冶金業潤滑脂流失因由論文

2021-04-27 論文

　　１潤滑脂性能概述

　　潤滑脂是將稠化劑分散于液體潤滑劑中形成的一種固體或半流體的產品，其中可能也包含為改善其特性而加入的某些添加劑成分。潤滑脂實質上是一種稠化了的潤滑油，由稠化劑以膠團或纖維等形式分散在油中，形成“均勻的”膠體分散體系，稠化劑的膠團或纖維（皂纖維結構）形成三維的網狀骨架結構，其結構中至少有一維的尺寸在１μｍ以內，通過范德華力和毛細管作用相互吸引基礎油，形成特殊的膏體———潤滑脂。潤滑脂的主要潤滑性能由其結構中包含的基礎油提供支撐，基礎油對潤滑脂的主要影響。潤滑脂的結構決定了它具有特殊的流變特性：不受外力時能保持初期原形，不會自動流失；受微弱外力作用時可以產生彈性形變，除去外力后又可以自動恢復原來的位置和形狀；外力增大到足以使潤滑脂發生形變或流動后，不能再自動恢復原來的位置和形狀。臨界作用力的大小又稱為潤滑脂的強度極限，它是影響軸承內潤滑脂流失性的關鍵因素。在理想狀態下，潤滑脂的流變特性與剪切應力密切相關，但其他因素通常會對流變性產生影響，如：溫度、濕度（接觸水）、粉塵及化學介質、輻射等。不同潤滑脂的流變特性各不相同，主要影響的內在因素有基型、稠度、黏附性、耐溫性能、黏－溫特性、抗水性、機械安定性、膠體安定性、抗氧化性能等。這些因素直接反映潤滑脂在實際工況環境下的使用性能。

　　２冶金工業設備工況概述

　　冶金工業的設備眾多，主要包括礦山設備、燒結設備、煉鐵及煉鋼設備、軋鋼設備等。具體的主體設備有牽引電機、球磨機、混料機、燒結機、連鑄機、軋鋼機、拽引鏈條等。冶金工業設備的工況特點：

　　（１）大多暴露在大氣粉塵、腐蝕性煙塵環境中；

　　（２）通常有沖擊負荷，設備整體負荷較大；

　　（３）設備潤滑點的溫度通常高于環境溫度很多；

　　（４）通常采用水進行冷卻，環境相對濕度較大；

　　（５）潤滑部位的轉速差異很大；通常在同一套設備中既有低速重負荷又有高速輕負荷的設備工況。

　　３冶金工業用潤滑脂類型及使用中存在的問題

　　３．１主要用的潤滑脂類型

　　冶金工業主要用的潤滑脂類型包括：鋰基脂（含極壓鋰基脂、二硫化鉬鋰基脂、二硫化鉬潤滑塊等）、復合鋰基脂（含極壓復合鋰基脂、軋輥脂、燒結機脂、連鑄機脂）、復合鋁基脂（含極壓復合鋁基脂）、聚脲基脂（含復合脲基脂）、復合磺酸鈣基潤滑脂。

　　３．２潤滑脂使用中存在的問題及分析

　　潤滑脂使用過程中存在的主要問題是流失及乳化現象。

　　３．２．１對于使用流失現象的原因分析

　　（１）化學氧化原因：由于在潤滑部位受磨擦及空氣的影響，基礎油和稠化劑被氧化，導致潤滑脂的皂結構被破壞，使用中出現軟化流失。對于不同的抗氧劑，其使用也存在較大差異。

　　（２）物理剪切原因：由于磨擦部位的運轉，潤滑脂不斷受到剪應力的影響，使皂結構受到破壞，潤滑脂軟化流失。

　　（３）機械雜質原因：主要是摩擦部件運動面產生的磨耗顆粒、環境粉塵等雜質能加速潤滑脂氧化產生有機酸，從而破壞潤滑脂的結構，造成潤滑脂失效。

　　（４）使用不當原因：如選用潤滑脂不當，未能合理用脂；加脂量太多，運行后脂溢出流失；設備超負荷運轉。

　　（５）環境溫度原因：環境溫度是最容易被忽視的因素，目前對此尚無統一解決的辦法。不同類型的潤滑脂對溫度的耐受性及敏感性存在巨大的差異。

　　列出了不同潤滑脂在不同溫度工況下的表觀稠度變化，采用表觀錐入度進行描述。從可以看出，隨環境溫度的.變化，不同潤滑脂的耐受性各不相同。復合磺酸鈣基脂對溫度最不敏感，隨著溫度的升高，其表觀稠度變化最小，而鋰基脂變化最大。

　　３．２．２對于乳化的原因分析

　　通常認為在潤滑脂中，抗水性能的大致排序（由低到高）為：鈉基脂、鈣鈉基脂、復合鈣基脂、復合鋰基脂（三元組分）、復合脲基脂、復合鋰基脂（二元組分）、無水鈣基脂、鋰基脂、鋰鈣基脂、普通鈣基脂、脲基脂、復合磺酸鈣基脂、復合鋁基脂、烴基脂。在實際工況條件中，通常在設備潤滑點既有大量的水及蒸汽，溫度又較高，同時有的部位還用乳化液進行冷卻，因此綜合考慮確定采用加水／乳化冷卻液滾筒試驗進行模擬。由于該試驗與實際工況存在差異，對于幾種不同潤滑脂的加水／乳化液滾筒抗乳化試驗結果（見）僅供參考，同時還可采用抗水淋性測試方法ＳＨ／Ｔ０１０９對潤滑脂進行對比測定。水淋試驗結果與滾筒模擬試驗結果之間沒有確切的對應關系；但對潤滑脂的抗水趨勢判斷基本相同。滾筒加水／乳化液模擬試驗方法雖然還不成熟，但其可較好地模擬使用現場工況。

　　４解決方案的探索

　　解決的主要辦法，首先是科學選脂，針對具體設備及工況進行潤滑方案制訂，選擇適當的潤滑脂。如：對于同一臺電機且均采用鋰基潤滑脂系列的情況，電機生產廠家就可以選用３＃防銹鋰基脂，主要側重于封存防護；在普通工況條件、間歇運轉的情況下選用３＃鋰基脂更好，因為負荷一般；對于全天候、滿負荷運轉的工況，就應當選用鋰基型電機軸承脂；如果工況條件更為惡劣，全天候、滿負荷、大量接觸水、有酸性氣體等，則應當選用脲基潤滑脂；不能因為是同一臺設備（電機），就選用同一種潤滑脂。對原用脂不太適應的，可以進行改進或升級換代。如原用鋰基脂，由于設備工況變化更加惡劣后，原脂不再適用，可以升級采用復合型產品———復合鋰基脂、脲基脂或復合磺酸鈣基脂。其次，是提高潤滑脂產品質量和性能，如提高抗剪切性、抗水性、抗氧化性能、抗磨性能。通過實驗發現，對抗剪切性能和抗水性能來說，提高均化效果是最好的辦法；在常用的均化方法中分別采用剪切器、三輥機、膠體磨和均質機，對不同產品的最佳均化方法存在差異。有時采用２種以上方式的結合更加有效，如對復合磺酸鈣基脂，最初采用剪切器進行均化，但１０萬次試驗結果不理想；后采用均質機進行均化，但對過濾系統損害較大；最后確定了配合使用的辦法，即先用剪切器剪切后進膠體磨，再采用均質機均化出料。雖然能耗加大了，但提高了效率，同時還延長了設備的使用壽命，提高了操作的安全性，降低了工作強度，又改善了產品質量指標。再次，可通過添加劑來改善潤滑脂性能。其中抗氧化性和抗磨性能，可以通過添加高溫抗氧劑（如Ｌ－１３５）、油性減磨劑等進行改善。對于鋰基脂、復合鋁基脂、復合鋰基脂、脲基脂、復合磺酸鈣基脂，添加高分子聚合物均能提高其黏附性、抗剪切性、抗水性，對使用中產生的流失乳化現象有較大改善。隨著聚合物相對分子質量的增加，潤滑脂的黏附性也相應提高。為不同聚合物對潤滑脂產品水淋性指標的影響。表５為不同聚合物對加水滾筒模擬試驗結果的影響。在聚合物中，聚甲基丙烯酸酯是個特例，雖然其可提高潤滑脂的黏附性，但會使潤滑脂使用中遇水后乳化現象更嚴重。由于聚甲基丙烯酸酯與水接觸沖刷后會使潤滑脂的外觀產生乳化現象，因此重點對聚異丁烯和乙－丙共聚物進行考察對比。從和表５可以看出，高分子聚合物對水淋性和加水滾筒試驗結果均有所改善。

　　５結論

　　（１）冶金工業設備工況條件通常伴有高溫、粉塵、潮濕、高速等，對潤滑脂的黏附性、抗剪切性和抗水性要求較高。

　　（２）采用加水滾筒試驗可模擬大部分冶金工業用脂的工況。

　　（３）常用的潤滑脂中對溫度最不敏感的是復合磺酸鈣基潤滑脂，隨著溫度的升高，其表觀稠度變化最小。

　　（４）對于使用流失、乳化問題的解決方法：合理選脂、科學用脂是關鍵；提高潤滑脂的質量和性能是核心保障；選擇適當的添加劑可以改善潤滑脂產品的性能。

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