复合型回转窑托轮轴瓦润滑剂的研制及应用

祝帅 李元鸿

辽宁海华科技股份有限公司

回转窑（图1）是水泥厂的关键设备。其长度长，重量大，整个窑体的重力均由托轮支撑，所以承载托轮轴的轴瓦（图2）的润滑更是重中之重。

回转窑的托轮轴瓦如果润滑不良容易出现轴瓦发热，轴拉丝，甚至发生翻瓦事故。合理选用回转窑托轮轴瓦润滑剂，可以避免上述情况的发生，大大延长轴瓦的使用寿命，节约能耗，延长维护周期，提高经济效益。本文针对回转窑的工况特点，研制了1款复合型回转窑托轮轴瓦润滑剂，已在某冶金行业企业获得成功应用。

回转窑托轮轴瓦润滑剂的性能要求

托轮是回转窑正常运行的重要部件，其中在托轮内部的托轮轴更是起到支撑回转窑的关键部件，保证托轮轴瓦的合理润滑是保证回转窑连续正常运转的重中之重。

回转窑的托轮轴瓦的工况比较差：环境温度高、负载大、容易混入粉尘和水分，对研制的复合型回转窑托轮轴瓦润滑剂提出了如下要求：

图1 回转窑组成示意

图2 托轮轴瓦示意

◇具有较宽的高低温适应性，要求冬季具有可流动性，同时具有较高的黏度，避免夏季高温时出现黏度变小、泄漏等问题。

◇具有优异的极压抗磨性能，以减少回转窑托轮轴瓦磨损，杜绝轴瓦发热、拉丝，同时节约劳动损耗，保证设备长周期运转。

◇具有较好的防腐防锈性能。回转窑托轮轴瓦的材料一般为钢、铜或者合金材料，因此对油品的防腐蚀性能也有一定的要求。

◇具有良好的氧化安定性。回转窑筒体热辐射温度高，如果油品氧化安定性不好，会在轴瓦处形成积炭[1]。

复合型回转窑托轮轴瓦润滑剂的研制

复合型回转窑托轮轴瓦润滑剂研制目标见表1。

基础油的选择

回转窑托轮轴瓦附件环境温度较高，负荷较大，根据市场调研结果，设置所研制的复合型回转窑托轮轴瓦润滑剂的100 ℃运动黏度为60～70 mm2/s[2]，冬季偏下限，夏季偏上限。

在基础油种类的选择上，选用高黏度光亮油、环烷基油、合成油，加入聚异丁烯作为增黏剂，调合成基础油，并进行了20 h的KRL（圆锥滚子轴承剪切安定性）试验。基础油理化性质数据及KRL剪切安定性试验结果见表2。

极压抗磨剂的选择

回转窑拖轮轴瓦专用油对油品的极压抗磨性能要求很高，质量指标要求最大无卡咬负荷PB＞1 250 N[3]，同时还需要具有较高的烧结负荷PD。在所选的基础油中，加入不同的极压抗磨剂，考察其对油品极压抗磨性的改善作用，试验结果见表3。

由表3可以看出，HHDWY-5具有最高的PB和PD，故选择HHDWY-5的加剂组合作为该油品的极压抗磨剂配方。

表1 复合型回转窑托轮轴瓦润滑剂研制指标

表2 调合基础油的理化性质及KRL剪切安定性试验结果

防锈剂的选择

在HHDWY-5的基础上，进行防锈剂的选择性试验。防锈剂A为石油磺酸盐类型防锈剂，防锈剂B为其他类型防锈剂。将2类防锈剂复配，考察油品的铜片腐蚀及液相锈蚀性能，试验结果见表4。

由表4可见， FX-4的铜片腐蚀及液相锈蚀性能最为理想，选择FX-4的防锈剂方案可以有效地提升油品的防锈性能。

抗氧剂的选择

在HHDWY-5与FX-4的基础上，使用高低温抗氧剂复配的方案，试验结果见表5。

由表5可见，旋转氧弹测试时间远远超过市场热销油品，所以在配方中使用高低温抗氧剂复配来延长油品的使用寿命。

抗泡剂的选择

在HHDWY-5与FX-4的基础上，抗泡剂直接选用了复合消泡剂CM，试验结果见表6。

由表6可见，当复合消泡剂CM加剂量为0.02%（质量分数）时，油品具有良好的抗泡性能。

固体添加剂及分散剂的选择

固体添加剂的选择

根据复合油的特点，二硫化钼、石墨及纳米碳酸钙可作为复合型回转窑托轮轴大瓦油的固体添加剂的选择。结合上述3种固体添加剂的特点及回转窑的实际现场工况情况，决定选择二硫化钼作为该油品的固体添加剂。这是因为二硫化钼特别适用于高温高压工况条件，而且具有较低的摩擦系数。

分散剂的选择

所使用的分散剂类型及相对分子质量见表7。

分散稳定性测定方法为：将0.5%（质量分数）的二硫化钼加入到150BS基础油中，使用上海威宇实验室高剪切乳化机分散处理5 min，然后将分散剂以2.5%（质量分数）的加剂量加含有二硫化钼的150BS基础油中，再搅拌分散5 min。将样品在室温下放置1 d，之后取上层油液50 g装入离心管中，并放入BF-25C型专用离心机内，在50 ℃下保温15 min，以1 000 r/min转速转动30 min。之后取上层油液20 g进行过滤、烘干，称量固体物质量。分散稳定性试验结果见表8。

表3 不同添加剂复配对油品极压抗磨性的改善作用

表4 不同类型防锈剂复配对铜片腐蚀及液相锈蚀的作用

表5 抗氧剂复配对氧化安定性的影响

表6 复合消泡剂CM对油品的泡沫性能影响

由表8可以看出，选择分散剂B时，固体物质量分数最大，具有最好的分散效果，故选择分散剂B作为该油品的分散剂。

全性能分析结果

研制的复合型回转窑拖轮轴瓦润滑剂的全性能分析结果见表9。

由表9可见，研制的复合型回转窑托轮轴轴瓦润滑剂黏度合适，具有优秀的抗剪切能力、良好的极压抗磨性、防锈性及低温性能，各项指标较市场热销油品具有很大的优势。

表7 试验中分散剂的类型及相对分子质量

表8 分散稳定性试验结果

表9 复合型回转窑托轮轴瓦润滑剂全性能分析结果

复合型回转窑托轮轴瓦润滑剂的应用

营口某冶金行业企业使用的白灰窑直径2.5 m，长40 m，生产能力150 t/d，之前一直使用某进口品牌680号合成齿轮油。虽然该油品价格昂贵，但润滑效果不理想，设备正常运转时轴瓦温度平均在70 ℃左右。了解该企业设备状况后，我们推荐其使用复合型回转窑托轮轴瓦润滑剂并进行了一个月的使用试验，试验期间轴瓦温度稳定在42 ℃左右，有效地降低了轴瓦的温度，延长了轴瓦的使用寿命。

结论

☆通过合理地选用基础油组分与添加剂配伍，同时选择高效的表面活性剂作为分散剂，研制了1款复合型托轮轴瓦润滑剂。研制产品具有适宜的黏度、良好的极压抗磨性、防腐防锈性和低温流动性，同时由于油品中含有分散性较好的二硫化钼固体润滑材料，可以在极端工况下保护设备不被损伤，防止轴瓦出现发热、拉丝、抱瓦、烧瓦及翻瓦现象。

☆回转窑设备在建材、冶金、化工、环保等许多行业领域广泛应用，预计复合型回转窑托轮轴瓦润滑剂将具有良好的市场前景。