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冶金设备润滑脂选型分析

陈朝武^①

(中国石油化工股份有限公司润滑油重庆分公司 重庆 400039)

摘 要：介绍了润滑脂的基本概念以及负荷、温度、速度、加脂方式等因素对冶金设备润滑脂选型的影响。

关 键 词：冶金设备；润滑脂；选型

1 引言

现代钢铁企业大型成套设备多，自动化程度高，连续作业，其工作特点一般是面临高温、高压、重负荷、粉尘、水等“五毒工况”。设备润滑尤为重要，主要有干油润滑和油气润滑两种方式，此外还有少数设备采用自润滑轴承。

以干油润滑为例，目前广泛使用的润滑脂是：极压锂基脂、二硫化钼锂基脂、极压复合锂基脂、聚脲基脂、复合磺酸钙基脂，基础油则主要以矿物油为主，合成润滑脂的使用总量较小，但比例不断增大。

2 润滑脂选型

2．1 润滑脂基本指标

锥入度：衡量润滑脂软硬程度的指标，也是润滑脂稠度分类的依据，它是指在规定的负荷、时间和温度条件下锥体落入试样的深度。其单位以0．1mm表示。锥入度值越大，表示润滑脂越软，反之就越硬。润滑油脂稠度等级见表1。

锥入度国家标准GB/T269—91，其等效采用国际标准ISO/DIS2173。

对于样品数量较少，或者价格非常昂贵的润滑脂，可以检测1/4锥入度以减少样品消耗。标准锥入度=3．75×1/4锥入度+24滴点：润滑脂随温度的升高而变软，当滴下第一滴液态时的温度点就是润滑脂的滴点，单位℃。一般来说，润滑脂的滴点越高，使用温度也越高，但使用温度应至少低于润滑脂滴点20℃～30℃。需要指出的是，无机稠化剂一般没有滴点，膨润土、硅胶润滑脂的使用高温主要取决于表面活性剂和基础油，一般可以用在150℃以上。

选择润滑脂，首先要考虑使用目的是减摩、防护还是密封。如石油钢管螺纹脂、高温丝扣防粘剂，主要起防护、密封作用，应选用对应的专用脂。存在漏油情况的单体减速机，可选择半流体齿轮脂以防止泄漏(不推荐使用锂基脂+稀油混合)。选择润滑脂需要考虑设备负荷、温度、速度、环境、加脂方式等因素。

2．2 负荷

对于重负荷设备，必须关注润滑脂的极压润滑性能，说明润滑脂极压润滑性能的最常见指标就是四球试验数据，有三个数据：

最大无卡咬负荷P_B：此指标测量值越高，说明润滑脂润滑性能越好；

最大烧结负荷P_D：烧结负荷越高，说明润滑脂的极压负荷能力越高；

磨斑直径d：磨迹越小，说明润滑脂的抗磨损能力、润滑性越好。

目前常用的润滑脂，除了通用锂基脂外，都具有较好的极压性能。重负荷设备，应选择基础油粘度高、稠化剂含量高的润滑脂。负荷特别大时，如混料机、回转窑开式齿轮，应注意选择加有极压添加剂或填料(二硫化钼、石墨)的开式齿轮润滑脂。烧结机滑道属于滑动摩擦，其摩擦系数大于轴承的滚动摩擦，应选择极压性较好的润滑脂以减少滑道磨损。轧辊轴承负荷很大，咬钢时还承受冲击负荷，一般要求润滑脂的P_D值达到3000N以上效果较好。

2．3 温度润滑脂的使用

温度上限应低于滴点20℃～30℃，以锂基脂为例(通用锂、极压锂、二硫化钼锂)，其滴点在180℃左右，建议最高使用温度不超过120℃，因为超过120℃，锂基脂变稀易流失，造成耗量增大。极压复合锂基脂可以用到150℃～180℃，脲基脂的滴点达到270℃以上，可以用于200℃左右的高温场合。

对于处于室外的设备，如果温度低于－20℃，就要使用合成润滑脂。

研究表明，温度每升高10℃～15℃，脂的氧化速度便增加1倍，见图1。所以，轴承温度每升高10℃，加脂周期应缩短一半。

另外，少数设备润滑要求达到300℃以上高温，这种情况可选择特种高温脂，如7025高温脂，采用无机稠化剂稠化合成基础油，并添加固体填料石墨(325℃以上氧化，550℃开始剧烈氧化，被认为室温到538℃都有效)。

2．4 速度

五种脂的试验表明：轴承转速增加2000r/min，轴承寿命减少一半。轴承寿命与转速的关系可用下列公式计算。

lgL_s=3．73－0．00016n

实践中，一般根据轴承D_N值来选择润滑脂，D表示轴承直径(单位mm，当直径大于65时，取内、外径平均值)，N表示转速(r/min)。矿物润滑脂，适应的D_N值极限是300，000左右，合成润滑脂则可以达到100万以上。以400kW三相异步电机为例，轴承型号6222(d=110，D=200，则D_m=155)，转速2975r/min，则D_N值是46万，一般的锂基脂无法满足要求，可选择合成润滑脂如7019－1极压高温润滑脂或7008航空润滑脂，加脂周期达一年以上。

2．5 环境

润滑脂具有良好的密封能力，外界杂质不易进入轴承，但是，水对润滑脂的影响较大。润滑脂的抗水性测试方法是SH/T0109：204轴承装满润滑脂，以600r/min的转速旋转，用38℃或79℃的水喷淋，测定60min内被水冲掉的润滑脂质量百分比。钠基脂抗水性差，锂基脂良好，抗水性3～5%，脲基脂的抗水性1～3%，复合磺酸钙基脂抗水性最好，小于1%，所以，轧辊轴承广泛选用脲基脂和复合磺酸钙基脂。

2．6 加脂方式

钢厂设备多采用集中润滑，如烧结机、连铸机等，常使用的牌号是0、1号；手动油枪加脂多采用2、3号。

对于轧辊轴承来说，加脂方式对润滑脂选型特别重要。大多数轧钢生产线是在轧辊下线时填充润滑脂，在线工作时没有补加，加脂间隔长，特别是粗轧机，可能达到10天以上才下线，应选择质量等级较好的润滑脂如脲基脂、复合磺酸钙基脂，以满足长周期、重负荷、抗水淋的需求。

对于设有在线补充润滑脂的轧辊轴承，使用普通润滑脂亦能满足使用要求。如唐山某钢厂1450热轧，在线每间隔4小时补充一次锂基脂，效果良好，但是润滑脂耗量较大。

另外，在使用润滑脂过程中，可能会涉及不同型号润滑脂混用。表2是常用润滑脂的相容性，可供参考。对于集中润滑来说，属于顶置置换(新脂顶出旧脂)，且加脂周期较短，可降低混用的负面影响。

综上所述，润滑脂的选型与设备工况息息相关，只有准确的了解设备工况，才能合理选脂，下面举例设备选脂。

烧结机滑道一般采用集中润滑，运行速度1．2～4m/min，是平面滑动摩擦，运行阻力大，应选择极压性好的润滑脂；其次受热辐射，温度较高，从机头到机尾，滑道温度可达120℃～200℃，要求润滑脂满足200℃高温下不分解、不流失、不结焦；烧结机在运转过程中，滑道内侧因抽风作用形成10～20kpa的负压，要求润滑脂具有良好的密封性能，以减少漏风。所以，烧结机滑道的润滑，应选用极压性、耐高温性、密封性较好的润滑脂，脲基脂是不错的选择。

3 合成润滑脂的应用

据统计，2004年以前，每万吨钢的润滑油消耗量大约是8t，到2010年已经减少到4t左右。说明钢铁企业的润管理水平有很大提高，跑冒滴漏减少；另一方面，高性能合成润滑油脂的使用份额增大，换油周期延长，也减少了油脂消耗。对于合成油脂来说，基础油主要是合成烃(PAO)、聚醚(PAG)、酯类油和硅油，以满足特殊设备的极高温、极低温、加脂周期长等要求。如长城7029D高温润滑脂、7019－1极压高温脂，均采用合成基础油，在耐高温、抗结焦、加脂周期长等方面表现优异。

应用案例1：江苏某钢厂1700热轧生产线，设计生产能力为450万t/年。有三座全燃煤气步进式加热炉，采用直接热装技术，共有140余组辊道。加热炉前最高环境温度700℃，实测轴承温度最高可达200℃以上。前期使用某进口润滑脂，国产化后使用长城7029D高温润滑脂，加脂周期3～5天，效果不错。

应用案例2：唐山某钢铁公司炼钢厂，两流板坯连铸机，产量100万t/年。共600余润滑点，快台和扇形1～7段使用SKF轴承，实测轴承温度200℃，水平段和冷床使用国产轴承，实测温度120℃。原设计有集中干油润滑站，后来由于种种原因，取消了集中润滑站，改为移动干油泵人工加脂，2～3天加脂一次。先后试过锂基脂、脲基脂，满足不了长周期使用要求，造成轴承频繁损坏。从2009年开始使用7029D润滑脂，加脂周期达到3天，没有出现油脂板结、堵塞现象。扇形段消耗减少37%，平均寿命延长58%，仅设备整备成本节省120万元/年以上。

应用案例3：四川某钢厂有2条棒材生产线，轧机均为国产，一棒轧机生产速度为15．2m/s，月生产能力12万t；二棒轧机月生产能力14万t；轧辊轴承采用下线手工加脂方式润滑，选用了性能好的合成润滑脂：7019－1极压高温润滑脂。轴承使用寿命粗轧2～3月，中轧3～4月，精轧1～1．5月，达到公司要求轴承月故障不高于1次的规定。

每吨成品钢耗材费用仅2元(轴承1．7元+润滑脂0．3元)，而对比使用普通润滑脂的同类生产线，吨钢耗材费用达到5～6元，证明采用高性能润滑脂的综合成本更优。

参 考 文 献：

[1]   吴晓铃．润滑设计手册[M]．北京：化学工业出版社，2006．

[2]   赵江，王平．润滑油脂行业应用指导手册[M]．北京：中国石化出版社，2010．