冶金業(yè)潤滑脂流失因由

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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(chǎn)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(shí)質(zhì)上是一種稠化了的潤滑油，由稠化劑以膠團(tuán)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(tuán)或纖維（皂纖維結(jié)構(gòu)）形成三維的網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)中至少有一維的尺寸在1μm以內(nèi)，通過范德華力和毛細(xì)管作用相互吸引基礎(chǔ)油，形成特殊的膏體———潤滑脂。潤滑脂的主要潤滑性能由其結(jié)構(gòu)中包含的基礎(chǔ)油提供支撐，基礎(chǔ)油對潤滑脂的主要影響。潤滑脂的結(jié)構(gòu)決定了它具有特殊的流變特性：不受外力時(shí)能保持初期原形，不會自動(dòng)流失；受微弱外力作用時(shí)可以產(chǎn)生彈性形變，除去外力后又可以自動(dòng)恢復(fù)原來的位置和形狀；外力增大到足以使?jié)櫥l(fā)生形變或流動(dòng)后，不能再自動(dòng)恢復(fù)原來的位置和形狀。臨界作用力的大小又稱為潤滑脂的強(qiáng)度極限，它是影響軸承內(nèi)潤滑脂流失性的關(guān)鍵因素。在理想狀態(tài)下，潤滑脂的流變特性與剪切應(yīng)力密切相關(guān)，但其他因素通常會對流變性產(chǎn)生影響，如：溫度、濕度（接觸水）、粉塵及化學(xué)介質(zhì)、輻射等。不同潤滑脂的流變特性各不相同，主要影響的內(nèi)在因素有基型、稠度、黏附性、耐溫性能、黏－溫特性、抗水性、機(jī)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(shí)際工況環(huán)境下的使用性能。

2冶金工業(yè)設(shè)備工況概述

冶金工業(yè)的設(shè)備眾多，主要包括礦山設(shè)備、燒結(jié)設(shè)備、煉鐵及煉鋼設(shè)備、軋鋼設(shè)備等。具體的主體設(shè)備有牽引電機(jī)、球磨機(jī)、混料機(jī)、燒結(jié)機(jī)、連鑄機(jī)、軋鋼機(jī)、拽引鏈條等。冶金工業(yè)設(shè)備的工況特點(diǎn)：（1）大多暴露在大氣粉塵、腐蝕性煙塵環(huán)境中；（2）通常有沖擊負(fù)荷，設(shè)備整體負(fù)荷較大；（3）設(shè)備潤滑點(diǎn)的溫度通常高于環(huán)境溫度很多；（4）通常采用水進(jìn)行冷卻，環(huán)境相對濕度較大；（5）潤滑部位的轉(zhuǎn)速差異很大；通常在同一套設(shè)備中既有低速重負(fù)荷又有高速輕負(fù)荷的設(shè)備工況。

3冶金工業(yè)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(yè)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(fù)合鋰基脂（含極壓復(fù)合鋰基脂、軋輥脂、燒結(jié)機(jī)脂、連鑄機(jī)脂）、復(fù)合鋁基脂（含極壓復(fù)合鋁基脂）、聚脲基脂（含復(fù)合脲基脂）、復(fù)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(xiàn)象。

3．2．1對于使用流失現(xiàn)象的原因分析

（1）化學(xué)氧化原因：由于在潤滑部位受磨擦及空氣的影響，基礎(chǔ)油和稠化劑被氧化，導(dǎo)致潤滑脂的皂結(jié)構(gòu)被破壞，使用中出現(xiàn)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(yùn)轉(zhuǎn)，潤滑脂不斷受到剪應(yīng)力的影響，使皂結(jié)構(gòu)受到破壞，潤滑脂軟化流失。

（3）機(jī)械雜質(zhì)原因：主要是摩擦部件運(yùn)動(dòng)面產(chǎn)生的磨耗顆粒、環(huán)境粉塵等雜質(zhì)能加速潤滑脂氧化產(chǎn)生有機(jī)酸，從而破壞潤滑脂的結(jié)構(gòu)，造成潤滑脂失效。

（4）使用不當(dāng)原因：如選用潤滑脂不當(dāng)，未能合理用脂；加脂量太多，運(yùn)行后脂溢出流失；設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。

（5）環(huán)境溫度原因：環(huán)境溫度是最容易被忽視的因素，目前對此尚無統(tǒng)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(jìn)行描述。從可以看出，隨環(huán)境溫度的變化，不同潤滑脂的耐受性各不相同。復(fù)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(rèn)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(fù)合鈣基脂、復(fù)合鋰基脂（三元組分）、復(fù)合脲基脂、復(fù)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(fù)合磺酸鈣基脂、復(fù)合鋁基脂、烴基脂。在實(shí)際工況條件中，通常在設(shè)備潤滑點(diǎn)既有大量的水及蒸汽，溫度又較高，同時(shí)有的部位還用乳化液進(jìn)行冷卻，因此綜合考慮確定采用加水／乳化冷卻液滾筒試驗(yàn)進(jìn)行模擬。由于該試驗(yàn)與實(shí)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(yàn)結(jié)果（見）僅供參考，同時(shí)還可采用抗水淋性測試方法SH／T0109對潤滑脂進(jìn)行對比測定。水淋試驗(yàn)結(jié)果與滾筒模擬試驗(yàn)結(jié)果之間沒有確切的對應(yīng)關(guān)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(yàn)方法雖然還不成熟，但其可較好地模擬使用現(xiàn)場工況。

4解決方案的探索

解決的主要辦法，首先是科學(xué)選脂，針對具體設(shè)備及工況進(jìn)行潤滑方案制訂，選擇適當(dāng)?shù)臐櫥?。如：對于同一臺電機(jī)且均采用鋰基潤滑脂系列的情況，電機(jī)生產(chǎn)廠家就可以選用3＃防銹鋰基脂，主要側(cè)重于封存防護(hù)；在普通工況條件、間歇運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下選用3＃鋰基脂更好，因?yàn)樨?fù)荷一般；對于全天候、滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的工況，就應(yīng)當(dāng)選用鋰基型電機(jī)軸承脂；如果工況條件更為惡劣，全天候、滿負(fù)荷、大量接觸水、有酸性氣體等，則應(yīng)當(dāng)選用脲基潤滑脂；不能因?yàn)槭峭慌_設(shè)備（電機(jī)），就選用同一種潤滑脂。對原用脂不太適應(yīng)的，可以進(jìn)行改進(jìn)或升級換代。如原用鋰基脂，由于設(shè)備工況變化更加惡劣后，原脂不再適用，可以升級采用復(fù)合型產(chǎn)品———復(fù)合鋰基脂、脲基脂或復(fù)合磺酸鈣基脂。其次，是提高潤滑脂產(chǎn)品質(zhì)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，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(jī)、膠體磨和均質(zhì)機(jī)，對不同產(chǎn)品的最佳均化方法存在差異。有時(shí)采用2種以上方式的結(jié)合更加有效，如對復(fù)合磺酸鈣基脂，最初采用剪切器進(jìn)行均化，但10萬次試驗(yàn)結(jié)果不理想；后采用均質(zhì)機(jī)進(jìn)行均化，但對過濾系統(tǒng)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(jìn)膠體磨，再采用均質(zhì)機(jī)均化出料。雖然能耗加大了，但提高了效率，同時(shí)還延長了設(shè)備的使用壽命，提高了操作的安全性，降低了工作強(qiáng)度，又改善了產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)。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(jìn)行改善。對于鋰基脂、復(fù)合鋁基脂、復(fù)合鋰基脂、脲基脂、復(fù)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(chǎn)生的流失乳化現(xiàn)象有較大改善。隨著聚合物相對分子質(zhì)量的增加，潤滑脂的黏附性也相應(yīng)提高。為不同聚合物對潤滑脂產(chǎn)品水淋性指標(biāo)的影響。表5為不同聚合物對加水滾筒模擬試驗(yàn)結(jié)果的影響。在聚合物中，聚甲基丙烯酸酯是個(gè)特例，雖然其可提高潤滑脂的黏附性，但會使?jié)櫥褂弥杏鏊笕榛F(xiàn)象更嚴(yán)重。由于聚甲基丙烯酸酯與水接觸沖刷后會使?jié)櫥耐庥^產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，因此重點(diǎn)對聚異丁烯和乙－丙共聚物進(jìn)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(yàn)結(jié)果均有所改善。

5結(jié)論

（1）冶金工業(yè)設(shè)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(yàn)可模擬大部分冶金工業(yè)用脂的工況。（3）常用的潤滑脂中對溫度最不敏感的是復(fù)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(xué)用脂是關(guān)鍵；提高潤滑脂的質(zhì)量和性能是核心保障；選擇適當(dāng)?shù)奶砑觿┛梢愿纳茲櫥a(chǎn)品的性能。