防護型聚脲潤滑脂在冷軋清洗段的應用

2020-12-30 08:28:36

石油商技 2020年6期

遼寧海華科技股份有限公司

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

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

普通的潤滑脂難以承受大量水的沖刷和浸泡，導致軸承生銹損壞。而一些以金屬鋰皂為稠化劑的專用的抗水脂或防銹脂可有效提高抗水性能，但對堿水的防護性能仍較差，依然會導致軸承出現生銹并損壞的情況。因此，本文對聚脲潤滑脂在該部位對堿水優異的防護性能上進行了相關研究。

冷軋清洗段的工藝流程

清洗段一般分為三級、四級、五級和多級清洗工藝流程，基本流程相似，僅在堿洗和水洗的次數上略有區別。

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

由圖2可見，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，其溢出的清洗劑對潤滑脂油膜具有更強的破壞力，如圖3所示。

清洗劑對托輥軸承脂的影響

清洗劑的技術指標分析

取回現場在用清洗劑（即脫脂劑），技術指標見表1。

清洗劑的作用機理

常見的清洗劑有3類：堿類、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。當帶鋼進入脫脂工序時，其表面的油膜被噴射的堿液擊穿，通過這種機械作用使完整的油膜破裂成為不連續的小油珠，這樣就能使表面活性劑中分子的親油基團和小油珠充分發生親和作用，通過滲透、卷離、分散和增溶把油除掉。

脫脂劑對軸承潤滑的影響

由于表面張力的存在，堿液在循環系統中易產生泡沫，極易造成外溢進入托輥軸承中，造成軸承脂被滲入的堿液沖洗流失，導致干摩擦損壞軸承，或使軸承生銹損壞。現場原用托輥軸承脂為某型號二硫化鉬鋰基潤滑脂，在線停機拆開觀察狀態，見圖4。

由圖4可見，混入堿液的軸承脂已變稀乳化，大量流出至托輥外端。據現場人員反饋，堿槽下的托輥軸承經常出現滾動體沒油而發亮，普遍存在生銹情況，經常需要更換軸承。

清洗段托輥軸承對潤滑脂的性能要求

由以上情況分析，我們可以確認清洗段托輥軸承對其使用的軸承潤滑脂要求為：

◇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的抗水性能。

◇抗堿水性，清洗液（堿液）這類脫脂劑對油膜破壞嚴重，需要軸承脂具備對堿液的防護性能。

◇防護性，現場多水的工況，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 脫脂劑樣品分析結果

◇機械安定性，尤其是有水存在情況下的抗剪切性能。

性能測試對比

測試樣品遼寧海華科技股份有限公司生產的清洗段專用聚脲潤滑脂（本文中簡稱為聚脲脂），其具備優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，可保證潤滑不會失效或軸承銹蝕。

基本理化指標分析

現場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合鋰基脂（本文中簡稱為樣品A、樣品B和樣品C）。對比分析3種樣品和聚脲脂產品的基本理化指標，見表2。

由表2數據對比可見，潤滑脂樣品除了滴點受稠化劑結構不同而有差別外，其他基本理化指標接近，無明顯不同。

遇水抗剪切性能分析

由于冷軋清洗段工況存在大量的水，因此重點評價在有工業水和堿水存在的條件下，各個樣品抗剪切性能的情況，對比見表3。

由表3對比可見，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，明顯優于其他3個樣品。

遇水防護性能分析

大量水的存在，需要潤滑脂具備更好的抗水沖刷能力，同時需要具備更好的防銹性能，特別是對堿水的防銹蝕性能。要求潤滑脂在加入防銹劑后可以保護軸承在堿水條件下不生銹。聚脲脂中加入0.2%～1.5%（質量分數）壬基磺酸鹽類防銹劑。各個樣品遇水防護性能情況對比見表4。

由表4對比數據可見，堿水的存在會明顯降低潤滑脂的防護能力，樣品C和聚脲脂在水淋流失、防銹性上表現良好。但在靜態的抗水乳化測試時，在有堿水的條件下，只有聚脲脂樣品可以達到較輕的變化，而其他3個樣品均達到最嚴重乳化的級別，可見堿水對金屬皂類潤滑脂的影響很明顯。樣品A與防護型聚脲潤滑脂的測試對比情況見圖5、圖6。