防護(hù)型聚脲潤(rùn)滑脂在冷軋清洗段的應(yīng)用

遼寧海華科技股份有限公司

冷軋板在生產(chǎn)過(guò)程中，其表面極易附著如灰塵、鐵粉、軋制油和乳化液等污染物，這類(lèi)污染物隨著冷軋板一同進(jìn)入退火爐會(huì)形成固體顆粒和碳化物，造成帶鋼表面的壓痕和劃傷，進(jìn)而影響帶鋼質(zhì)量和表面光潔[1]。因而，冷軋連退鍍鋅過(guò)程中，在清洗段對(duì)帶鋼表面的清洗是非常關(guān)鍵的步驟。

目前冷軋清洗段普遍采用電解清洗的方式，即帶鋼需經(jīng)過(guò)熱堿浸泡槽、熱堿刷洗槽和電解脫脂槽對(duì)其表面油污和鐵粉清洗后，再通過(guò)熱水刷洗并風(fēng)干。整個(gè)過(guò)程中使用大量堿水，而采用浸泡和噴射的辦法經(jīng)常導(dǎo)致大量堿水在清洗過(guò)程中溢出，從而導(dǎo)致托輥軸承中進(jìn)水生銹和損壞的情況，如圖1所示。

普通的潤(rùn)滑脂難以承受大量水的沖刷和浸泡，導(dǎo)致軸承生銹損壞。而一些以金屬鋰皂為稠化劑的專(zhuān)用的抗水脂或防銹脂可有效提高抗水性能，但對(duì)堿水的防護(hù)性能仍較差，依然會(huì)導(dǎo)致軸承出現(xiàn)生銹并損壞的情況。因此，本文對(duì)聚脲潤(rùn)滑脂在該部位對(duì)堿水優(yōu)異的防護(hù)性能上進(jìn)行了相關(guān)研究。

冷軋清洗段的工藝流程

清洗段一般分為三級(jí)、四級(jí)、五級(jí)和多級(jí)清洗工藝流程，基本流程相似，僅在堿洗和水洗的次數(shù)上略有區(qū)別。

首先帶鋼通脫托輥傳導(dǎo)進(jìn)入堿液槽，使用加熱的堿液（又稱(chēng)脫脂劑）浸泡和噴射，將鋼材表面的油膜破壞，再經(jīng)過(guò)刷洗槽，去除表面大部分油污。然后進(jìn)入電解槽開(kāi)始電解清洗（電解脫脂劑），依靠溶液電解后正負(fù)離子的吸附力[2]，將剩余污染物清除。最后再次經(jīng)過(guò)刷洗，進(jìn)入清洗槽，用水來(lái)完成最后的清洗。一個(gè)典型的五級(jí)清洗流程如圖2所示。

由圖2可見(jiàn)，一部分的托輥軸承是處于清洗槽下方，容易受到清洗液溢出的影響，造成潤(rùn)滑脂流失、軸承生銹等情況。尤其是熱堿液浸洗槽和電解清洗槽下方的托輥軸承，其溢出的清洗劑對(duì)潤(rùn)滑脂油膜具有更強(qiáng)的破壞力，如圖3所示。

清洗劑對(duì)托輥軸承脂的影響

清洗劑的技術(shù)指標(biāo)分析

取回現(xiàn)場(chǎng)在用清洗劑（即脫脂劑），技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

清洗劑的作用機(jī)理

常見(jiàn)的清洗劑有3類(lèi)：堿類(lèi)、螯合劑和表面活性劑。目前市面通常使用的是脫脂劑，它是堿性物質(zhì)和多種表面活性劑的混合劑，而多種表面活性劑都是理想的乳化劑，能降低油水界面的張力，增大接觸面積。當(dāng)帶鋼進(jìn)入脫脂工序時(shí)，其表面的油膜被噴射的堿液擊穿，通過(guò)這種機(jī)械作用使完整的油膜破裂成為不連續(xù)的小油珠，這樣就能使表面活性劑中分子的親油基團(tuán)和小油珠充分發(fā)生親和作用，通過(guò)滲透、卷離、分散和增溶把油除掉。

脫脂劑對(duì)軸承潤(rùn)滑的影響

由于表面張力的存在，堿液在循環(huán)系統(tǒng)中易產(chǎn)生泡沫，極易造成外溢進(jìn)入托輥軸承中，造成軸承脂被滲入的堿液沖洗流失，導(dǎo)致干摩擦損壞軸承，或使軸承生銹損壞。現(xiàn)場(chǎng)原用托輥軸承脂為某型號(hào)二硫化鉬鋰基潤(rùn)滑脂，在線(xiàn)停機(jī)拆開(kāi)觀(guān)察狀態(tài)，見(jiàn)圖4。

由圖4可見(jiàn)，混入堿液的軸承脂已變稀乳化，大量流出至托輥外端。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)人員反饋，堿槽下的托輥軸承經(jīng)常出現(xiàn)滾動(dòng)體沒(méi)油而發(fā)亮，普遍存在生銹情況，經(jīng)常需要更換軸承。

清洗段托輥軸承對(duì)潤(rùn)滑脂的性能要求

由以上情況分析，我們可以確認(rèn)清洗段托輥軸承對(duì)其使用的軸承潤(rùn)滑脂要求為：

◇抗水性，大部分托輥處于清洗槽下方，極易滲入水，易引起生銹造成軸承損壞，需要軸承脂具備較強(qiáng)的抗水性能。

◇抗堿水性，清洗液（堿液）這類(lèi)脫脂劑對(duì)油膜破壞嚴(yán)重，需要軸承脂具備對(duì)堿液的防護(hù)性能。

◇防護(hù)性，現(xiàn)場(chǎng)多水的工況，極易引起托輥軸承生銹，因而需要軸承脂具備對(duì)水和堿液極佳的防銹和防腐蝕性能。

表1 脫脂劑樣品分析結(jié)果

◇機(jī)械安定性，尤其是有水存在情況下的抗剪切性能。

性能測(cè)試對(duì)比

測(cè)試樣品遼寧海華科技股份有限公司生產(chǎn)的清洗段專(zhuān)用聚脲潤(rùn)滑脂（本文中簡(jiǎn)稱(chēng)為聚脲脂），其具備優(yōu)異的抗水和堿水性能，遇水后良好的抗剪切性能和黏附性能，可保證潤(rùn)滑不會(huì)失效或軸承銹蝕。

基本理化指標(biāo)分析

現(xiàn)場(chǎng)通常使用的托輥軸承脂為：通用鋰基脂、二硫化鉬鋰基脂或復(fù)合鋰基脂（本文中簡(jiǎn)稱(chēng)為樣品A、樣品B和樣品C）。對(duì)比分析3種樣品和聚脲脂產(chǎn)品的基本理化指標(biāo)，見(jiàn)表2。

由表2數(shù)據(jù)對(duì)比可見(jiàn)，潤(rùn)滑脂樣品除了滴點(diǎn)受稠化劑結(jié)構(gòu)不同而有差別外，其他基本理化指標(biāo)接近，無(wú)明顯不同。

遇水抗剪切性能分析

由于冷軋清洗段工況存在大量的水，因此重點(diǎn)評(píng)價(jià)在有工業(yè)水和堿水存在的條件下，各個(gè)樣品抗剪切性能的情況，對(duì)比見(jiàn)表3。

由表3對(duì)比可見(jiàn)，聚脲脂樣品相比樣品A、B的遇水抗剪切性能更好，尤其是在堿水條件下的抗剪切性能，明顯優(yōu)于其他3個(gè)樣品。

遇水防護(hù)性能分析

大量水的存在，需要潤(rùn)滑脂具備更好的抗水沖刷能力，同時(shí)需要具備更好的防銹性能，特別是對(duì)堿水的防銹蝕性能。要求潤(rùn)滑脂在加入防銹劑后可以保護(hù)軸承在堿水條件下不生銹。聚脲脂中加入0.2%～1.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）壬基磺酸鹽類(lèi)防銹劑。各個(gè)樣品遇水防護(hù)性能情況對(duì)比見(jiàn)表4。

由表4對(duì)比數(shù)據(jù)可見(jiàn)，堿水的存在會(huì)明顯降低潤(rùn)滑脂的防護(hù)能力，樣品C和聚脲脂在水淋流失、防銹性上表現(xiàn)良好。但在靜態(tài)的抗水乳化測(cè)試時(shí)，在有堿水的條件下，只有聚脲脂樣品可以達(dá)到較輕的變化，而其他3個(gè)樣品均達(dá)到最嚴(yán)重乳化的級(jí)別，可見(jiàn)堿水對(duì)金屬皂類(lèi)潤(rùn)滑脂的影響很明顯。樣品A與防護(hù)型聚脲潤(rùn)滑脂的測(cè)試對(duì)比情況見(jiàn)圖5、圖6。

表2 基本理化指標(biāo)分析

表3 不同水存在時(shí)潤(rùn)滑脂的抗剪切性能對(duì)比

表4 遇水防護(hù)性能對(duì)比

由圖5、圖6可見(jiàn)，防護(hù)型聚脲潤(rùn)滑脂可以使軸承避免在遇到堿液時(shí)出現(xiàn)的生銹情況，同時(shí)也可以保護(hù)軸承脂不受堿液浸泡而出現(xiàn)乳化流失。

聚脲潤(rùn)滑脂在清洗段托輥軸承中的應(yīng)用試驗(yàn)

應(yīng)用試驗(yàn)部位的選擇

根據(jù)協(xié)商，選擇浸洗槽下方托輥軸承為本次的應(yīng)用試驗(yàn)部位。該部位為整個(gè)清洗段軸承進(jìn)水量最大、溫度最高、工況最為苛刻的部位，現(xiàn)場(chǎng)原用軸承脂經(jīng)常在此部位出現(xiàn)生銹或損壞等情況，潤(rùn)滑脂使用壽命較其他部位軸承脂更短，1～2天就需要進(jìn)行油脂補(bǔ)充（線(xiàn)上手動(dòng)注脂）。

應(yīng)用試驗(yàn)情況

由于冷軋專(zhuān)用聚脲潤(rùn)滑脂與原用的二硫化鉬鋰基脂相容性很好，直接可注入混合使用。經(jīng)過(guò)一個(gè)月的運(yùn)轉(zhuǎn)，已將原用脂完全替換?，F(xiàn)場(chǎng)人員反饋，無(wú)油脂乳化溢出或軸承生銹情況發(fā)生，同時(shí)補(bǔ)脂周期延長(zhǎng)約一倍以上，應(yīng)用效果良好，如圖7所示。

由圖7可見(jiàn)，托輥外端沒(méi)有出現(xiàn)大量的乳化油脂，邊緣少量溢出的油脂稠度較干，油膜充足。

根據(jù)應(yīng)用試驗(yàn)效果可知，聚脲脂明顯改善了堿液對(duì)托輥軸承中油脂的抗沖洗能力，可保證混入熱堿水后不易乳化或變稀，并有效延長(zhǎng)了加脂周期，提高了油脂的使用壽命。

結(jié)論

☆聚脲潤(rùn)滑脂在稠化劑特點(diǎn)上較其他金屬皂類(lèi)稠化劑，對(duì)遇到堿水時(shí)的防護(hù)能力更強(qiáng)，在加入適當(dāng)?shù)姆冷P劑后，可以滿(mǎn)足冷軋清洗段托輥軸承的潤(rùn)滑與防護(hù)要求。

☆防護(hù)型聚脲潤(rùn)滑脂明顯改善了堿液對(duì)托輥軸承中油脂的抗沖洗能力，可保證混入熱堿水后不易乳化或變稀，并有效延長(zhǎng)了加脂周期，提高了油脂的使用壽命。