廖昌立

　　摘　要：连铸生产线辊系轴承润滑的工况特点及润滑要求；国内常见连铸润滑脂种类特点；如何衡量选择连铸线轴承润滑剂的综合效益。
　　关键词：连铸生产线；轴承；润滑要求；综合效益
　　前言：连铸是炼钢和轧钢之间的一道生产工序，是将精炼后的钢水用连铸机浇注、冷凝、切割连续铸造成铸坯。连铸生产出来的钢坯是热轧厂生产各种产品的原料，是炼钢生产中的重要阶段。连铸设备的润滑情况，直接影响设备生产的正常运行，关系到产品质量和经济效益，因此各钢铁企业都非常重视。本文将就连铸线轴承润滑的工况特点及润滑要求，如何衡量连铸生产线辊系轴承的润滑效果和综合效益等进行讨论，以提高设备使用寿命，降低事故率、降低成本，提高产品质量。
　　中国于50年代开始进行半连铸的工业试验，经过近几十年的发展，中国连铸已取得很大成就，连铸机数量居世界。但与世界先进水平相比，在设备、自动控制、工艺技术和品种质量等方面，中国连铸技术都还有较大的差距，需要进一步改善和提高。
　　连铸有多种分类方法，根据连铸机外形的不同，连铸可分为立式连铸、立弯式连铸、直弧形连铸、弧形连铸、超低头(椭圆形)连铸、水平连铸、轮(带)式连铸等；根据所浇铸的铸坯断面的不同，又有方坯连铸(大方坯和小方坯连铸)、板坯连铸、圆坯连铸、异型坯连铸以及薄板坯连铸和薄带连铸之分。以弧形连铸机为例，钢铁厂连铸线设备如图所示主要设备包括有钢包回转台—钢水包—中间包—结晶器(一次冷却装置)—铸坯导向和二次冷却装置—拉坯矫直装置(拉矫机)—切割设备—冷床等。我们这里主要讨论的连铸线设备润滑主要是辊系轴承的润滑。

　　一、连铸线辊系轴承的工况特点
　　连铸线的生产工艺特点，造成了其机械设备是在高温、高负荷、多水淋、连续工作条件下运行，其辊系轴承的典型工况条件非常恶劣——
　　高温：各轴承部件承受的辐射温度约在700~1200℃，因此轴承工作温度高；
　　水喷淋：在结晶器、二冷段的夹辊及导辊等处都存在大量水冲淋情况；
　　粉尘：粉尘较多，主要是烟尘、氧化铁皮等，对于轴承润滑的密封要求较高；
　　低速：设备运转较慢，低速对于润滑油膜的成形是不利的，容易造成润滑不良；
　　重载及冲击负荷：钢包回转台、拉矫机等设备在工作过程中都承受很重的载荷，并有冲击负荷存在；
　　连续作业：连铸线都是连续作业，要求设备长周期运行。
　　由于这些工况特点，因此做好辊系轴承的润滑是连铸设备维护保养工作的核心。而选择合适的润滑方式和润滑剂，能承受较高性能要求的考验，是连铸线辊系轴承润滑的关键。
　　二、连铸线辊系轴承润滑方式的选择及润滑要求
　　（一）润滑方式
　　目前钢铁连铸设备轴承的润滑方式，主要有单双线干油润滑方式、集中智能干油润滑方式、油气润滑方式等几种。单双线干油润滑方式在早期连铸设备应用较多，由于在流量调节、故障判断、可靠性等方面无法满足新型连铸线的工艺要求，已逐步被淘汰；集中智能干油润滑方式在当前钢铁冶金行业技术比较成熟，具有较好的性价比，因此得到了广泛使用；油气润滑是新发展的润滑模式，采用润滑油润滑，能实时监控，节约能源，占领了部分市场，但其处于应用推广阶段，且初期投资大。
　　国内钢铁企业对集中智能干油润滑方式、油气润滑方式这两种润滑方式的选择，主要在于设备工艺的要求及对建设成本的考虑。
　　（二）润滑剂
　　连铸线轴承的润滑剂有润滑油和润滑脂之分，如何选择合适的润滑剂，要考虑的因素很多，我们可按照润滑剂选用的“LETS原则”进行考虑。
　　L－Load负荷/载荷（PD/FZG）
　　E－Environment环境（水、腐蚀、粉尘）
　　T－Temperature温度（常温、极端温度）
　　S－Speed速度（一般、超常）
　　这里以应用广泛的集中智能干油润滑方式为例，根据连铸线辊系轴承的工况，要从油脂的高温稳定性、抗水乳化能力、极压抗磨性、密封性和泵送性等因素出发，考虑选择合适的润滑脂（干油）。
　　下表为某国有大型钢铁集团炼钢厂连铸线两款品牌连铸线轴承用油脂的性能表。

　　我们看到，两款油脂成分相同、基础油粘度类似，它们的润滑效果如何？如何进行选择呢？我们注意到除了稠度外，在流动压力、挥发损失、极压能力和抗腐蚀等各项性能方面两者也都有明显差异。再看看现场使用效果对比的结果：
　　1、从现场取样的轴承润滑情况图片的对比：
　　a、使用油脂1润滑的轴承情况：油品的性能保持良好，轴承正常。

　　b、使用油脂2润滑的轴承情况：许多轴承内国产油脂出现板结、乳化或变质，某轴承甚至出现了烧损现象。这与油脂的高温稳定性、抗水性不足有关。

　　2、加脂量
　　两者加油周期和加油量不一样。油脂1加脂周期为3小时，油脂2加脂周期为1小时，油脂1的用量只有油脂2的三分之一。
　　3、磨损量和Fe元素浓度
　　该厂连铸板坯生产线设备的轴承，使用TIMKEN 24122CJW33C4型号轴承，其新轴承的游隙值0.16mm至0.21mm，使用油脂1后的轴承测得的游隙值0.15mm－0.22mm，与新轴承的游隙值基本符合，显示润滑良好，轴承基本没有磨损。而使用油脂2轴承的结果与之偏离很远。测量两种油脂内的铁元素浓度也相差较多。
　　4、泵送能力
　　油脂1的泵送工作压力为16MPa，而油脂2的泵送工作压力为18~20MPa，油脂1的泵送性要好得多。
　　在以上对比中，油脂1的高温稳定性更佳，蒸发损耗更少（两者的挥发损失相差3倍），从极压抗磨性、泵送性和抗腐蚀等性能方面都具有明显的优势！这也和实际使用结果是一致的。我们可看出正确选用合适的润滑剂，其润滑效果相差甚远。
　　因此，我们总结连铸线轴承润滑的主要要求如下：
　　1、选择适宜的稠度等级，一般为1^#~1.5^#润滑脂。
　　连铸线轴承因润滑方式不同、润滑装置能力、润滑部位数量及密封性等因素，会对油脂的稠度有不同要求。在整体统一采用集中智能自动润滑系统、润滑管路较长、润滑部位数量较大时考虑采用的油脂稠度要低，以保证油脂能有效达到润滑点，建议采用1^#脂为宜；如果是分段润滑或人工润滑、润滑管路较短、数量较少时润滑脂可以考虑采用稠度高一些，以提高密封性能。
　　2、高滴点（>220℃），高温稳定性优异，蒸发损失率低。
　　连铸机辊系轴承尽管一般都采用冷却水降温的设计，但其工作温度仍然较高。以扇形段为例，辊道轴承内部温度一般在120~150℃甚至更高，所以要求润滑脂的其滴点高，粘温性能要好，胶体安定性佳。

　　Z好采用合成基础油，能长期工作在高温环境中。否则油脂的基础油在高温下快速蒸发或油脂解体流失，将会出现干结、结焦、积碳，也会造成油管堵塞，损坏设备。
　　3、优良的抗水性（水冲淋测试（3h/90℃）0级，EMCRO防锈测试<1级）。
　　连铸机钢坯和辊子轴承是靠喷水冲淋进行降温的，若润滑脂抗水冲淋性能不强，产生乳化流失，必然会造成轴承的润滑不良或锈蚀，缩短设备。因此对油脂稠化剂种类的选择比较重要。
　　4、良好的极压抗磨能力（四球烧接负荷>300KG）。
　　钢包回转台、扇形段、拉矫机等部位的轴承，承受很高的载荷，因此是否有足够的极压抗磨性，直接影响轴承寿命。润滑脂油膜要求的承载力高，能减弱冲击负荷的影响。
　　5、良好的泵送性能（一般要求润滑系统的泵送压力在18Mpa左右）。
　　集中智能干油润滑系统管路一般都比较长，润滑点多，结构较复杂。现实中很多润滑系统出现某些润滑部位没有油品到达的现象，这与润滑系统的能力有关，更主要的是润滑脂泵送性的影响，即泵送压力损失要低。特别是在冬季气温较低时，油品的泵送压力要求更重要。
　　综上所述，我们可以了解到合适的连铸线润滑脂其具体性能参数应满足：
　　稠度等级为1^#~1.5^#，
　　滴点>220℃，
　　分油率和蒸发损失低，
　　四球烧接负荷>300KG，
　　抗水性优异，（水冲淋测试（3h/90℃）0级，EMCRO防锈测试<1级）
　　泵送性能良好（泵送压力≤18MPa）。
　　三、国内常见连铸润滑脂种类特点
　　国内钢铁企业连铸线设备轴承使用的油脂主要有复合铝基润滑脂、极压锂基脂、磺酸钙基脂和聚脲基脂。
　　各类润滑脂对比优缺点如下：

　　虽然各种润滑脂都各有优势，在各企业也有很多应用；但从国内钢铁企业使用情况来看，还以使用磺酸钙基脂和聚脲基脂为多，润滑效果也更好。这也是以后的主流发展趋势。
　　四、如何衡量连铸线轴承的润滑效果和综合效益
　　现阶段国内钢铁行业普遍性的产能过剩、效益不理想，出于降低企业成本、提高经济效益的目的，国内钢铁企业普遍实行了成本核算、精细管理，推行国产化（包括设备、润滑剂）。但国产油品在使用过程中，也出现了耐温性、极压性、稳定性及泵送性等诸多性能方面的问题，由此问题所带来的是油品消耗巨大、设备零配件更换频繁、临时维修几率增大、导致维修成本居高不降，给设备的长期稳定运行带来隐患。
　　我们认为，实际上钢铁企业作为用户，对于润滑的选择，不应是简单的国产化、采购油品成本低的问题，更应看重产品的性价比和服务，以及提供稳定生产的保证；不只是看价格，更要看综合效益，看降低设备故障率、稳定运行周期，看实际效果。国产油脂虽然在采购价格方面有优势，并宣称在性能指标上也向国外进口油品看齐，但在实际应用中整体表现和国外知名品牌的油品相比还是有相当差距的。进口油脂的优势主要在于：1、质量稳定；2、产品综合性能高；3、有大量国外成功应用实例。
　　以某国内某大型钢铁集团炼钢厂为例，在推行国产化的工作过程中，该厂决定在使用进口油品的板坯连铸线上试用一款国产连铸机润滑脂，试用期要求半年内，不得造成轴承损坏，检查铁元素浓度不得大于1000ppm。该脂据称在国内连铸线油品国产化中效果非常好，替代了许多进口油脂；在抗极压数据和抗水冲淋数据等数据方面比进口油脂都更好。
　　而结果是：仅试用一个月，连铸线设备就陆续出现了轴承内油品流失、结焦、干结的现象，共计损坏了7个轴承，因此造成的被迫停机就有两次，损失非常严重，厂家对此感到很失望和困惑。为此厂家委托我们帮助分析原因。
　　我们到现场对该油脂和进口油脂抽取新脂油样进行了检测，其结果如下：

　　从上表的对比中我们看出，两种油品极压抗磨性能都在同一级别，但该进口油品与国产油品相比，油脂蒸发损失少27.1%，抗水防锈保护优于其1~2个等级（0是无腐蚀，Z高等级），而且在高温时保护轴承的油膜粘度也高于其43.96%！在高温稳定性、抗水冲淋和抗腐蚀等性能方面，国产油品的差距十分明显，这就是为什么国产油品会出现流失、变质，堵塞润滑管路，造成轴承磨损失效的原因！油品本身性能品质，在使用过程中可以在油品内在质量和性能的变化反映出来，进而影响到其润滑效果。
　　在与厂家润滑管理部门沟通的过程中，负责人也认为在该厂所有的各品牌连铸线润滑脂中，该进口润滑脂的综合性价比是Z好的。以其炼钢厂一条规格2350mm（宽）×250mm（厚）的国产板坯连铸生产线为例，进口油品月消耗润滑脂的用量为2吨左右，只有国产润滑脂用量的约1/3左右，两相比较用量降幅明显。在使用了进口油品五年后，轴承都未出现失效更换，节约了大量维护成本；更重要的是从未出现因润滑问题造成的设备停机事故，要知道因一次堵流或漏钢停机所造成的损失可能已足够购买几吨的进口油品了！而且该进口油品泵送性能极好，泵送压力稳定，对设备的保护和能耗的节约都十分有利。在润滑周期更长，用量远少于国产油品的情况下，该进口品牌油品显示出了极佳的润滑性状和效果，其优越性和上边性能对比中反映的数据是相符的。
　　结束语
　　合理选用优质的连铸线润滑产品，可延长润滑脂的工作寿命，减少润滑脂的消耗量，即降低了总的润滑剂使用成本。而这还只是企业获利的极小部分，在降低企业综合成本方面，还会获得更多方面的效益：延长设备部件的使用寿命，大大减少备品备件的消耗量，节省设备的维护费用；Z重要的是，可以减少因润滑不当造成的轴承损坏等情况，减少设备的非正常停机时间或因此造成的产品质量下降，从而能为企业创出更多的价值。
　　参考文献：
　　1.SKF（中国）有限公司-《SKF轴承综合型录》
　　2.国家机械行业标准JB/T3573-2004
　　3.机械工业出版社-《滚动轴承应用手册》
　　4.Timken公司-轴承产品目录