復合型回轉窯托輪軸瓦潤滑劑的研制及應用

祝帥 李元鴻

遼寧海華科技股份有限公司

回轉窯（圖1）是水泥廠的關鍵設備。其長度長，重量大，整個窯體的重力均由托輪支撐，所以承載托輪軸的軸瓦（圖2）的潤滑更是重中之重。

回轉窯的托輪軸瓦如果潤滑不良容易出現軸瓦發熱，軸拉絲，甚至發生翻瓦事故。合理選用回轉窯托輪軸瓦潤滑劑，可以避免上述情況的發生，大大延長軸瓦的使用壽命，節約能耗，延長維護周期，提高經濟效益。本文針對回轉窯的工況特點，研制了1款復合型回轉窯托輪軸瓦潤滑劑，已在某冶金行業企業獲得成功應用。

回轉窯托輪軸瓦潤滑劑的性能要求

托輪是回轉窯正常運行的重要部件，其中在托輪內部的托輪軸更是起到支撐回轉窯的關鍵部件，保證托輪軸瓦的合理潤滑是保證回轉窯連續正常運轉的重中之重。

回轉窯的托輪軸瓦的工況比較差：環境溫度高、負載大、容易混入粉塵和水分，對研制的復合型回轉窯托輪軸瓦潤滑劑提出了如下要求：

圖1 回轉窯組成示意

圖2 托輪軸瓦示意

◇具有較寬的高低溫適應性，要求冬季具有可流動性，同時具有較高的黏度，避免夏季高溫時出現黏度變小、泄漏等問題。

◇具有優異的極壓抗磨性能，以減少回轉窯托輪軸瓦磨損，杜絕軸瓦發熱、拉絲，同時節約勞動損耗，保證設備長周期運轉。

◇具有較好的防腐防銹性能。回轉窯托輪軸瓦的材料一般為鋼、銅或者合金材料，因此對油品的防腐蝕性能也有一定的要求。

◇具有良好的氧化安定性。回轉窯筒體熱輻射溫度高，如果油品氧化安定性不好，會在軸瓦處形成積炭[1]。

復合型回轉窯托輪軸瓦潤滑劑的研制

復合型回轉窯托輪軸瓦潤滑劑研制目標見表1。

基礎油的選擇

回轉窯托輪軸瓦附件環境溫度較高，負荷較大，根據市場調研結果，設置所研制的復合型回轉窯托輪軸瓦潤滑劑的100 ℃運動黏度為60～70 mm2/s[2]，冬季偏下限，夏季偏上限。

在基礎油種類的選擇上，選用高黏度光亮油、環烷基油、合成油，加入聚異丁烯作為增黏劑，調合成基礎油，并進行了20 h的KRL（圓錐滾子軸承剪切安定性）試驗。基礎油理化性質數據及KRL剪切安定性試驗結果見表2。

極壓抗磨劑的選擇

回轉窯拖輪軸瓦專用油對油品的極壓抗磨性能要求很高，質量指標要求最大無卡咬負荷PB＞1 250 N[3]，同時還需要具有較高的燒結負荷PD。在所選的基礎油中，加入不同的極壓抗磨劑，考察其對油品極壓抗磨性的改善作用，試驗結果見表3。

由表3可以看出，HHDWY-5具有最高的PB和PD，故選擇HHDWY-5的加劑組合作為該油品的極壓抗磨劑配方。

表1 復合型回轉窯托輪軸瓦潤滑劑研制指標

表2 調合基礎油的理化性質及KRL剪切安定性試驗結果

防銹劑的選擇

在HHDWY-5的基礎上，進行防銹劑的選擇性試驗。防銹劑A為石油磺酸鹽類型防銹劑，防銹劑B為其他類型防銹劑。將2類防銹劑復配，考察油品的銅片腐蝕及液相銹蝕性能，試驗結果見表4。

由表4可見， FX-4的銅片腐蝕及液相銹蝕性能最為理想，選擇FX-4的防銹劑方案可以有效地提升油品的防銹性能。

抗氧劑的選擇

在HHDWY-5與FX-4的基礎上，使用高低溫抗氧劑復配的方案，試驗結果見表5。

由表5可見，旋轉氧彈測試時間遠遠超過市場熱銷油品，所以在配方中使用高低溫抗氧劑復配來延長油品的使用壽命。

抗泡劑的選擇

在HHDWY-5與FX-4的基礎上，抗泡劑直接選用了復合消泡劑CM，試驗結果見表6。

由表6可見，當復合消泡劑CM加劑量為0.02%（質量分數）時，油品具有良好的抗泡性能。

固體添加劑及分散劑的選擇

固體添加劑的選擇

根據復合油的特點，二硫化鉬、石墨及納米碳酸鈣可作為復合型回轉窯托輪軸大瓦油的固體添加劑的選擇。結合上述3種固體添加劑的特點及回轉窯的實際現場工況情況，決定選擇二硫化鉬作為該油品的固體添加劑。這是因為二硫化鉬特別適用于高溫高壓工況條件，而且具有較低的摩擦系數。

分散劑的選擇

所使用的分散劑類型及相對分子質量見表7。

分散穩定性測定方法為：將0.5%（質量分數）的二硫化鉬加入到150BS基礎油中，使用上海威宇實驗室高剪切乳化機分散處理5 min，然后將分散劑以2.5%（質量分數）的加劑量加含有二硫化鉬的150BS基礎油中，再攪拌分散5 min。將樣品在室溫下放置1 d，之后取上層油液50 g裝入離心管中，并放入BF-25C型專用離心機內，在50 ℃下保溫15 min，以1 000 r/min轉速轉動30 min。之后取上層油液20 g進行過濾、烘干，稱量固體物質量。分散穩定性試驗結果見表8。

表3 不同添加劑復配對油品極壓抗磨性的改善作用

表4 不同類型防銹劑復配對銅片腐蝕及液相銹蝕的作用

表5 抗氧劑復配對氧化安定性的影響

表6 復合消泡劑CM對油品的泡沫性能影響

由表8可以看出，選擇分散劑B時，固體物質量分數最大，具有最好的分散效果，故選擇分散劑B作為該油品的分散劑。

全性能分析結果

研制的復合型回轉窯拖輪軸瓦潤滑劑的全性能分析結果見表9。

由表9可見，研制的復合型回轉窯托輪軸軸瓦潤滑劑黏度合適，具有優秀的抗剪切能力、良好的極壓抗磨性、防銹性及低溫性能，各項指標較市場熱銷油品具有很大的優勢。

表7 試驗中分散劑的類型及相對分子質量

表8 分散穩定性試驗結果

表9 復合型回轉窯托輪軸瓦潤滑劑全性能分析結果

復合型回轉窯托輪軸瓦潤滑劑的應用

營口某冶金行業企業使用的白灰窯直徑2.5 m，長40 m，生產能力150 t/d，之前一直使用某進口品牌680號合成齒輪油。雖然該油品價格昂貴，但潤滑效果不理想，設備正常運轉時軸瓦溫度平均在70 ℃左右。了解該企業設備狀況后，我們推薦其使用復合型回轉窯托輪軸瓦潤滑劑并進行了一個月的使用試驗，試驗期間軸瓦溫度穩定在42 ℃左右，有效地降低了軸瓦的溫度，延長了軸瓦的使用壽命。

結論

☆通過合理地選用基礎油組分與添加劑配伍，同時選擇高效的表面活性劑作為分散劑，研制了1款復合型托輪軸瓦潤滑劑。研制產品具有適宜的黏度、良好的極壓抗磨性、防腐防銹性和低溫流動性，同時由于油品中含有分散性較好的二硫化鉬固體潤滑材料，可以在極端工況下保護設備不被損傷，防止軸瓦出現發熱、拉絲、抱瓦、燒瓦及翻瓦現象。

☆回轉窯設備在建材、冶金、化工、環保等許多行業領域廣泛應用，預計復合型回轉窯托輪軸瓦潤滑劑將具有良好的市場前景。