冶金設(shè)備潤(rùn)滑脂選型分析

1、冶金設(shè)備潤(rùn)滑脂選型分析陳朝武（中國(guó)石油化工股份有限公司潤(rùn)滑油重慶分公司重慶400039）摘要：介紹了潤(rùn)滑脂的基本概念以及負(fù)荷、溫度、速度、加脂方式等因素對(duì)冶金設(shè)備潤(rùn)滑 脂選型的影響。關(guān)鍵詞：冶金設(shè)備；潤(rùn)滑脂；選型1引言現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)大型成套設(shè)備多，自動(dòng)化程度高，連續(xù)作業(yè)，其工作特點(diǎn)一般是面臨高溫、 高壓、重負(fù)荷、粉塵、水等“五毒工況”設(shè)備潤(rùn)滑尤為重要，主要有干油潤(rùn)滑和油氣潤(rùn)滑 兩種方式，此外還有少數(shù)設(shè)備采用自潤(rùn)滑軸承。以干油潤(rùn)滑為例，目前廣泛使用的潤(rùn)滑脂是：極壓鋰基脂、二硫化鉬鋰基脂、極壓復(fù)合 鋰基脂、聚脲基脂、復(fù)合磺酸鈣基脂，基礎(chǔ)油則主要以礦物油為主，合成潤(rùn)滑脂的使用總量 較小，但比例不斷增大

2、。2潤(rùn)滑脂選型2. 1潤(rùn)滑脂基本指標(biāo)錐入度：衡量潤(rùn)滑脂軟硬程度的指標(biāo)，也是潤(rùn)滑脂稠度分類的依據(jù)，它是指在規(guī)定的負(fù) 荷、時(shí)間和溫度條件下錐體落入試樣的深度。其單位以0. 1mm表示。錐入度值越大，表 示潤(rùn)滑脂越軟，反之就越硬。潤(rùn)滑油脂稠度等級(jí)見表1。錐入度國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T26991，其等效采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/DIS2173。對(duì)于樣品數(shù)量較少，或者價(jià)格非常昂貴的潤(rùn)滑脂，可以檢測(cè)1/4錐入度以減少樣品消耗。 標(biāo)準(zhǔn)錐入度=3. 75X 1/4錐入度+24滴點(diǎn)：潤(rùn)滑脂隨溫度的升高而變軟，當(dāng)?shù)蜗碌谝坏我簯B(tài) 時(shí)的溫度點(diǎn)就是潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)，單位。C。一般來說，潤(rùn)滑脂的滴點(diǎn)越高，使用溫度也越高， 但使用溫度應(yīng)至少

3、低于潤(rùn)滑脂滴點(diǎn)20C30C。需要指出的是，無機(jī)稠化劑一般沒有滴點(diǎn)， 膨潤(rùn)土、硅膠潤(rùn)滑脂的使用高溫主要取決于表面活性劑和基礎(chǔ)油，一般可以用在150C以上。選擇潤(rùn)滑脂，首先要考慮使用目的是減摩、防護(hù)還是密封。如石油鋼管螺紋脂、高溫絲 扣防粘劑，主要起防護(hù)、密封作用，應(yīng)選用對(duì)應(yīng)的專用脂。存在漏油情況的單體減速機(jī)，可 選擇半流體齒輪脂以防止泄漏（不推薦使用鋰基脂+稀油混合）。選擇潤(rùn)滑脂需要考慮設(shè)備負(fù) 荷、溫度、速度、環(huán)境、加脂方式等因素。2. 2負(fù)荷對(duì)于重負(fù)荷設(shè)備，必須關(guān)注潤(rùn)滑脂的極壓潤(rùn)滑性能，說明潤(rùn)滑脂極壓潤(rùn)滑性能的最常見 指標(biāo)就是四球試驗(yàn)數(shù)據(jù)，有三個(gè)數(shù)據(jù)：最大無卡咬負(fù)荷PB：此指標(biāo)測(cè)量值越高，說明

4、潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑性能越好；最大燒結(jié)負(fù)荷PD:燒結(jié)負(fù)荷越高，說明潤(rùn)滑脂的極壓負(fù)荷能力越高；磨斑直徑d磨跡越小，說明潤(rùn)滑脂的抗磨損能力、潤(rùn)滑性越好。目前常用的潤(rùn)滑脂，除了通用鋰基脂外，都具有較好的極壓性能。重負(fù)荷設(shè)備，應(yīng)選擇 基礎(chǔ)油粘度高、稠化劑含量高的潤(rùn)滑脂。負(fù)荷特別大時(shí)，如混料機(jī)、回轉(zhuǎn)窯開式齒輪，應(yīng)注 意選擇加有極壓添加劑或填料（二硫化鉬、石墨）的開式齒輪潤(rùn)滑脂。燒結(jié)機(jī)滑道屬于滑動(dòng)摩 擦，其摩擦系數(shù)大于軸承的滾動(dòng)摩擦，應(yīng)選擇極壓性較好的潤(rùn)滑脂以減少滑道磨損。軋輥軸 承負(fù)荷很大，咬鋼時(shí)還承受沖擊負(fù)荷，一般要求潤(rùn)滑脂的PD值達(dá)到3000N以上效果較好。 2. 3溫度潤(rùn)滑脂的使用溫度上限應(yīng)低于滴點(diǎn)20C3

5、0C，以鋰基脂為例（通用鋰、極壓鋰、二硫化鉬鋰），其滴 點(diǎn)在180C左右，建議最高使用溫度不超過120 C，因?yàn)槌^120 C，鋰基脂變稀易流失， 造成耗量增大。極壓復(fù)合鋰基脂可以用到150C180C,脲基脂的滴點(diǎn)達(dá)到270C以上，可 以用于200C左右的咼溫場(chǎng)合。對(duì)于處于室外的設(shè)備，如果溫度低于一20C，就要使用合成潤(rùn)滑脂。研究表明，溫度每升高10C15C，脂的氧化速度便增加1倍，見圖1。所以，軸承溫 度每升高10C，加脂周期應(yīng)縮短一半。o o & 4 2圖1衛(wèi)崖對(duì)潤(rùn)期脂氧化速率的異晌另外，少數(shù)設(shè)備潤(rùn)滑要求達(dá)到300C以上高溫，這種情況可選擇特種高溫脂，如7025 高溫脂，采用無機(jī)稠化劑稠化

6、合成基礎(chǔ)油，并添加固體填料石墨（325C以上氧化，550C開 始劇烈氧化，被認(rèn)為室溫到538C都有效）。2. 4速度五種脂的試驗(yàn)表明：軸承轉(zhuǎn)速增加2000r/min,軸承壽命減少一半。軸承壽命與轉(zhuǎn)速的 關(guān)系可用下列公式計(jì)算。lgLs=3. 730. 00016n實(shí)踐中，一般根據(jù)軸承DN值來選擇潤(rùn)滑脂，D表示軸承直徑（單位mm，當(dāng)直徑大于65 時(shí)，取內(nèi)、外徑平均值），N表示轉(zhuǎn)速（r/min）。礦物潤(rùn)滑脂，適應(yīng)的DN值極限是300，000 左右，合成潤(rùn)滑脂則可以達(dá)到 100萬以上。以400kW三相異步電機(jī)為例，軸承型號(hào) 6222（d=110，D=200，則D =155），轉(zhuǎn)速2975r/min,則

7、Dn值是46萬，一般的鋰基脂無法 滿足要求，可選擇合成潤(rùn)滑脂如7019 1極壓高溫潤(rùn)滑脂或7008航空潤(rùn)滑脂，加脂周期達(dá) 一年以上。2. 5環(huán)境潤(rùn)滑脂具有良好的密封能力，外界雜質(zhì)不易進(jìn)入軸承，但是，水對(duì)潤(rùn)滑脂的影響較大。 潤(rùn)滑脂的抗水性測(cè)試方法是SH/T0109： 204軸承裝滿潤(rùn)滑脂，以600r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，用 38C或79C的水噴淋，測(cè)定60min內(nèi)被水沖掉的潤(rùn)滑脂質(zhì)量百分比。鈉基脂抗水性差，鋰 基脂良好，抗水性35%，脲基脂的抗水性13%,復(fù)合磺酸鈣基脂抗水性最好，小于1%, 所以，軋輥軸承廣泛選用脲基脂和復(fù)合磺酸鈣基脂。2. 6加脂方式鋼廠設(shè)備多采用集中潤(rùn)滑，如燒結(jié)機(jī)、連鑄機(jī)等，

8、常使用的牌號(hào)是0、1號(hào)；手動(dòng)油槍 加脂多采用2、3號(hào)。對(duì)于軋輥軸承來說，加脂方式對(duì)潤(rùn)滑脂選型特別重要。大多數(shù)軋鋼生產(chǎn)線是在軋輥下線 時(shí)填充潤(rùn)滑脂，在線工作時(shí)沒有補(bǔ)加，加脂間隔長(zhǎng)，特別是粗軋機(jī)，可能達(dá)到10天以上才 下線，應(yīng)選擇質(zhì)量等級(jí)較好的潤(rùn)滑脂如脲基脂、復(fù)合磺酸鈣基脂，以滿足長(zhǎng)周期、重負(fù)荷、 抗水淋的需求。對(duì)于設(shè)有在線補(bǔ)充潤(rùn)滑脂的軋輥軸承，使用普通潤(rùn)滑脂亦能滿足使用要求。如唐山某鋼 廠1450熱軋，在線每間隔4小時(shí)補(bǔ)充一次鋰基脂，效果良好，但是潤(rùn)滑脂耗量較大。另外，在使用潤(rùn)滑脂過程中，可能會(huì)涉及不同型號(hào)潤(rùn)滑脂混用。表2是常用潤(rùn)滑脂的相 容性，可供參考。對(duì)于集中潤(rùn)滑來說，屬于頂置置拠新脂頂出舊

9、脂)，且加脂周期較短，可 降低混用的負(fù)面影響。綜上所述，潤(rùn)滑脂的選型與設(shè)備工況息息相關(guān)，只有準(zhǔn)確的了解設(shè)備工況，才能合理選 脂，下面舉例設(shè)備選脂。燒結(jié)機(jī)滑道一般采用集中潤(rùn)滑，運(yùn)行速度1. 24m/min，是平面滑動(dòng)摩擦，運(yùn)行阻力 大，應(yīng)選擇極壓性好的潤(rùn)滑脂；其次受熱輻射，溫度較高，從機(jī)頭到機(jī)尾，滑道溫度可達(dá) 120 C200 C，要求潤(rùn)滑脂滿足200 C高溫下不分解、不流失、不結(jié)焦；燒結(jié)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程 中,滑道內(nèi)側(cè)因抽風(fēng)作用形成1020kpa的負(fù)壓，要求潤(rùn)滑脂具有良好的密封性能，以減少 漏風(fēng)。所以，燒結(jié)機(jī)滑道的潤(rùn)滑，應(yīng)選用極壓性、耐高溫性、密封性較好的潤(rùn)滑脂，脲基脂 是不錯(cuò)的選擇。3合成潤(rùn)滑脂的

10、應(yīng)用據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004年以前，每萬噸鋼的潤(rùn)滑油消耗量大約是8t,至I2010年已經(jīng)減少到4t 左右。說明鋼鐵企業(yè)的潤(rùn)管理水平有很大提高，跑冒滴漏減少；另一方面，高性能合成潤(rùn)滑 油脂的使用份額增大，換油周期延長(zhǎng)，也減少了油脂消耗。對(duì)于合成油脂來說，基礎(chǔ)油主要 是合成烴(PAO)、聚醚(PAG)、酯類油和硅油，以滿足特殊設(shè)備的極高溫、極低溫、加脂周 期長(zhǎng)等要求。如長(zhǎng)城7029D高溫潤(rùn)滑脂、70191極壓高溫脂，均采用合成基礎(chǔ)油，在耐高 溫、抗結(jié)焦、加脂周期長(zhǎng)等方面表現(xiàn)優(yōu)異。應(yīng)用案例1：江蘇某鋼廠1700熱軋生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為450萬t/年。有三座全燃 煤氣步進(jìn)式加熱爐，采用直接熱裝技術(shù)，共有14

11、0余組輥道。加熱爐前最高環(huán)境溫度700C， 實(shí)測(cè)軸承溫度最高可達(dá)200C以上。前期使用某進(jìn)口潤(rùn)滑脂，國(guó)產(chǎn)化后使用長(zhǎng)城7029D高溫潤(rùn)滑脂，加脂周期35天，效果不錯(cuò)。應(yīng)用案例2：唐山某鋼鐵公司煉鋼廠，兩流板坯連鑄機(jī)，產(chǎn)量100萬t/年。共600余潤(rùn) 滑點(diǎn)，快臺(tái)和扇形17段使用SKF軸承，實(shí)測(cè)軸承溫度200，水平段和冷床使用國(guó)產(chǎn)軸 承，實(shí)測(cè)溫度120C。原設(shè)計(jì)有集中干油潤(rùn)滑站，后來由于種種原因，取消了集中潤(rùn)滑站， 改為移動(dòng)干油泵人工加脂，23天加脂一次。先后試過鋰基脂、脲基脂，滿足不了長(zhǎng)周期 使用要求，造成軸承頻繁損壞。從2009年開始使用7029D潤(rùn)滑脂，加脂周期達(dá)到3天，沒 有出現(xiàn)油脂板結(jié)、堵塞現(xiàn)象。扇形段消耗減少37%，平均壽命延長(zhǎng)58%，僅設(shè)備整備成本 節(jié)省120萬元/年以上。應(yīng)用案例3：四川某鋼廠有2條棒材生產(chǎn)線，軋機(jī)均為國(guó)產(chǎn)，一棒軋機(jī)生產(chǎn)速度為 15. 2m/s，月生產(chǎn)能力12萬t；二棒軋機(jī)月生產(chǎn)能力14萬t；軋輥軸承采用下線手工加脂方 式潤(rùn)滑，選用了性能好的合成潤(rùn)滑脂：7019 1極壓高溫潤(rùn)滑脂。軸承使用壽命粗軋23 月，中軋