冶金設備用潤(rùn)滑脂的現狀(zhuàng)及發展

2014-10-27

王世超
(廈(xià)門洛磯山石油集團有限公(gōng)司)
  摘 要:介紹了冶(yě)金企業連鑄及軋鋼設備在高溫及有水存在的環境下的幾種潤滑脂的應用現狀,並(bìng)對使用(yòng)當中的問(wèn)題及(jí)發展方向進行了探討。
  主題詞:冶金;連鑄;軋鋼;潤滑脂;進展
  1 前言
  在發達國(guó)家,冶金產業一直是潤滑脂用量Z大的產業,在我國也(yě)不例外(wài)。同時,由(yóu)於冶金企業生產流程較長,設備也較為繁(fán)雜,再加上其特殊(shū)的工況條件(jiàn)(高(gāo)溫、多水、多塵、重載),使得其對潤滑脂的要求相當(dāng)嚴苛。關於冶金行業用脂的特征及現(xiàn)狀,筆者曾經在有關文章中作(zuò)過介紹[1,2],在此不詳贅述。以(yǐ)下(xià),僅就冶金行業(yè)用潤滑脂近幾年的發展狀(zhuàng)況及趨勢做(zuò)一探討(tǎo)。
  2 高溫潤滑脂
  近年(nián)來,隨著國外先進設備的大量引進,對潤(rùn)滑脂的(de)要求日漸嚴格(gé)。在高溫潤滑部位,原用的通用鋰基潤滑脂和極壓鋰基潤滑脂已基本被耐溫性能更好的複合鋁(lǚ)、複合鋰以及聚脲脂所取代。就(jiù)以上三種脂的綜合性能來講,無疑是以聚脲脂Z為優良,但因其都具有本身所獨有(yǒu)的優劣點,以後在冶金企業的高溫設備潤滑方麵必將共存一個很長的時期。
  2.1燒結機專用脂(zhī)
  國內冶金企業中,曆來在燒結機上沿用合(hé)成複合鋁基潤滑脂(zhī)。但合成複合鋁基脂在應用中存在致命缺(quē)陷,一是由於本身的硬化造成各種性能(主要是(shì)潤滑性)的大幅度下降;二是由於泵(bèng)送(sòng)性差而使各潤滑點不能得到充分、合理的潤滑。為此,自90年代初起各企(qǐ)業開始嚐(cháng)試使用天然複合鋁基脂。由於該脂具有良好的低溫泵送性、潤滑性及抗水性,加之本身無硬化,因此在應用中(zhōng)取得了較為滿意(yì)的結果。在此基礎上,本公司(sī)開發出了價格低廉,且綜合性能比複合鋁基脂更為優越的聚脲型燒結機專用脂,該脂在抗磨損性(xìng)、密封性等各方麵(miàn)均有了更大提高(gāo),經在承(chéng)鋼、宣鋼等(děng)單位應用證(zhèng)明,該脂能(néng)更(gèng)為有效地延長滑道與軸承(chéng)的使用壽命,降低燒結機的有(yǒu)害漏風(fēng)率和綜合能耗指(zhǐ)標,取得了相當(dāng)滿意的應用效果。表(biǎo)1所列出的(de)即是聚脲型燒結機脂的技術條件。
表1 燒結機專(zhuān)用聚脲脂質量指標
  2.2連鑄機用潤滑脂
  在連(lián)鑄設備(bèi)中,采用脂潤滑的有鋼(gāng)包(bāo)回轉台(tái)、結晶器、引錠(dìng)杆、二冷區夾輥及側導輥(gǔn)、拉(lā)矯(jiǎo)機、傳(chuán)送輥道及切割機等部位,這些(xiē)部位共使用內徑為50-150mm的自動調心滾動軸承300-400個,軸承受表麵溫度高達800℃以上的鑄坯的輻射熱及傳導熱,每小時幾(jǐ)百乃至上千立方米的冷(lěng)卻水以及大量氧化鱗皮及塵埃侵入的影響,潤滑條件非常惡劣。同時,導輥部位(wèi)由於鋼的自重及(jí)矯直過程還需承受相當(dāng)的負(fù)荷。
  近年來(lái),連鑄設備用(yòng)脂已基本完成了由極壓(yā)鋰基脂、通用鋰基脂向複合皂基脂的轉化過(guò)程。也正如筆者以(yǐ)前所論述的[1]那樣,較高檔次的複(fù)合鋁基脂和聚脲脂、複合磺酸鈣基脂等也已獲得了廣泛應用。與日、美、德等發達國家相比,我們在連鑄設備用脂的差距已在明顯縮小。但同時也應指出,複合鋁基脂的高(gāo)溫碳化和聚脲脂的硬化問(wèn)題必須引起注(zhù)意。另外,目(mù)前國內各潤滑脂生產企業所生產的聚(jù)脲脂、磺酸鈣基脂在品種、工藝上各(gè)不相同,產(chǎn)品的質量檔次也有(yǒu)明顯(xiǎn)差異(yì),其在應用效果(guǒ)上的差別也就顯而易見了。
  2.3關於聚脲基潤滑(huá)脂
  聚脲是指含有脲官能團(—HNCONH—)的一類化合(hé)物的總稱,凡以此類化合物(wù)稠化基礎油而製得的潤(rùn)滑脂均可稱為聚脲(niào)脂。一般來講,聚脲(niào)應以異氰酸(suān)酯和胺類反應製得(dé),其中,單異氰酸酯和單胺作用(yòng)生成(chéng)單脲(niào),二異氰酸酯和單胺或單異氰酸酯和(hé)二胺反應生成二脲,二(èr)異氰酸酯(zhǐ)和二胺單胺共同反應生成四脲......。異氰酸酯的結構式為R—NCO,而胺類的結(jié)構式為R'—NH2,兩式中的R、R'所代表的烴基可分別為脂肪烴、脂環烴或芳香烴。因(yīn)此(cǐ),生產聚脲脂的原料本身可說是千(qiān)差萬別,不一而足。其所生產的聚(jù)脲脂(zhī)的品質差異也就可想而(ér)知了。
  目前,國內生產聚脲脂所采用的異氰(qíng)酸酯大體上(shàng)是TDI(甲苯二異氰酸酯)或(huò)MDI(二苯甲烷(wán)-4,4-二異氰(qíng)酸酯),然後用不同的胺(àn)類與之反應(yīng)製做二脲(niào)脂或四脲脂。由於所采用的胺類各不相(xiàng)同(tóng),所得到的(de)聚脲脂產(chǎn)品(pǐn)性能也相差較大。其中,用脂肪族胺所得到的脂稠化能力較好,而芳香族胺所(suǒ)得到的脂抗剪切能力更(gèng)強一些[3]。應該說,無論是(shì)二脲脂還(hái)是四脲脂,隻要配方和生產工藝合理,均有可能獲得性能優(yōu)良的潤滑(huá)脂。在(zài)70年代,曾有四聚脲Z有前途一說,但因工藝條件難於(yú)控製(zhì),目前在國內外的發展及應用上四脲脂均遠不如二脲脂,這一點在目前的國內產品性能對照及應用狀況上(shàng)也都得到了證明。表2所列出的是本公司生(shēng)產的二脲型連鑄(zhù)機脂(zhī)的技術要求。
表2 二脲型連鑄機脂質量指標
  另(lìng)外需(xū)要說明的是,適宜的工藝條件對聚脲脂的結構形成也起著關鍵作用(yòng)。因為聚脲本身具有典(diǎn)型的旋光異構現象,隻有通過合理調整工(gōng)藝路線,使得聚脲真正形成“對稱式”的穩定結構,進而形成致密、微細的(de)巢狀骨架狀態[3],才能(néng)保證其各種性能,尤其是剪切安定性及抗水(shuǐ)性。如何根據不同(tóng)配方確定合理的生產工藝將是各聚脲脂生產廠家所應努力探討的課題。
  2.4關於磺酸鈣基潤滑脂
  毫(háo)無疑(yí)問,磺酸鈣基脂具有著出色的性(xìng)能,但到目前為止,這種性能的表現也隻(zhī)限於國外進口(kǒu)產(chǎn)品(pǐn)。也就是(shì)說(shuō),國內的產品並不是很過關!
  早在十幾甚至二十年前,筆者在天津津(jīn)脂研究所任職時就曾對磺酸複合鈣基脂有過涉獵,但可惜的是,直到目前國內對磺酸鈣基脂的生產也並未找到Z好(hǎo)的辦法。國內大多數是采用購買高堿性磺酸鈣作為稠化劑的方法,不(bú)同堿值、甚至不同(tóng)工藝下的磺酸(suān)鈣作出的潤滑脂都有著很大的差(chà)異。更何況,一般國外磺酸(suān)鈣(gài)基脂的生產工藝與(yǔ)普通潤滑脂有著根本不同,所以到現(xiàn)在生產不出高(gāo)質量產品也就不足為奇了。
  2.5爐前輥道軸承(chéng)用潤滑脂
  除(chú)去良好的(de)高(gāo)溫性及密(mì)封性外,爐(lú)前輥道軸承用脂所需要的Z為重要的特性應是其抵抗衝擊負荷的能力。這一點上,一般通用脂類是達不到的,建議在該(gāi)部位采用極壓複合鋰、極壓複合鋁或聚脲(niào)脂,必要時還需加入固體抗磨劑如MoS2粉等。
  3 抗水性(xìng)潤滑脂
  無論是在國內外,抗(kàng)水潤(rùn)滑脂的發展都是與軋(zhá)鋼設備的發展緊密相連的。以下,僅就幾(jǐ)種軋鋼設備(bèi)常用(yòng)潤滑脂的問題點及解決方向做一探討。
  3.1複合鋰基潤滑脂(zhī)
  目前國內用做軋(zhá)輥脂Z多的是複合鋰基潤滑脂,但多(duō)年的實踐證(zhèng)明,複合鋰基潤滑脂在應用(yòng)中存在著一定缺陷,主要體現在油品在高速旋轉(zhuǎn)的軋輥軸承中沒(méi)有足夠的附著力,不能抵抗由於軸承的高速(sù)旋轉而帶(dài)來的巨大離心力,因而會較輕易的被從軸承中甩出,從而失去潤滑效果。某些廠家曾試圖用添加增(zēng)粘劑的方法予以改進,但因潤滑(huá)脂內部各組分的性能、密度等均有(yǒu)很大差異,加之添加劑之間缺(quē)乏應有的配伍性,在大離心(xīn)力的作用下內部結構離析,造成上述問題仍不能解(jiě)決。為此,本公司通過優化產品配方,選擇適宜的基礎油和添加劑製成(chéng)了目前的複合(hé)鋰型(xíng)和聚脲型軋(zhá)輥軸承脂,取(qǔ)得了一(yī)定的應用效果。表3所列出的是聚脲型軋(zhá)輥軸承脂的技(jì)術要求。
表3 聚脲型軋輥軸承脂質量指標(biāo)
  另外,複合鋰(lǐ)基脂的機械安(ān)定性及抗水性(xìng)較差,而硫鉛(qiān)型極壓添加劑的添加就更(gèng)加重了這一現象。為此,本公(gōng)司通過優化配方(fāng),選用優質(zhì)進口添加劑研製出了機(jī)械安定性及抗水性極強的極壓複合鋰基脂,其結果示於表4。
表4 耐水性極壓複合鋰試驗結果
  3.2極壓鋰基潤滑(huá)脂
  軋鋼係統相當一部分潤滑部位都在沿用極(jí)壓鋰基(jī)潤滑脂,並(bìng)且,由於該脂具(jù)有(yǒu)良好的極壓(yā)性(xìng)和泵送性(xìng),一直在冶金設備用(yòng)脂中處於不可動搖的地位。但隨著生產連(lián)續化要求的增加和負荷的增強,某些潤滑部位已開(kāi)始感受到了極壓鋰基脂的不適應。究其原因可(kě)能有兩點:1)硫鉛型極(jí)壓添加劑使得鋰基脂本就不強的抗(kàng)水性變得更差,在大量(liàng)冷卻水衝刷下潤滑脂很難在潤滑(huá)點停留,因此在潤滑部位(wèi)形成幹摩擦,進而燒(shāo)損軸承。2)35磅的承載能力(Timken OK值)不能達到(dào)設備負(fù)荷要求,在高極壓狀態下油膜發生破損,進而燒損軸承。因此,解決極壓鋰基脂的問題的根本在於(yú)同時提高(gāo)其(qí)承(chéng)載能力及抗水性。為此,本公司研製出了耐水性(xìng)極(jí)壓(yā)潤滑脂,該脂在保持了優良的低溫泵送性的同時,極大地提高了抗水性及耐壓性,其具體(tǐ)技術要求見表5。
表5 耐水性極壓(yā)潤滑脂的技術要求
  3.3齒形聯軸節用潤滑(huá)脂
  在高速軋(zhá)機上,齒形(xíng)聯軸節(齒接手)的轉速可高達幾千轉乃至上萬(wàn)轉,因(yīn)而會產生相當大的離心力;加之齒接手(shǒu)是依軸心(xīn)偏移使齒的接觸狀態發生變化,從而使齒(chǐ)麵與齒頂間發生滑動,因此(cǐ)潤滑條件是相當嚴格的4。與軋輥軸(zhóu)承脂相類似,齒接手脂所要求(qiú)的(de)Z重要(yào)的特點就是其抵抗巨大離心力的能力,同時(shí)還需要有極強的極壓抗磨性及抗水性。
  本公司研製齒接手專用脂的出發點是:選擇(zé)適宜的基礎油、稠化劑和添加劑,使其各組分之間保持良好的(de)親和力,同時采用(yòng)進口添加劑賦予其優良的粘附性(xìng)與極壓抗磨性。目前所試製(zhì)的(de)樣(yàng)品已進入(rù)評定階段,相信在(zài)齒接手上取代進(jìn)口脂的日子已為(wéi)期不遠了。
  4 結束語
  限於篇幅,筆者僅就幾種冶金設備(bèi)常用潤滑脂的現狀,應用(yòng)中(zhōng)存在的問題以及發展方向做了簡(jiǎn)略論述,希望能對冶金設備的潤滑事業(yè)有所助益,如此(cǐ)筆(bǐ)者(zhě)將不勝欣慰(wèi)。
  參考文獻:
  [1]陸誌中、王世超等金屬學會(huì)年會論文集,1994.12 上海
  [2]王世超、劉清華等五屆連鑄學(xué)術會議論文選,1995 杭州
  [3]王(wáng)世超、郭寶茹摩擦學年會論文選,1994.10 武漢 P67-70
  [4]歐風合理潤滑技術手冊,1993.5 P452

來源:《潤滑油》2001年第6期
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