廖昌立

　　摘　要：連鑄生產(chǎn)線輥系軸承潤(rùn)滑的工況特點(diǎn)及潤(rùn)滑要求；國(guó)內(nèi)常見連鑄潤(rùn)滑脂種類特點(diǎn)；如何衡量選擇連鑄線軸承潤(rùn)滑劑的綜合效益。
　　關(guān)鍵詞：連鑄生產(chǎn)線；軸承；潤(rùn)滑要求；綜合效益
　　前言：連鑄是煉鋼和軋鋼之間的一道生產(chǎn)工序，是將精煉后的鋼水用連鑄機(jī)澆注、冷凝、切割連續(xù)鑄造成鑄坯。連鑄生產(chǎn)出來的鋼坯是熱軋廠生產(chǎn)各種產(chǎn)品的原料，是煉鋼生產(chǎn)中的重要階段。連鑄設(shè)備的潤(rùn)滑情況，直接影響設(shè)備生產(chǎn)的正常運(yùn)行，關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)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(rùn)滑的工況特點(diǎn)及潤(rùn)滑要求，如何衡量連鑄生產(chǎn)線輥系軸承的潤(rùn)滑效果和綜合效益等進(jìn)行討論，以提高設(shè)備使用壽命，降低事故率、降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
　　中國(guó)于50年代開始進(jìn)行半連鑄的工業(yè)試驗(yàn)，經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，中國(guó)連鑄已取得很大成就，連鑄機(jī)數(shù)量居世界。但與世界先進(jìn)水平相比，在設(shè)備、自動(dòng)控制、工藝技術(shù)和品種質(zhì)量等方面，中國(guó)連鑄技術(shù)都還有較大的差距，需要進(jìn)一步改善和提高。
　　連鑄有多種分類方法，根據(jù)連鑄機(jī)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(jī)為例，鋼鐵廠連鑄線設(shè)備如圖所示主要設(shè)備包括有鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)—鋼水包—中間包—結(jié)晶器(一次冷卻裝置)—鑄坯導(dǎo)向和二次冷卻裝置—拉坯矯直裝置(拉矯機(jī))—切割設(shè)備—冷床等。我們這里主要討論的連鑄線設(shè)備潤(rùn)滑主要是輥系軸承的潤(rùn)滑。

　　一、連鑄線輥系軸承的工況特點(diǎn)
　　連鑄線的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，造成了其機(jī)械設(shè)備是在高溫、高負(fù)荷、多水淋、連續(xù)工作條件下運(yùn)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(jié)晶器、二冷段的夾輥及導(dǎo)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(duì)于軸承潤(rùn)滑的密封要求較高；
　　低速：設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)較慢，低速對(duì)于潤(rùn)滑油膜的成形是不利的，容易造成潤(rùn)滑不良；
　　重載及沖擊負(fù)荷：鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、拉矯機(jī)等設(shè)備在工作過程中都承受很重的載荷，并有沖擊負(fù)荷存在；
　　連續(xù)作業(yè)：連鑄線都是連續(xù)作業(yè)，要求設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行。
　　由于這些工況特點(diǎn)，因此做好輥系軸承的潤(rùn)滑是連鑄設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作的核心。而選擇合適的潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑劑，能承受較高性能要求的考驗(yàn)，是連鑄線輥系軸承潤(rùn)滑的關(guān)鍵。
　　二、連鑄線輥系軸承潤(rùn)滑方式的選擇及潤(rùn)滑要求
　　（一）潤(rùn)滑方式
　　目前鋼鐵連鑄設(shè)備軸承的潤(rùn)滑方式，主要有單雙線干油潤(rùn)滑方式、集中智能干油潤(rùn)滑方式、油氣潤(rùn)滑方式等幾種。單雙線干油潤(rùn)滑方式在早期連鑄設(shè)備應(yīng)用較多，由于在流量調(diào)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(rùn)滑方式在當(dāng)前鋼鐵冶金行業(yè)技術(shù)比較成熟，具有較好的性價(jià)比，因此得到了廣泛使用；油氣潤(rùn)滑是新發(fā)展的潤(rùn)滑模式，采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，能實(shí)時(shí)監(jiān)控，節(jié)約能源，占領(lǐng)了部分市場(chǎng)，但其處于應(yīng)用推廣階段，且初期投資大。
　　國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)對(duì)集中智能干油潤(rùn)滑方式、油氣潤(rùn)滑方式這兩種潤(rùn)滑方式的選擇，主要在于設(shè)備工藝的要求及對(duì)建設(shè)成本的考慮。
　　（二）潤(rùn)滑劑
　　連鑄線軸承的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂之分，如何選擇合適的潤(rùn)滑劑，要考慮的因素很多，我們可按照潤(rùn)滑劑選用的“LETS原則”進(jìn)行考慮。
　　L－Load負(fù)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(yīng)用廣泛的集中智能干油潤(rùn)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(rùn)滑脂（干油）。
　　下表為某國(guó)有大型鋼鐵集團(tuán)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(chǔ)油粘度類似，它們的潤(rùn)滑效果如何？如何進(jìn)行選擇呢？我們注意到除了稠度外，在流動(dòng)壓力、揮發(fā)損失、極壓能力和抗腐蝕等各項(xiàng)性能方面兩者也都有明顯差異。再看看現(xiàn)場(chǎng)使用效果對(duì)比的結(jié)果：
　　1、從現(xiàn)場(chǎng)取樣的軸承潤(rùn)滑情況圖片的對(duì)比：
　　a、使用油脂1潤(rùn)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(rùn)滑的軸承情況：許多軸承內(nèi)國(guó)產(chǎn)油脂出現(xiàn)板結(jié)、乳化或變質(zhì)，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(guān)。

　　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(shí)，油脂2加脂周期為1小時(shí)，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(chǎn)線設(shè)備的軸承，使用TIMKEN 24122CJW33C4型號(hào)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(cè)得的游隙值0.15mm－0.22mm，與新軸承的游隙值基本符合，顯示潤(rùn)滑良好，軸承基本沒有磨損。而使用油脂2軸承的結(jié)果與之偏離很遠(yuǎn)。測(cè)量?jī)煞N油脂內(nèi)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(duì)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(shì)！這也和實(shí)際使用結(jié)果是一致的。我們可看出正確選用合適的潤(rùn)滑劑，其潤(rùn)滑效果相差甚遠(yuǎn)。
　　因此，我們總結(jié)連鑄線軸承潤(rùn)滑的主要要求如下：
　　1、選擇適宜的稠度等級(jí)，一般為1^#~1.5^#潤(rùn)滑脂。
　　連鑄線軸承因潤(rùn)滑方式不同、潤(rùn)滑裝置能力、潤(rùn)滑部位數(shù)量及密封性等因素，會(huì)對(duì)油脂的稠度有不同要求。在整體統(tǒng)一采用集中智能自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)、潤(rùn)滑管路較長(zhǎng)、潤(rùn)滑部位數(shù)量較大時(shí)考慮采用的油脂稠度要低，以保證油脂能有效達(dá)到潤(rùn)滑點(diǎn)，建議采用1^#脂為宜；如果是分段潤(rùn)滑或人工潤(rùn)滑、潤(rùn)滑管路較短、數(shù)量較少時(shí)潤(rùn)滑脂可以考慮采用稠度高一些，以提高密封性能。
　　2、高滴點(diǎn)（>220℃），高溫穩(wěn)定性優(yōu)異，蒸發(fā)損失率低。
　　連鑄機(jī)輥系軸承盡管一般都采用冷卻水降溫的設(shè)計(jì)，但其工作溫度仍然較高。以扇形段為例，輥道軸承內(nèi)部溫度一般在120~150℃甚至更高，所以要求潤(rùn)滑脂的其滴點(diǎn)高，粘溫性能要好，膠體安定性佳。

　　Z好采用合成基礎(chǔ)油，能長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境中。否則油脂的基礎(chǔ)油在高溫下快速蒸發(fā)或油脂解體流失，將會(huì)出現(xiàn)干結(jié)、結(jié)焦、積碳，也會(huì)造成油管堵塞，損壞設(shè)備。
　　3、優(yōu)良的抗水性（水沖淋測(cè)試（3h/90℃）0級(jí)，EMCRO防銹測(cè)試<1級(jí)）。
　　連鑄機(jī)鋼坯和輥?zhàn)虞S承是靠噴水沖淋進(jìn)行降溫的，若潤(rùn)滑脂抗水沖淋性能不強(qiáng)，產(chǎn)生乳化流失，必然會(huì)造成軸承的潤(rùn)滑不良或銹蝕，縮短設(shè)備。因此對(duì)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(fù)荷>300KG）。
　　鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、扇形段、拉矯機(jī)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(rùn)滑脂油膜要求的承載力高，能減弱沖擊負(fù)荷的影響。
　　5、良好的泵送性能（一般要求潤(rùn)滑系統(tǒng)的泵送壓力在18Mpa左右）。
　　集中智能干油潤(rùn)滑系統(tǒng)管路一般都比較長(zhǎng)，潤(rùn)滑點(diǎn)多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。現(xiàn)實(shí)中很多潤(rùn)滑系統(tǒng)出現(xiàn)某些潤(rùn)滑部位沒有油品到達(dá)的現(xiàn)象，這與潤(rùn)滑系統(tǒng)的能力有關(guān)，更主要的是潤(rùn)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(shí)，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(rùn)滑脂其具體性能參數(shù)應(yīng)滿足：
　　稠度等級(jí)為1^#~1.5^#，
　　滴點(diǎn)>220℃，
　　分油率和蒸發(fā)損失低，
　　四球燒接負(fù)荷>300KG，
　　抗水性優(yōu)異，（水沖淋測(cè)試（3h/90℃）0級(jí)，EMCRO防銹測(cè)試<1級(jí)）
　　泵送性能良好（泵送壓力≤18MPa）。
　　三、國(guó)內(nèi)常見連鑄潤(rùn)滑脂種類特點(diǎn)
　　國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)連鑄線設(shè)備軸承使用的油脂主要有復(fù)合鋁基潤(rùn)滑脂、極壓鋰基脂、磺酸鈣基脂和聚脲基脂。
　　各類潤(rùn)滑脂對(duì)比優(yōu)缺點(diǎn)如下：

　　雖然各種潤(rùn)滑脂都各有優(yōu)勢(shì)，在各企業(yè)也有很多應(yīng)用；但從國(guó)內(nèi)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(rùn)滑效果也更好。這也是以后的主流發(fā)展趨勢(shì)。
　　四、如何衡量連鑄線軸承的潤(rùn)滑效果和綜合效益
　　現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)普遍性的產(chǎn)能過剩、效益不理想，出于降低企業(yè)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的，國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)普遍實(shí)行了成本核算、精細(xì)管理，推行國(guó)產(chǎn)化（包括設(shè)備、潤(rùn)滑劑）。但國(guó)產(chǎn)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(shè)備零配件更換頻繁、臨時(shí)維修幾率增大、導(dǎo)致維修成本居高不降，給設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行帶來隱患。
　　我們認(rèn)為，實(shí)際上鋼鐵企業(yè)作為用戶，對(duì)于潤(rùn)滑的選擇，不應(yīng)是簡(jiǎn)單的國(guó)產(chǎn)化、采購(gòu)油品成本低的問題，更應(yīng)看重產(chǎn)品的性價(jià)比和服務(wù)，以及提供穩(wěn)定生產(chǎn)的保證；不只是看價(jià)格，更要看綜合效益，看降低設(shè)備故障率、穩(wěn)定運(yùn)行周期，看實(shí)際效果。國(guó)產(chǎn)油脂雖然在采購(gòu)價(jià)格方面有優(yōu)勢(shì)，并宣稱在性能指標(biāo)上也向國(guó)外進(jìn)口油品看齊，但在實(shí)際應(yīng)用中整體表現(xiàn)和國(guó)外知名品牌的油品相比還是有相當(dāng)差距的。進(jìn)口油脂的優(yōu)勢(shì)主要在于：1、質(zhì)量穩(wěn)定；2、產(chǎn)品綜合性能高；3、有大量國(guó)外成功應(yīng)用實(shí)例。
　　以某國(guó)內(nèi)某大型鋼鐵集團(tuán)煉鋼廠為例，在推行國(guó)產(chǎn)化的工作過程中，該廠決定在使用進(jìn)口油品的板坯連鑄線上試用一款國(guó)產(chǎn)連鑄機(jī)潤(rùn)滑脂，試用期要求半年內(nèi)，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(guó)內(nèi)連鑄線油品國(guó)產(chǎn)化中效果非常好，替代了許多進(jìn)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(jìn)口油脂都更好。
　　而結(jié)果是：僅試用一個(gè)月，連鑄線設(shè)備就陸續(xù)出現(xiàn)了軸承內(nèi)油品流失、結(jié)焦、干結(jié)的現(xiàn)象，共計(jì)損壞了7個(gè)軸承，因此造成的被迫停機(jī)就有兩次，損失非常嚴(yán)重，廠家對(duì)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(chǎng)對(duì)該油脂和進(jìn)口油脂抽取新脂油樣進(jìn)行了檢測(cè)，其結(jié)果如下：

　　從上表的對(duì)比中我們看出，兩種油品極壓抗磨性能都在同一級(jí)別，但該進(jìn)口油品與國(guó)產(chǎn)油品相比，油脂蒸發(fā)損失少27.1%，抗水防銹保護(hù)優(yōu)于其1~2個(gè)等級(jí)（0是無腐蝕，Z高等級(jí)），而且在高溫時(shí)保護(hù)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(guó)產(chǎn)油品的差距十分明顯，這就是為什么國(guó)產(chǎn)油品會(huì)出現(xiàn)流失、變質(zhì)，堵塞潤(rùn)滑管路，造成軸承磨損失效的原因！油品本身性能品質(zhì)，在使用過程中可以在油品內(nèi)在質(zhì)量和性能的變化反映出來，進(jìn)而影響到其潤(rùn)滑效果。
　　在與廠家潤(rùn)滑管理部門溝通的過程中，負(fù)責(zé)人也認(rèn)為在該廠所有的各品牌連鑄線潤(rùn)滑脂中，該進(jìn)口潤(rùn)滑脂的綜合性價(jià)比是Z好的。以其煉鋼廠一條規(guī)格2350mm（寬）×250mm（厚）的國(guó)產(chǎn)板坯連鑄生產(chǎn)線為例，進(jìn)口油品月消耗潤(rùn)滑脂的用量為2噸左右，只有國(guó)產(chǎn)潤(rùn)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(jìn)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(hù)成本；更重要的是從未出現(xiàn)因潤(rùn)滑問題造成的設(shè)備停機(jī)事故，要知道因一次堵流或漏鋼停機(jī)所造成的損失可能已足夠購(gòu)買幾噸的進(jìn)口油品了！而且該進(jìn)口油品泵送性能極好，泵送壓力穩(wěn)定，對(duì)設(shè)備的保護(hù)和能耗的節(jié)約都十分有利。在潤(rùn)滑周期更長(zhǎng)，用量遠(yuǎn)少于國(guó)產(chǎn)油品的情況下，該進(jìn)口品牌油品顯示出了極佳的潤(rùn)滑性狀和效果，其優(yōu)越性和上邊性能對(duì)比中反映的數(shù)據(jù)是相符的。
　　結(jié)束語
　　合理選用優(yōu)質(zhì)的連鑄線潤(rùn)滑產(chǎn)品，可延長(zhǎng)潤(rùn)滑脂的工作壽命，減少潤(rùn)滑脂的消耗量，即降低了總的潤(rùn)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(huì)獲得更多方面的效益：延長(zhǎng)設(shè)備部件的使用壽命，大大減少備品備件的消耗量，節(jié)省設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用；Z重要的是，可以減少因潤(rùn)滑不當(dāng)造成的軸承損壞等情況，減少設(shè)備的非正常停機(jī)時(shí)間或因此造成的產(chǎn)品質(zhì)量下降，從而能為企業(yè)創(chuàng)出更多的價(jià)值。
　　參考文獻(xiàn)：
　　1.SKF（中國(guó)）有限公司-《SKF軸承綜合型錄》
　　2.國(guó)家機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T3573-2004
　　3.機(jī)械工業(yè)出版社-《滾動(dòng)軸承應(yīng)用手冊(cè)》
　　4.Timken公司-軸承產(chǎn)品目錄