기어 오일은 저온 환경에 필요하며, 핵심 지표는 다음과 같습니다:

• 점도 지수(VI) ≥140: VI가 높을수록 온도에 따른 점도 변화가 작습니다. 예를 들어, PAO 합성 오일은 -10°C에서 150cSt, 실온(25°C)에서 120cSt의 동점도를 가지며, 점도 변화율은 25%에 불과합니다(일반 광물성 오일의 경우 60%에 비해);

• 유동점 ≤-30°C: 극심한 추위에서도 오일이 고체화되지 않도록 보장하며, 유동점 강하제(예: 폴리메타크릴레이트)를 첨가하여 달성할 수 있습니다;

• 극압 및 내마모성(Timken OK 값 ≥35kg): 저온에서 금속 표면의 오일막이 파괴되기 쉬우므로 황-인 첨가제를 사용하여 화학적 보호막을 형성하고 롤 베어링의 마모를 줄여야 합니다.

III. 모터 예열 시스템 수정: 열역학 원리의 정확한 적용

모터가 -10°C에서 직접 시동하면 권선 온도가 -10°C에서 작동 온도(80°C)까지 상승하는 데 30분이 걸리며, 이 기간 동안 출력 토크 변동이 15%에 달합니다. 수정 계획은 구배 가열 이론을 기반으로 합니다:

• PTC 히터 통합: 12개의 200W PTC 세라믹 히터가 모터 고정자 권선에 내장되어 PLC 제어 "단계별 가열" — 먼저 50% 전력(10분)으로 -2°C까지 가열한 다음 100% 전력(추가 5분)으로 5°C까지 가열하여 절연 저항이 50MΩ 이상으로 회복되도록 합니다;

• 온도 폐쇄 루프 제어: PT100 센서가 모터 하우징 및 권선에 설치되어 온도 차이(≤5°C)를 실시간으로 모니터링하여 국부 과열로 인한 절연 노화를 방지합니다;

• 전송 시스템의 연동 예열: 모터 예열 중 유압 펌프가 롤을 저속(10m/min)으로 아이들링하여 마찰열을 사용하여 윤활유를 데우고, 공식 생산을 위한 "예열 시간"을 15분으로 단축합니다.

데이터 검증: 수정 후 북유럽 공장의 모터 최대 시동 전류가 정격 전류의 5배로 감소했으며(이전에는 7배), 성형 롤 토크 변동은 ±5% 이내로 제어되었으며, φ32mm 파이프의 진원도 오차는 ±0.07mm로 안정화되었습니다.

IV. 시스템 통합 효과: 실험실에서 생산 라인 검증까지

수정 후 러시아 고객 사이트의 ZY32 밀은 -12°C에서 다음을 달성했습니다:

• 윤활유 시스템: -10°C에서 압력 손실이 0.8MPa에서 0.3MPa로 감소했으며, 베어링 온도 상승은 45K로 안정화되었습니다(국제 표준 ≤60K);

• 모터 시스템: 예열 후 첫 시동 성공률 100%, 저온으로 인한 정지 실패 없음;

• 제품 정밀도: 용접 파이프 불량률이 7.2%(수정 전)에서 2.1%로 감소하여 월간 손실을 약 120,000유로 절감했습니다.

저온 환경에서의 정밀 제어는 본질적으로 재료 과학 및 열역학적 설계를 통해 환경 간섭을 상쇄하는 데 의존합니다. 러시아 및 북유럽 시장의 경우, VI≥140의 합성 윤활유와 지능형 예열 시스템을 선택하는 것은 생산에 필수적일 뿐만 아니라 지리적 제한을 극복하기 위한 기술적 경쟁 우위이기도 합니다.

Zhangjiagang Zhongyue Metallurgy Equipment Technology Co., Ltd는 정밀 야금 장비 제조의 선구자입니다. 150개 이상의 연간 생산량을 통해 당사의 고주파 용접 파이프 밀 및 H-빔 라인은 자동차, 의료 및 재생 에너지 산업에 힘을 실어줍니다. R&D 우수성과 고객 중심 혁신에 전념하여 스마트 제조 진화를 전 세계적으로 주도합니다.