铸造用润滑油实验分析

供稿|张浩然,黄同瑊,殷云霞/ ZHANG Hao-ran, HUANG Tong-jian, YIN Yun-xia

内容导读

文章分析了铸造用润滑油各项性能指标的作用,并结合生产对甲、乙、丙三家供应的润滑油进行了对比试验.实验主要对不同润滑油的颜色、闪点、粘度、铸造完成后结晶器工作面油膜、铸锭表面质量等各项指标进行对比.试验结果表明,仅有丙厂的热熔铸油能够满足老线铸锭的润滑要求,其优点是润滑效果好,粘度大小适中,能够建立可靠的润滑层,结晶器内表面无明显油膜,铸锭表面较光滑,无断股现象.但其缺点是闪点较低,进入到摩擦面的润滑油油膜强度低,流动性好,能从缝隙中被挤出,但不能建立可靠的润滑层,人工浇油时燃烧损失较多,辅助材料消耗增多.

铸造用润滑油是铝合金铸造过程中的关键铸工材料,它的主要作用是将铸锭与结晶器壁之间的干摩擦变为液体摩擦,减少了摩擦阻力,使得铸锭表面光滑.铸造用润滑油的性能直接影响铸锭表面质量,评价铸造用润滑油性能的主要理化指标有:运动粘度、闪点、水分、水溶性酸碱、残炭、灰分、机械杂质等.

由于我分厂老线原来使用的铸造用润滑油因环保因素在市场上已不再生产,必须寻求合适的润滑油替代原来所使用的润滑油,否则老线铸造面临着全面停产的危险.为此我分厂配合公司进行了铸造用润滑油的试验,共试验了甲、乙、丙三家公司的 5 种配比的润滑油,在性能指标、对铸锭表面质量的影响等方面进行了对比.

铸造用润滑油性能的指标

表 1 铸造用润滑油的主要理化指标

铸造用润滑油的性能指标应满足表 1 的要求.

运动粘度反映润滑油的内摩擦力,是表示润滑油油性和流动性的一项指标.在未加任何功能添加剂的前提下,粘度越大,油膜强度越高,流动性越差.铸造用润滑油要求其粘度适中,粘度过大则影响润滑油连续、顺利的供给到摩擦表面,粘度过小,油性较差,则不能建立可靠的润滑层.

闪点是表示润滑油蒸发性的一项指标.润滑油的馏分越轻,蒸发性越大,其闪点也越低.反之,润滑油的馏分越重,蒸发性越小,其闪点也越高.选用铸造用润滑油,在粘度相同的情况下,闪点越高越好,一般认为,闪点比使用温度高 20~30 ℃.铸锭铸造时的摩擦表面温度一般在 300 ℃ 左右,因此选用铸造用润滑油的闪点应大于 320 ℃.

水溶性酸碱表示润滑油中含有酸性、碱性物质含量的指标,含有酸性或碱性的物质会腐蚀结晶器壁,侵蚀铸锭表面,因此铸造用润滑油必须无水溶性的酸性或碱性物质.

水分、残炭、灰分和机械杂质都是反映油品纯洁性的质量指标,反映了润滑基础油精制的程度.

水分是指润滑油中含水量的百分数,通常是重量百分数.润滑油中水分的存在,会破坏润滑油形成的油膜,使润滑效果变差,使润滑油容易产生沉渣.总之,润滑油中水分越少越好.

润滑油在规定的实验条件下,受热蒸发和燃烧后形成的焦黑色残留物称为残炭.残炭是润滑油基础油的重要质量指标,是为判断润滑油的性质和精制深度而规定的项目.一般讲,空白基础油的残炭值越小越好.

灰分是指在规定条件下,灼烧后剩下的不燃烧物质.灰分的组成一般认为是一些金属元素及其盐类.

机械杂质是指存在于润滑油中不溶于汽油、乙醇和苯等溶剂的沉淀物或胶状悬浮物.这些杂质大部分是砂石和铁屑之类,以及由添加剂带来的一些难溶于溶剂的有机金属盐.

试验方案

润滑油对比试验结合生产进行.由于不同厂家的润滑油来料的时间不同,无法将所有润滑油在同一规格、合金上进行对比试验.现场试验时,将进入现场的润滑油与原润滑油进行对比试验,对比内容包括润滑油的颜色、闪点、粘度、铸造完成后结晶器工作面油膜、铸锭表面质量等.试验总体分为以下三个阶段.

第一阶段,首先进行颜色外观、闪点、粘度等指标的对比,并在普通的合金、规格上试验.

第二阶段,选取试验结果较好的润滑油在易拉裂的合金、规格上试验.

第三阶段,第二阶段试验结果较好的润滑油进行应用性试验.

试验过程

◆ 外观、闪点及粘度

不同润滑油的颜色外观、闪点,人工使用浇油小棍进行粘度对比等的细节见表 2.

◆ 不同润滑油的试验

甲厂的拉拔油,丙厂的拉拔油,在 LY1 合金 φ162 mm 规格上试验,乙厂的两种润滑油,在 6063 合金 φ360/170 mm 规格上试验,丙厂的热熔铸油,在 LC9 合金 φ162 mm 规格上试验,试验五种润滑油的铸锭表面及结晶器工作表面情况见表 3.甲厂的拉拔油,丙厂的拉拔油,乙厂 1# 油,均不能满足老线铸造要求,乙厂 2# 油,丙厂的热熔铸油可以进行第二阶段的试验.

乙厂配置的 2# 润滑油,在 LC4 合金 φ162 mm规格上试验,丙厂的热熔铸油,在 5A06 合金φ290 mm规格试验.试验两种润滑油的铸锭表面及结晶器工作表面情况见表 4.乙厂 2# 润滑油不满足铸锭的润滑要求,丙厂的热熔铸油能够满足铸锭

的润滑要求,可以进行第三阶段的推广试用.

表 2 不同配方润滑油的外观、闪点、粘度

表 3 润滑油对比试验情况

图 1 平整分卷机组的工艺流程简图

图 2 平整分卷机组的工艺流程简图

图 3 平整分卷机组的工艺流程简图

图 4 平整分卷机组的工艺流程简图

图 5 平整分卷机组的工艺流程简图

图 6 平整分卷机组的工艺流程简图

图 7 平整分卷机组的工艺流程简图

图 8 平整分卷机组的工艺流程简图

图 10 平整分卷机组的工艺流程简图

表 4 润滑油对比试验

图 11 试验乙厂2#油的铸锭

图 12 试验乙厂2#油的结晶器工作面

图 13 试验丙厂的热熔铸油的铸锭

图 14 试验丙厂的热熔铸油的结晶器工作面

将丙厂的热熔铸油推广试用到现场生产的所有合金、规格上,基本能够满足铸锭用润滑油的使用要求.

试验结果与分析

甲厂拉拔油、丙厂的拉拔油、乙厂的两种润滑油均不能满足老线铸锭的润滑要求; 丙厂的热熔铸油能够满足现场各种合金、规格铸锭的润滑要求,可实现对原有润滑油的替代,但其性能指标可以进行进一步的优化.

甲厂拉拔油和乙厂 1# 润滑油由于闪点过低,在人工浇油时燃烧损失的量较大,剩余能够进入到摩擦面的量较小,不能够建立有效的润滑层.

丙厂的拉拔油除了闪点过低外,其粘度也相对较低,进入到摩擦面的润滑油油膜强度低,流动性好,能从缝隙中被挤出,但不能建立可靠的润滑层.

乙厂 2# 润滑油是基础油与高温脂类混合物,高温脂类的重量含量约为 40%,闪点可达 400 ℃ 以上,人工浇油时几乎不燃烧.基础油的粘度较低,无法建立连续可靠的润滑层,高温脂类粘度较大,人工浇油时无法连续充分浇油,摩擦面覆盖不全,不能建立连续的润滑层.

丙厂的热熔铸油闪点低于我分厂原来使用的润滑油 (闪点 340 ℃),人工浇油时一部分润滑油燃烧损失,余下的能够进入到摩擦面,其运动粘度 (100 ℃) 为 64.86 mm2/s,接近原润滑油的粘度指标 (100 ℃大于 59 mm2/s),并且粘度适中,能够建立可靠的润滑层.

结束语

通过对比试验的 5 种配方的新润滑油,可以得出以下结论:

1) 甲厂拉拔油、丙厂的拉拔油、乙厂的两种润滑油由于闪点过低、粘度较低等原因均不能满足我厂生产的铸锭润滑要求;

2) 丙厂的热熔铸油能够满足我厂生产的铸锭润滑要求,可实现对原有润滑油的替代;

3) 丙厂的热熔铸油闪点较低,人工浇油时燃烧损失较多,不利于降低单耗,在保证其它指标不变的情况下,可提高闪点实现进一步的改进.

[1] 肖亚庆, 谢水生, 刘静安, 等. 铝加工技术实用手册. 北京: 冶金工业出版社, 2005