冶金業(yè)潤(rùn)滑脂流失因由

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1潤(rùn)滑脂性能概述

潤(rùn)滑脂是將稠化劑分散于液體潤(rùn)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(rùn)滑脂實(shí)質(zhì)上是一種稠化了的潤(rùn)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(guò)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(rùn)滑脂。潤(rùn)滑脂的主要潤(rùn)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(duì)潤(rùn)滑脂的主要影響。潤(rùn)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(huì)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(lái)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(lái)的位置和形狀。臨界作用力的大小又稱(chēng)為潤(rùn)滑脂的強(qiáng)度極限，它是影響軸承內(nèi)潤(rùn)滑脂流失性的關(guān)鍵因素。在理想狀態(tài)下，潤(rùn)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(huì)對(duì)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(rùn)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(rùn)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(rùn)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(duì)濕度較大；（5）潤(rùn)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(rùn)滑脂類(lèi)型及使用中存在的問(wèn)題

3．1主要用的潤(rùn)滑脂類(lèi)型

冶金工業(yè)主要用的潤(rùn)滑脂類(lèi)型包括：鋰基脂（含極壓鋰基脂、二硫化鉬鋰基脂、二硫化鉬潤(rùn)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(rùn)滑脂。

3．2潤(rùn)滑脂使用中存在的問(wèn)題及分析

潤(rùn)滑脂使用過(guò)程中存在的主要問(wèn)題是流失及乳化現(xiàn)象。

3．2．1對(duì)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(rùn)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(rùn)滑脂的皂結(jié)構(gòu)被破壞，使用中出現(xiàn)軟化流失。對(duì)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(rùn)滑脂不斷受到剪應(yīng)力的影響，使皂結(jié)構(gòu)受到破壞，潤(rùn)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(rùn)滑脂氧化產(chǎn)生有機(jī)酸，從而破壞潤(rùn)滑脂的結(jié)構(gòu)，造成潤(rùn)滑脂失效。

（4）使用不當(dāng)原因：如選用潤(rùn)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(duì)此尚無(wú)統(tǒng)一解決的辦法。不同類(lèi)型的潤(rùn)滑脂對(duì)溫度的耐受性及敏感性存在巨大的差異。

列出了不同潤(rùn)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(rùn)滑脂的耐受性各不相同。復(fù)合磺酸鈣基脂對(duì)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(duì)于乳化的原因分析

通常認(rèn)為在潤(rùn)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(wú)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(rùn)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(duì)于幾種不同潤(rùn)滑脂的加水／乳化液滾筒抗乳化試驗(yàn)結(jié)果（見(jiàn)）僅供參考，同時(shí)還可采用抗水淋性測(cè)試方法SH／T0109對(duì)潤(rùn)滑脂進(jìn)行對(duì)比測(cè)定。水淋試驗(yàn)結(jié)果與滾筒模擬試驗(yàn)結(jié)果之間沒(méi)有確切的對(duì)應(yīng)關(guān)系；但對(duì)潤(rùn)滑脂的抗水趨勢(shì)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(chǎng)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(duì)具體設(shè)備及工況進(jìn)行潤(rùn)滑方案制訂，選擇適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑脂。如：對(duì)于同一臺(tái)電機(jī)且均采用鋰基潤(rùn)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(duì)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(rùn)滑脂；不能因?yàn)槭峭慌_(tái)設(shè)備（電機(jī)），就選用同一種潤(rùn)滑脂。對(duì)原用脂不太適應(yīng)的，可以進(jìn)行改進(jìn)或升級(jí)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(jí)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(rùn)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(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)抗剪切性能和抗水性能來(lái)說(shuō)，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(duì)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(duì)復(fù)合磺酸鈣基脂，最初采用剪切器進(jìn)行均化，但10萬(wàn)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(duì)過(guò)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(zhǎng)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(guò)添加劑來(lái)改善潤(rùn)滑脂性能。其中抗氧化性和抗磨性能，可以通過(guò)添加高溫抗氧劑（如L－135）、油性減磨劑等進(jìn)行改善。對(duì)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(duì)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(duì)分子質(zhì)量的增加，潤(rùn)滑脂的黏附性也相應(yīng)提高。為不同聚合物對(duì)潤(rùn)滑脂產(chǎn)品水淋性指標(biāo)的影響。表5為不同聚合物對(duì)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(rùn)滑脂的黏附性，但會(huì)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(huì)使?jié)櫥耐庥^產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，因此重點(diǎn)對(duì)聚異丁烯和乙－丙共聚物進(jìn)行考察對(duì)比。從和表5可以看出，高分子聚合物對(duì)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(duì)潤(rùn)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(rùn)滑脂中對(duì)溫度最不敏感的是復(fù)合磺酸鈣基潤(rùn)滑脂，隨著溫度的升高，其表觀稠度變化最小。

（4）對(duì)于使用流失、乳化問(wèn)題的解決方法：合理選脂、科學(xué)用脂是關(guān)鍵；提高潤(rùn)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?rùn)滑脂產(chǎn)品的性能。