冶金设备油品管理初步实践

刘 雨，郑文明，郝彦光

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司设备部，河北唐山 063200）

0 引言

随着冶金设备的不断发展，润滑工作的重要性日益凸显。润滑油品作为设备润滑的主要介质，其管理水平的高低，直接关系到整个设备体系的稳定运行。

冶金设备一般包括采选设备、料场设备、烧结设备、球团设备、高炉设备、转炉设备、铁水预处理设备、连铸设备、热轧设备、冷轧设备等主体设备以及空分设备、运输设备、供风设备、发电设备、供水设备等辅助设备。很多设备涵盖了高温、水淋、冲击、蒸汽、粉尘等恶劣工况，多数设备采用连续作业模式，润滑条件比较苛刻。近年来，冶金设备向大型化、智能化、集成化的方向发展，相当多的设备实现了集中润滑或自动润滑，液压设备的占比不断增加，这些都对油品的管理提出了更高的要求。

冶金设备油品管理一般包括选用管理、检验管理、污染控制、存储管理和报废管理等内容。

1 油品选用管理

1.1 油品选用的一般要求

由于冶金设备的多样性和复杂性，确保每台设备都得到合理有效的润滑，油品种类的选择至关重要。一方面要满足设备的技术要求，另一方面要尽量减少油品品种和库存量，以降低采购成本和管理成本。油品选用应坚持科学性、统一性、经济性的原则。因此，这是一项技术与管理相结合的工作。

冶金设备常用油品包括工业齿轮油、液压油、汽轮机油、油膜轴承油、润滑脂等（表1）。按照用途不同，可分为普通油脂和特种油脂两大类；按照油品基础油种类不同，可分为矿物油、半合成油和合成油。流程完整的冶金企业，油品种类通常在100 种以上。以齿轮油为例，简要说明油品选用流程。

齿轮机构是一种重要传动机构，具有传递功率范围大、传动效率高的特点。在冶金设备中应用广泛。齿轮的曲率半径小，运动过程中齿面有滚动也有滑动，形成油楔的条件差，轮齿的每次啮合均须重新建立油膜。齿轮油通常起到润滑、清洗、减振、密封、散热等作用。

工业齿轮油根据其使用条件不同，又可分为闭式工业齿轮油、开式工业齿轮油和蜗轮蜗杆油。对于工业齿轮油的要求可归结为：具有良好的润滑性能、氧化安定性、防锈防腐性能，以及良好的抗乳化性和抗泡沫性能。

对于开式齿轮油，除具有一般齿轮油的要求外，很重要的一点是具有很好的粘附性能，以保证使用过程中不因流失而丧失其润滑性。

对于蜗轮蜗杆传动装置，由于其运动速度高，发热量高，为此，多采用青铜（或铸铁）蜗轮和钢质的蜗杆相匹配，以克服相同材料容易产生粘连的缺点，因此，对蜗轮蜗杆传动装置用油的要求是，应具有良好的润滑性能和对其所用材料有很好的适应性。

冶金企业使用的齿轮油，运动黏度通常为100～1000 CST，黏度指数90～160，国产工业齿轮油一般分为L-CKD 系列（重负荷）、L-CKC 系列（中负荷）、L-CKE 系列（蜗轮蜗杆油）、L-CKT系列（全合成）等系列。

齿轮油的选用，一般要考虑载荷（齿面啮合力）、工作温度范围、系统换热要求，是否有水淋、蒸汽等因素。工作油品应考虑运动黏度、黏度指数、倾点、开口闪点、抗磨性能、抗乳化性、抗泡性等理化指标以及基础油种类等因素（表2）。

运动黏度是齿轮油最重要的指标之一。一般来说，齿轮运动速度越高，油品的运动黏度越低，齿轮运动速度越低，油品的运动黏度越高。对于由多个齿轮构成的齿轮箱传动系统，要兼顾各个齿轮的润滑。根据这一原则，对于齿轮箱的润滑，人们根据经验确定了相应的油品运动黏度推荐表，可根据实际情况选用齿轮油。

黏度指数是反应油品黏温性能的重要指标。黏度指数越高，油品运动黏度随温度变化的幅度越小，反之亦然。如果工作场合温差较大（如＞60 ℃），应选择高黏度指数（＞140）的油品。黏度指数的高低，通常与油品基础油的精制程度有密切关系。

按照API（American Petroleum Institute，美国石油学会）的分类标准，润滑油基础油分为5 类（表3）。

随着石油化工技术的不断发展，基础油精制程度日益提高，油品黏度指数也不断增加。目前，一类基础油的齿轮油产品已逐步趋于淘汰。二三类基础油的齿轮油产品已经成为主流，其黏温性能得到了大幅度提高，换季已经不必更换油品，一定程度上降低了油品的使用成本。

对于在蒸汽、水淋等条件下工作的油品，还应当考虑其抗乳化性能、抗泡性能等指标。一般情况下，齿轮油倾点应比油品使用的最低温度低5 ℃以上。

液压油和汽轮机油的选用，除了考虑以上因素外，还应该注意含锌添加剂对于油品的影响以及系统压力等因素。例如，在含有银、铜元素部件的系统中，应避免使用含锌液压油。系统压力高于16 MPa 时，为使油品具备足够的氧化安定性，应使用二类基础油（或以上）调制的抗磨液压油。

表1 冶金设备常用油品

表2 工业齿轮润滑油种类的选择

表3 API 的基础油分类标准

1.2 油品的替代

实际工作中，由于降低成本、工况变化、设备技术改造等因素，需要对润滑油的使用品种做出调整，就涉及到油品的替代问题。首先必须强调，由于油品添加剂兼容性等问题，应避免随意代用。特殊情况下，需要进行油品代用的，应经上级设备主管部门批准，并遵循如下原则：

（1）尽量用同类油品或性能相近、添加剂类型相似的油品。

（2）黏度要适当，以不超过原用油黏度的±25%为宜。一般情况，可采用黏度稍大的润滑油代替，但不包括精密液压系统用油及轴承油。

（3）质量以高代低，即选用质量较高的油品代用等级较低的油品，这样对设备润滑比较可靠。如采用重负荷齿轮油（L－CKD）替代中负荷齿轮油（L－CKC），采用L－HM 抗磨液压油替代LHL 液压油等。

（4）大型集中润滑系统及液压系统的油品替代，宜采用整体更换，不宜采用油品混兑的方式。存在多个系统的大面积油品替代最好分步进行，以检测替代油品的适用性。

2 油品的检验管理

油品品质的变化对于设备的运行状态有重要影响。对于集中润滑系统以及大中型液压系统，油品品质的劣化有时会引发重大设备事故。随着润滑管理工作的不断细化，“按质换油”得到了越来越广泛的应用，这对于消除油品浪费，及时把握油品劣化趋势具有重要意义。

规范取样、定期检测、合理控制极限指标，是按质换油的前提。另外，为了加强对新油品质的把控，入库新油的定期质量检测也是必要的。

对于不同种类的在用油品，其检测指标是有区别的。一般来讲，酸值（GB/T 7304）、40 ℃运动黏度（GB/T 265）、机械杂质（GB/T 511）、铜片腐蚀（GB/T 5096）、抗乳化性能（GB/T 7305）、抗泡性（GB/T 12579）、含水量（GB/T 260）等指标是必要的，对于液压油和大型电机使用的汽轮机油还要检测其清洁度。检测周期根据油站的重要程度可确定为3～12 个月，对于轧机高压液压系统等关键部位，应缩短检测周期。

《合理润滑技术通则》对抗磨液压油、工业齿轮油、汽轮机油、回转式空压机油等油品的换油指标给出了指导性规定[1]。钢铁企业可根据各类设备运行的具体工况，制定符合实际需求的换油指标。

酸值是反应油品老化程度的重要指标，表示润滑油中所含有机酸的总量。油品中的有机酸主要是环烷酸和油品经氧化生成的有机酸性产物，这些有机酸对机械都有一定程度的腐蚀性，在有水存在的条件下，其腐蚀性会增大。油品氧化越严重，其酸值增加值越大。油品酸值的增加速度，通常与使用时间、工作温度、水污染、金属颗粒污染等因素有关。酸值的增加，通常伴随着黏度变化、闪点降低、色度增加等指标变化。

对于轧机电机、高炉鼓风机、轧机齿轮传动系统、转炉倾动传动系统等关键性设备，还应定期开展油液运行状态监测，以便及时掌握系统的磨损状态，分析项目一般包括磨粒形态分析（分析铁谱、颗粒分布）、红外光谱分析、磨损元素分析（PQ 分析、原子发射光谱）等。

3 油品的污染控制

3.1 污染控制的必要性

液压润滑系统故障70%～85%是由于油液污染造成的[2]。现代液压设备向高精度、高压力、高可靠性和长寿命的方面发展，对油液的污染控制提出了更高的要求。

对于液压元件来讲，油液清洁度不合格可造成滑阀卡紧，加快元器件磨损等后果，直接引发设备故障。例如，连轧机组的电液伺服阀的阀芯配合间隙已达1～5 μm，对微小颗粒的敏感程度很高，油液清洁度不达标，极易造成阀体卡阻故障。电液伺服阀的油品清洁度通常要求达到16/13/11（ISO 4406）以上。

系统污染物主要有内部污染物及外部污染物。

内部污染物主要来源于系统的各类磨损，如磨料磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损等。

外部污染物的主要来源：①来自焊口、油缸、管道、泵及油箱制造安装过程残留颗粒污染物；②来自初次注油或补油时的污染物；③经油箱通气孔侵入的污染物；④使用过程中由于元件密封不严而侵入的污染物；⑤检修时人为带入的污染物。

3.2 污染控制措施

液压系统污染物可能来源于设备安装、运行、检修等环节，做好系统的污染控制，必须对上述环节进行全面控制。为达到这一目标，美国Pall 公司提出了“全面清洁度控制（TCC）”概念，旨在从液压系统的设计、生产、运行、检修的整个过程中，降低污染物的发生率及影响。

全面清洁度控制的内容包括了液压系统从元件制造、系统设计、设备安装、冲洗、清洁度等级标准制定、运行过程中的油液过滤、油液质量管理等硬件和软件方面的内容，并实行全员、全过程、全系统的管理[2]。结合冶金设备的特点，现场油品管理应做好以下7 点：

（1）提出全面清洁度目标。

（2）结合实际情况和系统要求，制定系统清洁度等级规范。

（3）对现有过滤系统进行核算，并选择合适精度的滤芯。

（4）完善液压设备工程安装、检修、冲洗验收规程并加以控制。

（5）通过改善密封性能，改善空气过滤器性能等，减少外界对系统的污染。

（6）加强维护、检修人员的技能培训。

（7）加强油液清洁度等级的监测，以便随时发现问题，采取改进措施，形成闭环控制。

为防止系统污染，运行中的液压站、齿轮油润滑站、汽轮机润滑站、轧机油膜轴承油润滑站，应配备适当的油品净化设备。按照原理不同，油液净化方法通常有磁性吸附、过滤、静电吸附、真空除水、离心、聚结脱水等[3]。根据经验，离心式净油机对于油膜轴承油的脱水效果较好，真空式净油设备对于汽轮机油、液压油等低黏度油品的脱水效果较好。近年来发展起来的带有磁栅装置防污染油箱装置，对防止油品污染有显著效果[4]。

4 结语

作为设备润滑管理的重要组成部分，油品管理水平的高低直接影响设备的运行状态，其重要性不言而喻。为适应冶金设备的快速发展，油品管理必须形成与之协调的管理机制，并加以固化。规范化、程序化、标准化的管理机制，对于减少设备事故、提升设备管理水平具有重要意义。