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張晉薇
（中冶天工上海十三冶建設(shè)有限公司）

　　摘　要：鋼廠的各種設(shè)備的滾動軸承、滑動軸承、齒輪、螺栓和密封多采用潤滑脂潤滑。本文首先介紹了鋼廠設(shè)備軸承潤滑材料和鋼廠設(shè)備用潤滑脂，繼而分析了連續(xù)鑄造設(shè)備軸承和軋機(jī)輥頸部軸承。
　　關(guān)鍵詞：鋼廠；設(shè)備；軸承；潤滑
　　鋼廠設(shè)備的潤滑改進(jìn)可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益：減少停機(jī)時間，提高生產(chǎn)率；減少磨損，降低備件的更換量；延長設(shè)備的壽命：減少摩擦，節(jié)約能耗；減少潤滑劑的消耗量等。
　　維修費(fèi)用中潤滑磨損方面的費(fèi)用巨大，它是很吸引人的潛在節(jié)約項(xiàng)目，因此，實(shí)施和改進(jìn)鋼廠的潤滑工作對經(jīng)濟(jì)效益有重大意義。采用脲基脂是改進(jìn)潤滑的一項(xiàng)重大措施。日本在80年代已廣泛將脲基脂用于鋼廠、汽車輪軸承、恒速萬向節(jié)和長壽命密封軸承等領(lǐng)域。
　　1　鋼廠設(shè)備軸承潤滑材料研究
　　鋼廠的各種設(shè)備的軸承具有尺寸大，用脂量多，使用條件苛刻（極壓、高溫、冷卻水及雜質(zhì)侵蝕）等特點(diǎn)，因此對潤滑脂的性能有特殊的要求。傳統(tǒng)上采用的脂主要是金屬皂基脂，如鋰基脂、復(fù)合鋁基脂等。近年，因脲基脂在鋼廠的廣泛應(yīng)用而促使人們對其進(jìn)行更加深入的研究。
　　1.1 脲基脂潤滑機(jī)理研究
　　在長期使用脲基脂的軸承滾動面上觀察到褐色乃至黑色的染色現(xiàn)象。使用脲基脂的軸承滾動面的磨損程度顯著小于使用皂基脂的軸承滾動面的磨損程度。這些特有現(xiàn)象為研究其潤滑機(jī)理提供了依據(jù)。
　　用脲基脂潤滑的U軸承的滾動面有明顯的染色，光學(xué)顯微鏡下呈青色和白色，磨損程度相當(dāng)小。復(fù)合鋁基脂潤滑的S軸承的滾動面發(fā)生磨損，直到磨成鏡面。兩個軸承的滾動面的硬度都比新軸承亨顯著增加，而非滾動面的硬度都只稍有增加，稱為“加工硬化”現(xiàn)象。脲基脂的染色現(xiàn)象特別是在軸承負(fù)荷圈部位表現(xiàn)顯著，在非負(fù)荷圈部位幾乎沒有。此現(xiàn)象與優(yōu)良的抗磨損性能之間有某種相關(guān)性。
　　1.2 脲基脂的各種性能
　　脲基脂由于稠化劑分子中不含使基礎(chǔ)油氧化的催化劑金屬元素，分子中含有芳香環(huán)和粒子間的特殊鍵合力等，因此在高溫等苛刻條件下具有各種優(yōu)良的性能。
　　1.2.1 脲稠化劑的結(jié)構(gòu)
　　脲稠化劑粒子是由氫健維持的晶體，皂稠化劑晶體是由范德華力維持的，因此脲稠化劑晶體比皂稠化劑晶體更穩(wěn)定。由較強(qiáng)的氫鍵維持脲稠化劑結(jié)構(gòu)比由較弱的范德華力維持皂稠化劑結(jié)構(gòu)具有較好的耐熱性和剪切安定性。
　　1.2.2 潤滑性
　　傳統(tǒng)皂基脂在鋼廠軸承中使用時，軸承表面被磨損，嚴(yán)重時還要更換軸承。而使用脲基脂顯著地減少軸承滾動接觸負(fù)載面的磨損。由脲基脂潤滑機(jī)理的分析可知，使用脲基脂的軸承滾動接觸面形成氧化鐵層和脲化合物覆蓋層，從而有效地減少了軸承表面的摩擦和磨損。因此，脲基脂在滾動潤滑條件（EHL）下具有極好的潤滑性能。
　　1.2.3 抗輻射
　　潤滑劑的抗輻射能力主要取決于基礎(chǔ)油和所用稠化劑類型。金屬皂稠化劑在輻射作用下可形成加速基礎(chǔ)油氧化的催化劑，而脲稠化劑沒有這種影響。鋰基脂和膨潤土脂經(jīng)照射后分離成液相和固相，而脲基脂仍保持原狀態(tài)，說明脲基脂的抗輻射性能良好。
　　1.2.4 優(yōu)良的心熱性和長的使用壽命
　　脲基脂同皂基脂相比，150℃以下的耐熱性更好，使用壽命更長。脲基脂在150℃以上長期加熱，開始發(fā)生脫水反應(yīng)生成碳化二亞胺，進(jìn)一步發(fā)生分解和聚合。因此脲基脂通常用于150℃以下的長期潤滑，在更高的溫度下通常用于短期潤滑。但也有合成油脲基脂在250℃下具有較長軸承壽命和實(shí)例，例如7017—1脂（合成油脲基脂）在250℃、204軸承、6000r/min、負(fù)荷23N下，軸承壽命大于500h，因此可以用于-60~+250℃長期潤滑。
　　1.2.5 防銹性能
　　脲基脂的防銹性能可通過在脂中添加防銹劑來改進(jìn)。軸承使用壽命試驗(yàn)結(jié)果表明，精選的防銹劑對脂無不利影響。
　　2　鋼廠設(shè)備用潤滑脂
　　2.1 鋼廠設(shè)備軸承的潤滑
　　鋼廠的各種設(shè)備的滾動軸承、滑動軸承、齒輪、螺栓和密封等部位常用潤滑脂潤滑。這些設(shè)備處于粉塵、冷卻水、高溫、氧化鱗皮、腐蝕性環(huán)境氣、震動等惡劣條件下24h運(yùn)轉(zhuǎn)。
　　在鋼廠設(shè)備中廣泛采用鋰基脂、復(fù)合鋁基脂和脲基脂，但在100℃以上的高溫部位通常使用耐熱性好的脲基脂和復(fù)合鋁基脂。集中給脂潤滑時采用0~1號稠度的潤滑脂。
　　工作環(huán)境溫度高于100℃配設(shè)備，如燒結(jié)機(jī)、板坯診鑄設(shè)備、冷軋鋼板連續(xù)退火爐、無縫鋼管冷卻臺、回火爐等，國外一般使用二硫化鉬脂、復(fù)合鋁基脂、脲基脂三種。近年來，逐漸轉(zhuǎn)向以脲基脂為主，如在板坯連鑄過程中，設(shè)備軸承受到表面溫度高達(dá)800℃以上的鋼帶輻射熱、傳導(dǎo)熱、氧化鱗皮和塵埃侵入的影響，并承受相當(dāng)高的負(fù)荷，即使在冷卻水的冷卻下，軸承溫度也高達(dá)110℃，潤滑條件非常惡劣，在這種情況下使用脲基脂具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。密封軸承在使用中不需換脂和補(bǔ)加脂，是潤滑脂壽命與軸承壽命同步的“終身潤滑軸承”，這正是長壽命脲基脂重要的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　2.2 高性能脲基脂
　　日本鋼鐵公司在日本鋼廠進(jìn)行了試驗(yàn)與使用。通過實(shí)驗(yàn)室模擬性能評價試驗(yàn)，特別是使用試驗(yàn)證明，脲基脂具有良好的穩(wěn)定性、抗熱性、密封性和潤滑性，能避免低質(zhì)潤滑和脂變質(zhì)及泄漏，從而減少軸承故障和軸承更換量，延長潤滑脂更換時間，很好地解決了使用傳統(tǒng)脂存在的問題。有實(shí)例表明，鋼廠中使用脲基脂同以前使用鋰基脂相比，軸承磨損量減少50%，可延長軸承壽命兩倍，脂軟化流出少，使脂的用量減少30%。因此日本鋼鐵公司認(rèn)為，脲基脂是鋼廠軸承潤滑的Z佳選擇。
　　3　連續(xù)鑄造設(shè)備軸承
　　板坯連續(xù)鑄造過程是將轉(zhuǎn)爐中吹煉的鋼水經(jīng)鋼水包注入中間包后再澆注入水冷鑄模中。表面快速凝固，將外層凝固的鋼帶慢慢地向下拉，按支掌輥、導(dǎo)輥、夾送輥、臺輥的順序，以極低的速度移動。在此期間需噴高壓冷卻水。在臺輥上鋼帶的中心部位凝固，切成規(guī)定的尺寸即為板坯。
　　上述連續(xù)鑄造設(shè)備各輥的頸部使用內(nèi)徑為60~150mm的自動調(diào)心滾動軸承共300~400個。導(dǎo)輥部位由于鋼的自重作用瓜受相當(dāng)高的負(fù)荷。即使在水冷卻的條件下，軸承溫度也高達(dá)110℃左右。支撐輥、導(dǎo)輥、夾送輥頸部軸承采用集中給脂的方式，采用脂有礦油鋰基脂、礦油復(fù)合鋁基脂、礦油脲基脂。
　　為了防止氧化鱗皮和塵埃的侵入，提高軸承的耐久性，使設(shè)備達(dá)到清潔和不維修而采用密封軸承。對溫度超過150℃的軸承采用聚苯醚脲基脂。用合成油為基礎(chǔ)油的潤滑脂作鋼廠設(shè)備軸承的潤滑的例子還比較少。
　　4　軋機(jī)輥頸部軸承
　　軋機(jī)有初軋、原板軋、熱軋和冷軋機(jī)等。這些設(shè)備是以連續(xù)鑄造的鋼坯為原料，通過兩個軋輥來進(jìn)行軋制的。軋機(jī)是由工作輥與支撐輥構(gòu)成的四級軋輥機(jī)，采用適于支撐輥的兩端高壓延負(fù)荷的油膜軸承和滾動軸承。油膜軸承是由軸反白合金制造的軸瓦和套管構(gòu)成的。隨著輥的轉(zhuǎn)動，在軸瓦和套管之間吸入潤滑油形成油膜支撐負(fù)荷。受到重負(fù)荷的支撐輥等部位采用這種軸承。油膜軸承用的潤滑油是粘度為300~700mm²/s（40℃）的高粘度礦物油，由循環(huán)供油系統(tǒng)向軸承供油。
　　軋機(jī)工作輥和支撐輥上的滾動軸承是四排圓錐滾動軸承和四排圓筒滾動軸承。該軸承在軋制過程中用集中給脂裝置定期給脂，或是每拆換輥時補(bǔ)加新脂。
　　在非密封型軸承中、軋制時侵入冷卻水、氧化鱗皮、塵埃，在軸承軋道上出現(xiàn)壓痕，冷卻水使脂流出并使軋道面生銹。壓痕和銹蝕是軋道面疲勞剝離和軸承壽命縮短的原因。因此正在換成密封四列圓錐軸承和四列圓筒滾動軸承。在四列圓錐滾動軸承的內(nèi)輪兩端安裝油密封，軸承也進(jìn)行密封。在軸承內(nèi)部封入適量的密封軸承脂。軸承罩上設(shè)有溢水孔，即使冷卻水通過密封罩侵入內(nèi)部，在到達(dá)軸承之前就可以排出。軸承產(chǎn)身的油密封，密封罩和溢水孔共同起作用，防止冷卻水和氧化鱗皮的侵入。
　　5　結(jié)語
　　鋼廠設(shè)備要求提高可靠性和生產(chǎn)效率，降低成本和保護(hù)環(huán)境，為滿足這一要求進(jìn)行了軸承改進(jìn)和潤滑脂開發(fā)。一般鋼廠設(shè)備用軸承約有4萬個，由潤滑原因引起的損壞約占50%，更換數(shù)即使占百分之幾，數(shù)量也相當(dāng)大。因此，鋼廠設(shè)備軸承的潤滑可以獲得巨大的經(jīng)濟(jì)效益，必須要引起高度重視。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]程琳.合成潤滑材料,1994,(2):51~32
　　[2]李輝.合成潤滑材料,1994,(3):32~34