钢铁行业主要单元设备润滑用脂

1/8钢铁行业主要单元设备润滑用脂潘元青吴键刘翠香中国石油兰州润滑油研究开发中心随着我国钢铁行业设备的更新、技术的进步，对高性能、长寿命润滑脂的需求不断增加。本文分析了钢铁行业机械设备的工况特点及对润滑脂的性能要求，介绍了钢厂煤焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢等单元设备的润滑脂应用情况。我国钢铁行业发展现状2011年，我国粗钢产量为6.83265X108t，同比增长9.0%。我国粗钢产量已连续17年稳居世界第一。2006-2011年我国粗钢产量统计见图1【1】。据统计【2】，2011年，我国粗钢产量位居前5的钢铁企业集团生产的粗钢产量为2.303251X108t，占全国总产量的33.71%；位居前10的钢铁企业集团生产的粗钢产量为3.361515X108t，占全国总产量的49.2%；位居前15的钢铁企业集团生产的粗钢产量合计为3.969769X108t，占全国总产量的58.10%。以上3项数据分别比2010年上升1.11%、0.57%、0.75%。2010年、2011年我国钢产量位居前15的企业及其产量情况见表1。表1：2010年、2011年我国钢产量位居前15的企业及其产量情况/（X104）t排名2011年2010年单位名称产量单位名称产量1河北钢铁集团有限公司7113.45河北钢铁集团有限公司5286.002鞍钢集团公司4624.16宝钢集团有限公司4449.513宝钢集团有限公司4334.09鞍钢集团公司4028.164187848924500495678462665.468326.5010000200003000040000500006000070000800002006年2007年2008年2009年2010年2011年图1:2006-2011年我国粗钢产量统计/（X104）t粗钢产量2/84武汉钢铁集团（有限）公司3768.49武汉钢铁集团（有限）公司3654.605江苏沙钢集团3192.32江苏沙钢集团3012.046首钢集团3003.59首钢集团2584.057山东钢铁集团有限公司2402.32山东钢铁集团有限公司2315.248渤海钢铁集团有限公司1919.36河北新武安钢铁集团1859.489马钢（集团）控股有限公司1668.40渤海钢铁集团1744.4610湖南华菱钢铁集团有限责任公司1588.97马钢（集团）控股有限公司1539.7611河北新武安钢铁集团1527.32湖南华菱钢铁集团有限责任公司1510.6512北京建龙重工集团有限公司1235.69包头钢铁（集团）有限责任公司1011.5313安阳钢铁集团公司1177.34安阳钢铁集团有限公司1002.3414日照钢铁控股集团有限公司1120.07日照钢铁控股集团有限公司980.5215包头钢铁（集团）有限责任公司1022.12太原钢铁（集团）有限公司959.72我国钢铁企业产能很大，但在技术自主创新、自动控制系统开发、高端产品研发、重大冶金装备制造等方面与世界发达水平相比，仍然存在着明显的技术性劣势，钢铁行业重大装备的关键设备和技术大多数还需要从美、德、日等发达国家进口。而随着钢铁行业新设备、新技术的引进，我国炼钢设备正向大型化、高速化和高度自动化方向发展，钢产品的品种越来越多，技术含量也越来越高，从而对设备保养和润滑提出了更高的要求【3】。按照生产每万t钢耗脂1t计算，2011年我国钢铁行业年润滑脂需求量已达到6.8X104t，仅次于汽车行业用脂量。由于我国钢厂关键设备多为进口，润滑用脂通常为国外企业推荐产品，因此国产润滑脂在高端设备领域的市场占有率很低。近年来，我国大型钢铁企业的生产装备水平正在不断向国外先进水平靠拢，同时钢厂为降低成本，也提出了应用国产化替代产品和降低用脂量的要求。因此，保证钢厂常规设备的润滑管理，开发应用满足钢铁行业设备运行要求的新型润滑脂品种，是市场竞争的必然要求。钢铁行业机械设备特点及其对润滑脂的性能要求设备工况特点钢铁行业的机械设备一般在高温、高负荷、多水淋、连续工作条件下运行，其典型工况特点如下：高温：如炼铁高炉下部温度达到1300-1500℃，上部温度为400-600℃，连铸二冷区温度约在800-900℃，热轧时坯温为850-1000℃；水喷淋：在钢坯输送辊道轴承、热轧轧辊轴承、连铸二冷区夹辊及导辊、高压水除磷等设备处都存在大量水冲淋的情况；多粉尘：主要是燃料燃烧产生的烟尘、铁渣、钢渣以及氧化铁皮等；重载及冲击负荷：如轧机工作辊轴承、剪切机、连铸摆动剪、卷取机轴承等生产设备在工作过程中都存在重载和冲击负荷；连续作业：为保证生产，钢铁企业一般采用连续作业的方式，要求生产设备长周期运行。对润滑脂的性能要求由于钢铁行业的机械设备润滑主要围绕热、水、尘埃、机械作用等方面进行，润滑脂必须能经受这些因素的考验，因此对润滑脂提出了较高的性能要求。3/8适宜的稠度：选择润滑脂，首先考虑的是稠度，即润滑脂的软硬程度。这是由轴承类型、回转数、负荷、给脂方式和使用温度等条件决定的。良好的耐热性：钢铁行业机械设备的一般摩擦滑动部位的温度大多超过100℃；加热炉等各种炉周围的轴承或连铸设备的轧辊轴承等处温度在120-180℃；炼钢取锅铸口或滑动铸口的润滑部位温度在250-350℃。为了保证这些高温运转部位的润滑，必须使用耐热润滑脂，要求润滑脂产品具有滴点高、氧化安定性好、蒸发损失小和高温下润滑脂稠度变化小等性能；否则容易造成润滑脂干枯或溢出，导致设备磨损或污染。良好的耐水性：在钢铁行业机械设备中，热、冷压延机的轧辊轴承或工作台轧辊等水或压延油喷吹的润滑部位若混入水或压延油，由于机械作用，润滑脂极易软化流出。此外，高炉炉顶的露天作业设备经常受风雨的侵蚀。因此，要求润滑脂必须具有优良的抗水性能，即使混入水也不易乳化、冲洗，且稠度变化小。良好的极压抗磨性：在钢铁行业机械设备的压延机下螺钉、齿轮联轴节、主轴滑动部位、各种齿轮、金属剪切轴承、轧辊轴承、辊颈和轴承间的结合部等处使用的润滑脂，由于要经受重负荷和冲击负荷，要求润滑脂必须具有一定的抗负荷性。一般要求润滑脂中含有二硫化钼或有机钼化合物等极压添加剂。良好的剪切安定性：在滚动轴承中，一般润滑脂的使用界限DN值在300X103以下，而钢铁设备用轴承的DN值也不超过200X103。此外，考虑到冷却水的侵入，当润滑脂内混入水后，相当于受到大的剪切作用，因而要求润滑脂具有较强的抗剪切安定性，在轴承中不流失，在长管道压送时易泵送，并保持原有状态，不致因受高压及剪切发生大的变化。其他：钢铁行业机械设备用润滑脂应有好的密封性能，能防止杂质侵入和油品泄漏，同时对润滑脂的防腐蚀性、抗冲击性、高温下的氧化安定性也有较高的要求。集中供脂系统用润滑脂还要求其可泵送性好，具有适宜的流动性，以保证相应部件的充分润滑和设备的正常运转。钢厂主要单元设备用润滑脂通常，钢厂主要由焦化厂、烧结厂、炼铁厂、炼钢厂、轧钢厂5个单元组成，其生产的产品包括碳钢、铸铁、不锈钢和合金钢。钢厂及设备见表2。表2：钢厂主要单元及设备单元主要设备焦化厂炉门启闭装置，装煤车，推焦机，拦焦机，熄焦车烧结厂皮带机，破碎机，振动筛，烧结机炼铁厂高炉炼钢厂转炉，电炉，精炼炉；连铸机轧钢厂均热炉，加热炉；热轧生产线，冷轧生产线我国钢铁行业机械设备的润滑维护主要依据设备的作业环境来选择润滑脂：对轧机工作辊等设备，国内多采用极压锂基润滑脂或二硫化钼，也使用少量进口高性能复合磺酸钙基润滑脂。近年来，国内已也研制出与进口产品性能相当的复合磺酸钙基润滑脂，并已开始批量生产、使用。对于存在大量水喷淋或潮湿的作业环境，如连铸、连轧润滑部位、一般选用耐水4/8性能优良的聚脲基、复合铝基、复合锂钙基、锂钙基等极压或非极压品种的润滑脂。对于集中润滑部位、多选用1-2号稠度的极压锂基、复合锂基和聚脲基润滑脂。混料机、电铲、球磨机等大型设备的齿轮则主要采用由高黏度基础油制备的高极压半流体润滑脂。对于特高温部位，目前多采用技术要求较高的进口合成润滑脂。煤焦化单元炼焦生产的基本原料是煤。将煤在密闭焦炉内隔绝空气，经高温加热放出水分和吸附气体，随后分解产生煤气和焦油等，剩下以碳为主体的焦炭，这种煤热解过程通常称为煤的干馏。目前炼焦炉绝大多数属于高温炼焦炉，主要生产冶金焦、炼焦煤气和炼焦化学产品。煤焦化单元的主要用脂设备包括：装煤车：顶装焦炉的装煤车设在炉顶，其作用是从煤塔取出一定量的煤料，通过炭化室顶部装煤孔卸入炭化室内。推焦机：顶装焦炉的推焦机的作用主要有：炭化室装煤完毕后，煤落在室内成锥形，由推焦机上的平煤杆将煤推平；打开、清扫与关闭机侧的炉门；将成熟焦炭从炭化室的机侧推到熄焦车上。拦焦车：其作用是将炭化室推出来的焦炭落到熄焦车上，并打开、清扫与关闭焦侧的炉门。熄焦车（或干法熄焦装置）：其作用是接受推出的赤热焦炭，运到熄焦塔内喷水（或运到干法熄焦装置用惰性气体将余热导走发电或补充管网蒸汽），将赤热焦炭熄灭，然后卸在凉焦台上冷却。炼焦机、推焦机设备、大型鼓风机、矿石斗牵引钢丝绳、带输送机等煤焦化单元设备大多暴露在大气及粉尘、腐蚀性烟尘环境中，容易遭受腐蚀、磨料磨损及气蚀。各类输送机轴承可选用锂基、复合锂基、复合铝基或聚脲基润滑脂。煤焦化单元主要设备及推荐的润滑脂见表3。表3：煤焦化单元主要设备及推荐的润滑油项目用脂部位细分部位推荐润滑脂卸煤机行走联轴器，轴承座，车轮极压锂基润滑脂装煤车走行，螺旋给料器顶端，除尘风机，刮板机头和尾部轴承座，车轮极压锂基润滑脂推焦机行走联轴器，轴承座，车轮极压锂基润滑脂推焦联轴器，大杆托轮极压锂基润滑脂取门台车，插销装置极压锂基润滑脂拦焦车除尘风机，电动润滑泵轴承极压锂基润滑脂行走联轴器，SWP十字联轴器，车轮，轴承座极压锂基润滑脂取门台车，锁紧装置极压复合锂基润滑脂极压聚脲润滑脂刮板链条极压锂基润滑脂机头和尾部轴承极压复合锂基润滑脂极压聚脲润滑脂5/8熄焦车电机车，粉焦抓斗SWP十字联轴器，行走轮轴承，滑轮轴极压锂基润滑脂熄焦车开门齿条箱，输出轴轴套，托辊，行走轮极压复合锂基润滑脂轴承，传动杆轴承座极压聚脲润滑脂烧结单元在烧结单元中，铁矿粉、焦炭及熔剂计量后经混料机充分混合，再进入烧结机做成可供高炉使用的块状料。烧结单元主要设备有混料机、皮带机、破碎机、振动筛、烧结机等。在烧结单元中，设备常处于尘埃、振动及高温工况下。其中：锤式、鄂式及辊式破碎机可选用极压锂基、二硫化钼或磺酸钙基润滑脂；车轮轴承可选用通用锂基或极压锂基润滑脂；烧结机台车车轮轴承可选用极压锂基或复合铝基润滑脂；烧结机弹性滑道可选用耐高温复合铝基、聚脲基或烧结机专用润滑脂。烧结单元主要设备及推荐润滑脂见表4。表4：烧结单元主要设备及推荐润滑脂项目用脂部位推荐润滑脂混料机齿轮啮合部位，支撑托辊等润滑系统00号、000号SHD重负荷开式齿轮润滑脂烧结机干油润滑系统复合铝基润滑脂聚脲基润滑脂烧结机专用润滑脂震动筛二硫化钼极压锂基润滑脂复合硫磺钙基润滑脂皮带机/锤破/四辊/多辊布料器轴承座二硫化钼锂基润滑脂对辊轴承座、万向节复合磺酸钙基润滑脂溶剂筛同步器、激振器、万向节制粒机/混合机轴承座、齿轮炼铁单元炼铁单元主要设备为高炉。高炉在生产时，从炉顶装入铁矿石、焦炭、造渣用熔剂（石灰石），与炉底风口吹入的预热空气混合，在高温下焦炭（有的高炉也喷吹煤粉、重油、天然气等辅助燃料）中的碳与空气中的氧燃烧生成一氧化碳和氢气，在炉矿石中央还原的杂质和石灰石等熔剂结合生成炉渣从渣口排出；产生的煤气从炉顶排出，经除尘后作为热风炉，加热炉、焦炉、锅炉等的燃料。高炉冶炼的主要产品是生铁，同时副产高炉渣和高炉煤气。高炉单元的润滑主要是原料供应系统和炉顶装料装置的润滑。原料供应系统的作用是将原料从高炉储矿槽输送到高炉炉顶，使用皮带上料机或料车上料（卷扬机钢绳牵引沿斜桥上升）。原料供应系统的润滑脂选择包括：皮带上料机及料车式上料机可选用极压锂基润滑脂；皮带托辊轴承可选用通用锂基或极压锂基润滑脂；皮带轮及料车牵引轴承可选用2号或3号极压锂基润滑脂；6/8料车轮轴承可