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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
☆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。