廖昌立

　　摘　要：連鑄生產線輥系軸承潤滑的工況特點及潤滑要求；國內常見連鑄潤滑脂種類特點；如何衡量選擇連鑄線軸承潤滑劑的綜合效益。
　　關鍵詞：連鑄生產線；軸承；潤滑要求；綜合效益
　　前言：連鑄是煉鋼和軋鋼之間的一道生產工序，是將精煉后的鋼水用連鑄機澆注、冷凝、切割連續(xù)鑄造成鑄坯。連鑄生產出來的鋼坯是熱軋廠生產各種產品的原料，是煉鋼生產中的重要階段。連鑄設備的潤滑情況，直接影響設備生產的正常運行，關系到產品質量和經(jīng)濟效益，因此各鋼鐵企業(yè)都非常重視。本文將就連鑄線軸承潤滑的工況特點及潤滑要求，如何衡量連鑄生產線輥系軸承的潤滑效果和綜合效益等進行討論，以提高設備使用壽命，降低事故率、降低成本，提高產品質量。
　　中國于50年代開始進行半連鑄的工業(yè)試驗，經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，中國連鑄已取得很大成就，連鑄機數(shù)量居世界。但與世界先進水平相比，在設備、自動控制、工藝技術和品種質量等方面，中國連鑄技術都還有較大的差距，需要進一步改善和提高。
　　連鑄有多種分類方法，根據(jù)連鑄機外形的不同，連鑄可分為立式連鑄、立彎式連鑄、直弧形連鑄、弧形連鑄、超低頭(橢圓形)連鑄、水平連鑄、輪(帶)式連鑄等；根據(jù)所澆鑄的鑄坯斷面的不同，又有方坯連鑄(大方坯和小方坯連鑄)、板坯連鑄、圓坯連鑄、異型坯連鑄以及薄板坯連鑄和薄帶連鑄之分。以弧形連鑄機為例，鋼鐵廠連鑄線設備如圖所示主要設備包括有鋼包回轉臺—鋼水包—中間包—結晶器(一次冷卻裝置)—鑄坯導向和二次冷卻裝置—拉坯矯直裝置(拉矯機)—切割設備—冷床等。我們這里主要討論的連鑄線設備潤滑主要是輥系軸承的潤滑。

　　一、連鑄線輥系軸承的工況特點
　　連鑄線的生產工藝特點，造成了其機械設備是在高溫、高負荷、多水淋、連續(xù)工作條件下運行，其輥系軸承的典型工況條件非常惡劣——
　　高溫：各軸承部件承受的輻射溫度約在700~1200℃，因此軸承工作溫度高；
　　水噴淋：在結晶器、二冷段的夾輥及導輥等處都存在大量水沖淋情況；
　　粉塵：粉塵較多，主要是煙塵、氧化鐵皮等，對于軸承潤滑的密封要求較高；
　　低速：設備運轉較慢，低速對于潤滑油膜的成形是不利的，容易造成潤滑不良；
　　重載及沖擊負荷：鋼包回轉臺、拉矯機等設備在工作過程中都承受很重的載荷，并有沖擊負荷存在；
　　連續(xù)作業(yè)：連鑄線都是連續(xù)作業(yè)，要求設備長周期運行。
　　由于這些工況特點，因此做好輥系軸承的潤滑是連鑄設備維護保養(yǎng)工作的核心。而選擇合適的潤滑方式和潤滑劑，能承受較高性能要求的考驗，是連鑄線輥系軸承潤滑的關鍵。
　　二、連鑄線輥系軸承潤滑方式的選擇及潤滑要求
　?。ㄒ唬櫥绞?br /> 　　目前鋼鐵連鑄設備軸承的潤滑方式，主要有單雙線干油潤滑方式、集中智能干油潤滑方式、油氣潤滑方式等幾種。單雙線干油潤滑方式在早期連鑄設備應用較多，由于在流量調節(jié)、故障判斷、可靠性等方面無法滿足新型連鑄線的工藝要求，已逐步被淘汰；集中智能干油潤滑方式在當前鋼鐵冶金行業(yè)技術比較成熟，具有較好的性價比，因此得到了廣泛使用；油氣潤滑是新發(fā)展的潤滑模式，采用潤滑油潤滑，能實時監(jiān)控，節(jié)約能源，占領了部分市場，但其處于應用推廣階段，且初期投資大。
　　國內鋼鐵企業(yè)對集中智能干油潤滑方式、油氣潤滑方式這兩種潤滑方式的選擇，主要在于設備工藝的要求及對建設成本的考慮。
　　（二）潤滑劑
　　連鑄線軸承的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂之分，如何選擇合適的潤滑劑，要考慮的因素很多，我們可按照潤滑劑選用的“LETS原則”進行考慮。
　　L－Load負荷/載荷（PD/FZG）
　　E－Environment環(huán)境（水、腐蝕、粉塵）
　　T－Temperature溫度（常溫、極端溫度）
　　S－Speed速度（一般、超常）
　　這里以應用廣泛的集中智能干油潤滑方式為例，根據(jù)連鑄線輥系軸承的工況，要從油脂的高溫穩(wěn)定性、抗水乳化能力、極壓抗磨性、密封性和泵送性等因素出發(fā)，考慮選擇合適的潤滑脂（干油）。
　　下表為某國有大型鋼鐵集團煉鋼廠連鑄線兩款品牌連鑄線軸承用油脂的性能表。

　　我們看到，兩款油脂成分相同、基礎油粘度類似，它們的潤滑效果如何？如何進行選擇呢？我們注意到除了稠度外，在流動壓力、揮發(fā)損失、極壓能力和抗腐蝕等各項性能方面兩者也都有明顯差異。再看看現(xiàn)場使用效果對比的結果：
　　1、從現(xiàn)場取樣的軸承潤滑情況圖片的對比：
　　a、使用油脂1潤滑的軸承情況：油品的性能保持良好，軸承正常。

　　b、使用油脂2潤滑的軸承情況：許多軸承內國產油脂出現(xiàn)板結、乳化或變質，某軸承甚至出現(xiàn)了燒損現(xiàn)象。這與油脂的高溫穩(wěn)定性、抗水性不足有關。

　　2、加脂量
　　兩者加油周期和加油量不一樣。油脂1加脂周期為3小時，油脂2加脂周期為1小時，油脂1的用量只有油脂2的三分之一。
　　3、磨損量和Fe元素濃度
　　該廠連鑄板坯生產線設備的軸承，使用TIMKEN 24122CJW33C4型號軸承，其新軸承的游隙值0.16mm至0.21mm，使用油脂1后的軸承測得的游隙值0.15mm－0.22mm，與新軸承的游隙值基本符合，顯示潤滑良好，軸承基本沒有磨損。而使用油脂2軸承的結果與之偏離很遠。測量兩種油脂內的鐵元素濃度也相差較多。
　　4、泵送能力
　　油脂1的泵送工作壓力為16MPa，而油脂2的泵送工作壓力為18~20MPa，油脂1的泵送性要好得多。
　　在以上對比中，油脂1的高溫穩(wěn)定性更佳，蒸發(fā)損耗更少（兩者的揮發(fā)損失相差3倍），從極壓抗磨性、泵送性和抗腐蝕等性能方面都具有明顯的優(yōu)勢！這也和實際使用結果是一致的。我們可看出正確選用合適的潤滑劑，其潤滑效果相差甚遠。
　　因此，我們總結連鑄線軸承潤滑的主要要求如下：
　　1、選擇適宜的稠度等級，一般為1^#~1.5^#潤滑脂。
　　連鑄線軸承因潤滑方式不同、潤滑裝置能力、潤滑部位數(shù)量及密封性等因素，會對油脂的稠度有不同要求。在整體統(tǒng)一采用集中智能自動潤滑系統(tǒng)、潤滑管路較長、潤滑部位數(shù)量較大時考慮采用的油脂稠度要低，以保證油脂能有效達到潤滑點，建議采用1^#脂為宜；如果是分段潤滑或人工潤滑、潤滑管路較短、數(shù)量較少時潤滑脂可以考慮采用稠度高一些，以提高密封性能。
　　2、高滴點（>220℃），高溫穩(wěn)定性優(yōu)異，蒸發(fā)損失率低。
　　連鑄機輥系軸承盡管一般都采用冷卻水降溫的設計，但其工作溫度仍然較高。以扇形段為例，輥道軸承內部溫度一般在120~150℃甚至更高，所以要求潤滑脂的其滴點高，粘溫性能要好，膠體安定性佳。

　　Z好采用合成基礎油，能長期工作在高溫環(huán)境中。否則油脂的基礎油在高溫下快速蒸發(fā)或油脂解體流失，將會出現(xiàn)干結、結焦、積碳，也會造成油管堵塞，損壞設備。
　　3、優(yōu)良的抗水性（水沖淋測試（3h/90℃）0級，EMCRO防銹測試<1級）。
　　連鑄機鋼坯和輥子軸承是靠噴水沖淋進行降溫的，若潤滑脂抗水沖淋性能不強，產生乳化流失，必然會造成軸承的潤滑不良或銹蝕，縮短設備。因此對油脂稠化劑種類的選擇比較重要。
　　4、良好的極壓抗磨能力（四球燒接負荷>300KG）。
　　鋼包回轉臺、扇形段、拉矯機等部位的軸承，承受很高的載荷，因此是否有足夠的極壓抗磨性，直接影響軸承壽命。潤滑脂油膜要求的承載力高，能減弱沖擊負荷的影響。
　　5、良好的泵送性能（一般要求潤滑系統(tǒng)的泵送壓力在18Mpa左右）。
　　集中智能干油潤滑系統(tǒng)管路一般都比較長，潤滑點多，結構較復雜?，F(xiàn)實中很多潤滑系統(tǒng)出現(xiàn)某些潤滑部位沒有油品到達的現(xiàn)象，這與潤滑系統(tǒng)的能力有關，更主要的是潤滑脂泵送性的影響，即泵送壓力損失要低。特別是在冬季氣溫較低時，油品的泵送壓力要求更重要。
　　綜上所述，我們可以了解到合適的連鑄線潤滑脂其具體性能參數(shù)應滿足：
　　稠度等級為1^#~1.5^#，
　　滴點>220℃，
　　分油率和蒸發(fā)損失低，
　　四球燒接負荷>300KG，
　　抗水性優(yōu)異，（水沖淋測試（3h/90℃）0級，EMCRO防銹測試<1級）
　　泵送性能良好（泵送壓力≤18MPa）。
　　三、國內常見連鑄潤滑脂種類特點
　　國內鋼鐵企業(yè)連鑄線設備軸承使用的油脂主要有復合鋁基潤滑脂、極壓鋰基脂、磺酸鈣基脂和聚脲基脂。
　　各類潤滑脂對比優(yōu)缺點如下：

　　雖然各種潤滑脂都各有優(yōu)勢，在各企業(yè)也有很多應用；但從國內鋼鐵企業(yè)使用情況來看，還以使用磺酸鈣基脂和聚脲基脂為多，潤滑效果也更好。這也是以后的主流發(fā)展趨勢。
　　四、如何衡量連鑄線軸承的潤滑效果和綜合效益
　　現(xiàn)階段國內鋼鐵行業(yè)普遍性的產能過剩、效益不理想，出于降低企業(yè)成本、提高經(jīng)濟效益的目的，國內鋼鐵企業(yè)普遍實行了成本核算、精細管理，推行國產化（包括設備、潤滑劑）。但國產油品在使用過程中，也出現(xiàn)了耐溫性、極壓性、穩(wěn)定性及泵送性等諸多性能方面的問題，由此問題所帶來的是油品消耗巨大、設備零配件更換頻繁、臨時維修幾率增大、導致維修成本居高不降，給設備的長期穩(wěn)定運行帶來隱患。
　　我們認為，實際上鋼鐵企業(yè)作為用戶，對于潤滑的選擇，不應是簡單的國產化、采購油品成本低的問題，更應看重產品的性價比和服務，以及提供穩(wěn)定生產的保證；不只是看價格，更要看綜合效益，看降低設備故障率、穩(wěn)定運行周期，看實際效果。國產油脂雖然在采購價格方面有優(yōu)勢，并宣稱在性能指標上也向國外進口油品看齊，但在實際應用中整體表現(xiàn)和國外知名品牌的油品相比還是有相當差距的。進口油脂的優(yōu)勢主要在于：1、質量穩(wěn)定；2、產品綜合性能高；3、有大量國外成功應用實例。
　　以某國內某大型鋼鐵集團煉鋼廠為例，在推行國產化的工作過程中，該廠決定在使用進口油品的板坯連鑄線上試用一款國產連鑄機潤滑脂，試用期要求半年內，不得造成軸承損壞，檢查鐵元素濃度不得大于1000ppm。該脂據(jù)稱在國內連鑄線油品國產化中效果非常好，替代了許多進口油脂；在抗極壓數(shù)據(jù)和抗水沖淋數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)方面比進口油脂都更好。
　　而結果是：僅試用一個月，連鑄線設備就陸續(xù)出現(xiàn)了軸承內油品流失、結焦、干結的現(xiàn)象，共計損壞了7個軸承，因此造成的被迫停機就有兩次，損失非常嚴重，廠家對此感到很失望和困惑。為此廠家委托我們幫助分析原因。
　　我們到現(xiàn)場對該油脂和進口油脂抽取新脂油樣進行了檢測，其結果如下：

　　從上表的對比中我們看出，兩種油品極壓抗磨性能都在同一級別，但該進口油品與國產油品相比，油脂蒸發(fā)損失少27.1%，抗水防銹保護優(yōu)于其1~2個等級（0是無腐蝕，Z高等級），而且在高溫時保護軸承的油膜粘度也高于其43.96%！在高溫穩(wěn)定性、抗水沖淋和抗腐蝕等性能方面，國產油品的差距十分明顯，這就是為什么國產油品會出現(xiàn)流失、變質，堵塞潤滑管路，造成軸承磨損失效的原因！油品本身性能品質，在使用過程中可以在油品內在質量和性能的變化反映出來，進而影響到其潤滑效果。
　　在與廠家潤滑管理部門溝通的過程中，負責人也認為在該廠所有的各品牌連鑄線潤滑脂中，該進口潤滑脂的綜合性價比是Z好的。以其煉鋼廠一條規(guī)格2350mm（寬）×250mm（厚）的國產板坯連鑄生產線為例，進口油品月消耗潤滑脂的用量為2噸左右，只有國產潤滑脂用量的約1/3左右，兩相比較用量降幅明顯。在使用了進口油品五年后，軸承都未出現(xiàn)失效更換，節(jié)約了大量維護成本；更重要的是從未出現(xiàn)因潤滑問題造成的設備停機事故，要知道因一次堵流或漏鋼停機所造成的損失可能已足夠購買幾噸的進口油品了！而且該進口油品泵送性能極好，泵送壓力穩(wěn)定，對設備的保護和能耗的節(jié)約都十分有利。在潤滑周期更長，用量遠少于國產油品的情況下，該進口品牌油品顯示出了極佳的潤滑性狀和效果，其優(yōu)越性和上邊性能對比中反映的數(shù)據(jù)是相符的。
　　結束語
　　合理選用優(yōu)質的連鑄線潤滑產品，可延長潤滑脂的工作壽命，減少潤滑脂的消耗量，即降低了總的潤滑劑使用成本。而這還只是企業(yè)獲利的極小部分，在降低企業(yè)綜合成本方面，還會獲得更多方面的效益：延長設備部件的使用壽命，大大減少備品備件的消耗量，節(jié)省設備的維護費用；Z重要的是，可以減少因潤滑不當造成的軸承損壞等情況，減少設備的非正常停機時間或因此造成的產品質量下降，從而能為企業(yè)創(chuàng)出更多的價值。
　　參考文獻：
　　1.SKF（中國）有限公司-《SKF軸承綜合型錄》
　　2.國家機械行業(yè)標準JB/T3573-2004
　　3.機械工業(yè)出版社-《滾動軸承應用手冊》
　　4.Timken公司-軸承產品目錄