冶金业润滑脂流失因由论文

2021-04-27 论文

　　１润滑脂性能概述

　　润滑脂是将稠化剂分散于液体润滑剂中形成的一种固体或半流体的产品，其中可能也包含为改善其特性而加入的某些添加剂成分。润滑脂实质上是一种稠化了的润滑油，由稠化剂以胶团或纤维等形式分散在油中，形成“均匀的”胶体分散体系，稠化剂的胶团或纤维（皂纤维结构）形成三维的网状骨架结构，其结构中至少有一维的尺寸在１μｍ以内，通过范德华力和毛细管作用相互吸引基础油，形成特殊的膏体———润滑脂。润滑脂的主要润滑性能由其结构中包含的基础油提供支撑，基础油对润滑脂的主要影响。润滑脂的结构决定了它具有特殊的流变特性：不受外力时能保持初期原形，不会自动流失；受微弱外力作用时可以产生弹性形变，除去外力后又可以自动恢复原来的位置和形状；外力增大到足以使润滑脂发生形变或流动后，不能再自动恢复原来的位置和形状。临界作用力的大小又称为润滑脂的强度极限，它是影响轴承内润滑脂流失性的关键因素。在理想状态下，润滑脂的流变特性与剪切应力密切相关，但其他因素通常会对流变性产生影响，如：温度、湿度（接触水）、粉尘及化学介质、辐射等。不同润滑脂的流变特性各不相同，主要影响的内在因素有基型、稠度、黏附性、耐温性能、黏－温特性、抗水性、机械安定性、胶体安定性、抗氧化性能等。这些因素直接反映润滑脂在实际工况环境下的使用性能。

　　２冶金工业设备工况概述

　　冶金工业的设备众多，主要包括矿山设备、烧结设备、炼铁及炼钢设备、轧钢设备等。具体的主体设备有牵引电机、球磨机、混料机、烧结机、连铸机、轧钢机、拽引链条等。冶金工业设备的工况特点：

　　（１）大多暴露在大气粉尘、腐蚀性烟尘环境中；

　　（２）通常有冲击负荷，设备整体负荷较大；

　　（３）设备润滑点的温度通常高于环境温度很多；

　　（４）通常采用水进行冷却，环境相对湿度较大；

　　（５）润滑部位的转速差异很大；通常在同一套设备中既有低速重负荷又有高速轻负荷的设备工况。

　　３冶金工业用润滑脂类型及使用中存在的问题

　　３．１主要用的润滑脂类型

　　冶金工业主要用的润滑脂类型包括：锂基脂（含极压锂基脂、二硫化钼锂基脂、二硫化钼润滑块等）、复合锂基脂（含极压复合锂基脂、轧辊脂、烧结机脂、连铸机脂）、复合铝基脂（含极压复合铝基脂）、聚脲基脂（含复合脲基脂）、复合磺酸钙基润滑脂。

　　３．２润滑脂使用中存在的问题及分析

　　润滑脂使用过程中存在的主要问题是流失及乳化现象。

　　３．２．１对于使用流失现象的原因分析

　　（１）化学氧化原因：由于在润滑部位受磨擦及空气的影响，基础油和稠化剂被氧化，导致润滑脂的皂结构被破坏，使用中出现软化流失。对于不同的抗氧剂，其使用也存在较大差异。

　　（２）物理剪切原因：由于磨擦部位的运转，润滑脂不断受到剪应力的影响，使皂结构受到破坏，润滑脂软化流失。

　　（３）机械杂质原因：主要是摩擦部件运动面产生的磨耗颗粒、环境粉尘等杂质能加速润滑脂氧化产生有机酸，从而破坏润滑脂的结构，造成润滑脂失效。

　　（４）使用不当原因：如选用润滑脂不当，未能合理用脂；加脂量太多，运行后脂溢出流失；设备超负荷运转。

　　（５）环境温度原因：环境温度是最容易被忽视的因素，目前对此尚无统一解决的办法。不同类型的润滑脂对温度的耐受性及敏感性存在巨大的差异。

　　列出了不同润滑脂在不同温度工况下的表观稠度变化，采用表观锥入度进行描述。从可以看出，随环境温度的.变化，不同润滑脂的耐受性各不相同。复合磺酸钙基脂对温度最不敏感，随着温度的升高，其表观稠度变化最小，而锂基脂变化最大。

　　３．２．２对于乳化的原因分析

　　通常认为在润滑脂中，抗水性能的大致排序（由低到高）为：钠基脂、钙钠基脂、复合钙基脂、复合锂基脂（三元组分）、复合脲基脂、复合锂基脂（二元组分）、无水钙基脂、锂基脂、锂钙基脂、普通钙基脂、脲基脂、复合磺酸钙基脂、复合铝基脂、烃基脂。在实际工况条件中，通常在设备润滑点既有大量的水及蒸汽，温度又较高，同时有的部位还用乳化液进行冷却，因此综合考虑确定采用加水／乳化冷却液滚筒试验进行模拟。由于该试验与实际工况存在差异，对于几种不同润滑脂的加水／乳化液滚筒抗乳化试验结果（见）仅供参考，同时还可采用抗水淋性测试方法ＳＨ／Ｔ０１０９对润滑脂进行对比测定。水淋试验结果与滚筒模拟试验结果之间没有确切的对应关系；但对润滑脂的抗水趋势判断基本相同。滚筒加水／乳化液模拟试验方法虽然还不成熟，但其可较好地模拟使用现场工况。

　　４解决方案的探索

　　解决的主要办法，首先是科学选脂，针对具体设备及工况进行润滑方案制订，选择适当的润滑脂。如：对于同一台电机且均采用锂基润滑脂系列的情况，电机生产厂家就可以选用３＃防锈锂基脂，主要侧重于封存防护；在普通工况条件、间歇运转的情况下选用３＃锂基脂更好，因为负荷一般；对于全天候、满负荷运转的工况，就应当选用锂基型电机轴承脂；如果工况条件更为恶劣，全天候、满负荷、大量接触水、有酸性气体等，则应当选用脲基润滑脂；不能因为是同一台设备（电机），就选用同一种润滑脂。对原用脂不太适应的，可以进行改进或升级换代。如原用锂基脂，由于设备工况变化更加恶劣后，原脂不再适用，可以升级采用复合型产品———复合锂基脂、脲基脂或复合磺酸钙基脂。其次，是提高润滑脂产品质量和性能，如提高抗剪切性、抗水性、抗氧化性能、抗磨性能。通过实验发现，对抗剪切性能和抗水性能来说，提高均化效果是最好的办法；在常用的均化方法中分别采用剪切器、三辊机、胶体磨和均质机，对不同产品的最佳均化方法存在差异。有时采用２种以上方式的结合更加有效，如对复合磺酸钙基脂，最初采用剪切器进行均化，但１０万次试验结果不理想；后采用均质机进行均化，但对过滤系统损害较大；最后确定了配合使用的办法，即先用剪切器剪切后进胶体磨，再采用均质机均化出料。虽然能耗加大了，但提高了效率，同时还延长了设备的使用寿命，提高了操作的安全性，降低了工作强度，又改善了产品质量指标。再次，可通过添加剂来改善润滑脂性能。其中抗氧化性和抗磨性能，可以通过添加高温抗氧剂（如Ｌ－１３５）、油性减磨剂等进行改善。对于锂基脂、复合铝基脂、复合锂基脂、脲基脂、复合磺酸钙基脂，添加高分子聚合物均能提高其黏附性、抗剪切性、抗水性，对使用中产生的流失乳化现象有较大改善。随着聚合物相对分子质量的增加，润滑脂的黏附性也相应提高。为不同聚合物对润滑脂产品水淋性指标的影响。表５为不同聚合物对加水滚筒模拟试验结果的影响。在聚合物中，聚甲基丙烯酸酯是个特例，虽然其可提高润滑脂的黏附性，但会使润滑脂使用中遇水后乳化现象更严重。由于聚甲基丙烯酸酯与水接触冲刷后会使润滑脂的外观产生乳化现象，因此重点对聚异丁烯和乙－丙共聚物进行考察对比。从和表５可以看出，高分子聚合物对水淋性和加水滚筒试验结果均有所改善。

　　５结论

　　（１）冶金工业设备工况条件通常伴有高温、粉尘、潮湿、高速等，对润滑脂的黏附性、抗剪切性和抗水性要求较高。

　　（２）采用加水滚筒试验可模拟大部分冶金工业用脂的工况。

　　（３）常用的润滑脂中对温度最不敏感的是复合磺酸钙基润滑脂，随着温度的升高，其表观稠度变化最小。

　　（４）对于使用流失、乳化问题的解决方法：合理选脂、科学用脂是关键；提高润滑脂的质量和性能是核心保障；选择适当的添加剂可以改善润滑脂产品的性能。

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