润滑脂的基本知识(钢铁行业)

1、l一、润滑脂的定义 l二、润滑脂常见的质量指标及其含义 l三、钢铁机械对润滑脂的性能要求 l四、钢铁设备用润滑脂主要品种 l 润滑脂是一种常用的润滑剂，从人们日常生 活用的自行车、电冰箱、洗衣机，到农业用的拖 拉机，交通运输用的汽车、火车、船舶、飞机， 以及宇宙飞行器等，润滑脂均得到广泛的应用。 润滑脂主要是起润滑作用，同时还兼有防水、防 尘、防锈和密封防护等作用。 润滑脂在常温常压下呈半固态油性软膏状， 它是由一种（或多种）稠化剂和一种（或几种） 润滑液体所组成的一种具有塑性的润滑剂。 l1.滴点 l2.锥入度 l3.机械安定性 l4.胶体安定性 l5.抗水性 l6.极压抗磨性 润滑脂从不流

2、动态转变为流动态的温度， 这个温度就叫做滴点。润滑脂的滴点主要 取决于稠化剂的种类及含量。从滴点大致 可以了解润滑脂的类别、组分和使用温度。 一般润滑脂最高使用温度比其滴点低20 30，实际最高使用温度比滴点低得多， 如果润滑脂使用温度达到或高于其滴点时， 便会熔化流失。 l 锥入度是润滑脂稠度的常用指标，锥入 度值愈大，就表示这个润滑脂体系的结构 力愈弱，即稠度愈小，反之稠度愈大。 l常见的润滑脂锥入度的范围对照表： 牌号 000 000123 锥入度 （25） 0.1mm 445475 355385 265295 310340 265295 220250 润滑脂的锥入度一般用锥入度计测定稠

3、 度。锥入度计的锥是由两个不同顶角所 并成的圆锥体组成。锥的角度及高度都 有严格的规定，锥和杆的总重量也有一 固定值（150克）。锥的下滑时间为5秒。 当锥以自由滑落插入脂杯内的润滑脂时， 在固定的剪力下将引起体系变形。体系 的变形的程度以锥所入的深度来表示， 每0.1mm的深度为一个锥入度单位。 l 机械安定性又称剪切安定性,它是指润滑 脂在机械工作条件下抵抗稠度变化的能力， 也是估计润滑脂的寿命的一个指标。润滑 脂的机械安定性与其纤维强度和纤维间的 吸附力有关，因此，润滑脂的强度可以用 稠度来衡量。润滑脂受到反复剪切作用， 稠化剂的分散状态发生变化而使稠度改变， 这种变化，一般是趋于软化。

4、如果剪切后 润滑脂稠度变化小，说明机械安定性好。 l最简单的测定机械安定性的方法，是以 锥入度工作器将润滑脂来回工作若干次， 并测定其工作前后的锥入度。机械安定 性通常用十万次和六十次工作锥入度的 差值来表示。这个差值越小，机械安定 性越好。一般来说，差值小于30次为优， 差值为3060为良，差值为60 100尚可， 而差值大于100为劣。 l润滑脂的胶体安定性是指润滑脂在保管和使用 中阻止从润滑脂中析出润滑油的能力。但是， 分油是润滑脂的一种特性，任何一种润滑脂都 有分油现象。胶体安定性差的润滑脂容易析出 润滑油，即油皂分离。润滑脂的胶体安定性取 决于很多因素，诸如皂-油之间的溶解度、皂的

5、再结晶速度、体系内部的化学变化、外界的压 力、环境的温度和胶溶剂的挥发等等。 l皂-油分离直接导致润滑脂稠度的改变和它的流 失，这一现象对润滑脂的贮存和润滑脂在长期 封闭系统中的使用特别明显。 l分油对润滑脂的使用寿命影响较大，一 个理想的润滑脂润滑电机轴承，需要有 适当的分油量，充分保证润滑。 l常见的分油测定法有：润滑脂压力分油 测定法和润滑脂钢网分油测定法。 l 润滑脂的抗水性表示润滑脂在大气湿 度条件下的吸水性能。要求润滑脂在贮 存和使用中不具有吸收水分的能力。润 滑脂吸水后，会使稠化剂溶解而改变结 构，降低滴点，引起腐蚀，从而降低保 护作用。有的润滑脂，例如一些复合钙 基脂，因吸收大

6、气中的水分而变硬，逐 步丧失润滑脂的润滑能力，影响实际使 用。 l润滑脂的抗水性主要取决于稠化剂的抗 水性和乳化性质。 l行业标准SH/T0109是润滑脂抗水淋性能 测定法。 l此外，还有使用GB/T269中延长工作锥入 度测定法。在工作器中加入10%的水， 工作10万次后以锥入度值的变化来衡量 润滑脂的抗水性。 l 润滑脂的极压抗磨性与润滑脂的组成 有关系。涂在相互接触的金属表面的润 滑脂所形成的脂膜，能承受来自轴向和 径向的负荷。金属表面的相对运动时， 由于摩擦表面金属自本体分离，而使运 动部件失去部分重量或体积尺寸发生一 定的变化称为磨损。脂膜承受负荷的特 性，叫做润滑脂的极压性。目前普

7、遍使 用四球试验机来测定极压抗磨性。 l目前普遍使用四球试验机来测定润滑脂 的脂膜强度。在球的四周添加润滑脂， 在下面三个球与上面的第四个球之间可 施加负荷，第四球可在任意固定的速度 下旋转。在固定的转速、负荷、温度和 时间下观察四个球点接触的摩擦阻力之 历程。测量球与球之间的磨痕直径，可 评价润滑脂的抗磨性。根据试验中承受 负荷的大小，可评价润滑脂的极压性。 外加轴向载荷在脂膜将破裂前的负荷叫 做临界负荷，以PB表示。 l此时试验由于磨损增大而出现的磨迹直径突然 增大。润滑脂膜抗擦伤的极限工作负荷叫做烧 结负荷，以PD表示。此时，由于外加轴向负荷 达到如此之大，以至使脂膜破裂而出现干摩擦 并

8、产生的热量，导致球接触点上的温度急剧上 升，试验球就烧结在一起。 l评价润滑脂极压性的另一种试验方法是使用梯 姆肯试验机测定润滑脂膜的破裂负荷（OK 值）。梯姆肯试验机是轴承环对试验块的摩擦， 为线接触。 l对于钢铁机械设备的润滑，就其特点集中而言， 是围绕热、水、尘埃、机械作用等方面的因素 进行的，润滑脂必须经受这些因素条件的考验， 其性能要求如下： 1.要有适宜的稠度 应用润滑脂最基本的是选择稠度，即润滑脂的 软硬程度。它是有轴承类型、回转数、负荷、 给脂方式和使用温度等条件决定的。 l2.要有好的耐热性 钢铁设备高温部位的润滑，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

9、轴承或连铸设备的轧辊轴承 等处，温度在120180 ，炼钢取锅铸 口或滑动铸口的润滑部位，温度在250 350 。为了保证高温运转部位的润滑， 必须使用耐热润滑脂，而且要求具有高 滴点、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。 3.要有好的耐水性 钢铁设备中，在水或压延油喷吹的润滑部 位，如热、冷压延机的轧辊轴承或工作台 轧辊，若混入水或压延油，由于机械作用 极易软化流出。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，即使混入水，也不 易被乳化、冲洗，且稠度变化小。 4.要有好的极压抗磨性 钢铁设备经受重负荷和冲击负荷的部位， 如压延机下

10、螺钉、齿轮联轴节、主轴滑 动部位、各种齿轮、金属剪切轴承、V轧 辊轴承、辊颈和轴承间的结合部等，要 求润滑脂必须具有一定的抗负荷性，一 般是使用含有极压添加剂的润滑脂，如 含有二硫化钼或有机钼化合物等。 5.要有好的剪切安定性 在滚动轴承中一般润滑脂的使用界限。 dn值在180103以下而钢铁设备用的轴承 也不超过200 103 。此外，应考虑冷却 水的侵入，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。 l钢铁设备的润滑，用脂量大，品种牌号 多，要求质量高，初一般

11、润滑脂外，大 部分是专用润滑脂，以及个别部位用的 特种润滑脂。近年，由于钢铁工业设备 的技术改造，润滑技术也不断进步，选 脂正在更新换代，逐步用多效润滑脂代 替了普通润滑脂。 l钙基脂是早期出现的一种润滑脂，由于钙皂原 料容易得到，价格低廉，钙基脂的润滑性能良 好，抗水性和防护性能优良，所以应用较广， 产量较大。 l钙基脂以水为稳定剂，含水量约为0.5%3%。 高温时水分蒸发或高速转动时水被离心力甩出， 都会破坏其结构，产生分油现象。因此钙基脂 最适宜用于温度为40 60，转速小于 1500r/min的机械。 l通用锂基脂的滴点高达180，可以长期 在120 下使用，在150 下可短期工作。

12、具有良好的耐水性和机械安定性、防锈 性能和氧化安定性。 l若在12-羟基硬脂酸锂皂稠化的润滑脂中， 加入抗氧剂、防锈剂和极压剂后，就成 为多效长寿润滑脂，具有广泛的用途， 并已得到迅速发展。 l极压锂基脂是由12羟基硬脂酸和氢化蓖 麻油锂皂稠化矿物油并加有极压添加剂 制成。它具有优良的耐负荷性（极压 性）、耐温性、泵送性、机械安定性、 抗水性、防锈和防腐蚀性能。适用于钢 铁工业、重型机械工业中重负荷和冲击 负荷的机械工作部位，使用温度在-20 120。 主要项目 质量指标 试验方法 0号1号2号 工作锥入度，0.1mm355385310 340265 295GB/T269 延长工作锥入度（10

13、万 次），0.1mm不大于 420380350GB/T269 滴点， 不低于1701750170GB/T4929 水淋流失量（38 ， 1h）% 不大于 -1010SH/T0109 防腐蚀性（52 ，48h）1级1级1级GB/T5018 抗擦伤能力（梯姆肯法） OK值，N 不小于 156.9156.9156.9SH/T0203 最大无卡咬负荷PB，N 不小于 588.4588.4588.4SH/T0202 l钢铁工业设备的润滑，复合铝基脂是最 受欢迎的品种之一。其主要特点是： 1.耐热性好、滴点高 一般在250以上， 可在150 下使用，短期可达180 。使 用在高温条件下的机械设备上，比极压

14、 锂基脂优越。同时，具有良好的热可塑 性，在使用部位受热又冷却后，仍能恢 复良好的凝胶结构； 2.抗水性好 与水混合时不乳化变稀，仍能 保持脂的稠度。 3.流动性好 复合铝皂的稠化能力强，脂的 含皂量低，皂纤维细，因而具有优良的泵 送性和分配性，能保证脂顺利地被泵送到 各润滑点，适用于轧钢集中润滑系统。 极压复合锂基脂是采用复合锂皂稠化精制矿物油， 加入新型极压剂等调制而成。其主要特点如下： 1. 优良的耐高温性 滴点大于260，最高使用温 度可达180 . 2.良好的极压抗磨性 添加多效的极压添加剂 3.良好的抗水性、防锈性、机械安定性和胶体安定 性。 适用于润滑冶金行业连轧机、连铸机、烧结

15、机、 出钢辊道等设备的高温摩擦部位。 l钢铁行业飞快的发展，大量先进技术和先进材料 被采用，对钢铁行业用的润滑脂提出了更高的要 求： l1.在重负荷、高温和高速运行条件下更能有效的 降低摩擦和磨损； l2.在长期工作和恶劣环境下有很好的稳定性，并 具有更长的使用寿命和润滑性； l3.具有较强的密封能力，防止尘埃、水和其它有 害介质进入润滑部位； l4.防腐、耐腐蚀和抗乳化； l从目前国内外研究情况看，极压聚脲脂能满足以 上要求，下面对脲基脂的有关技术作一介绍 l6.1润滑机理 l 脲基脂是指稠化剂分之中含有脲基的一类润滑脂 的总称。它既不含金属离子，突破了皂基脂含金 属离子对基础油的催化作用的

16、不足，又具有特殊 的晶体和胶体结构，对金属表面有极强的附着力， 导致在金属表面产生稳定的有机物和氧化铁保护 层，防止金属的直接接触，从而降低了摩擦系数， 大大减少磨损。这就是具有优良性能的脲基脂的 润滑机理。 l6.2全面的优良性能 l6.2.1优良的耐高温性能 l 脲基脂的滴点高于260，并在高温下具 有相当的稠度。如钢厂的烧结机、连铸机 等环境在800以上，轴承温度最高可达 200，使用二硫化钼锂基脂、复合铝基 脂、复合锂、脲基脂四种脂，进行比较， 虽然复合铝基脂、复合锂滴点也较高，但 在高温下稠度变化大、变稀流失或结焦， 唯有脲基脂耐高温性最好，同时还具有很 好的抗氧化性。 l6.2.2

17、优良的抗水性和较好的抗酸、碱等 有害介质的能力 l 脲基化合物是有机物，是憎水性的，所 以脲基脂具备优良的抗水性，并在长时 间浸在水中或在有水存在下不乳化变质 不流失。 l我们曾对本公司生产的聚脲脂和几种对 照脂做了抗水淋试验，结果如下： 脂名 脲基脂复合钙复合铝复合锂锂基脂 水淋损失 %（38） 0.122.253.788.756.5 从上表可看出，脲基脂水淋损失远远低于其它金属皂基脂。 l6.2.3更长的轴承使用寿命 l 脲基脂在轴承中具有极长的使用寿命。国外 有人评定了几种脂的轴承运转寿命，试验条件 是149，10000r/min，13.362Kg负荷，试验结 果如下： 脂 名脲基脂 锂

18、基脂 复合铝 复合钙 复合锂 平均运 转寿命 （小时） 4000 2653202751500 l复合磺酸钙基脂，是上世纪80年代中期发展起 来的一类新型高温多效脂。它具有优良的高温 性能、抗磨极压性、防锈抗腐蚀性、高温可逆 性、泵送性、胶体安定性及抗水性。 l复合磺酸钙基脂稠化体系中的主稠化剂是非牛 顿体的磺酸钙，它是由牛顿体的高碱值磺酸钙 转化而来。高碱值磺酸钙是由磺酸钙正盐和碳 酸钙组成，碳酸钙微粒一般小于100，其主要 以方解石晶型存在 。 l方解石粘附在摩擦表面的方式使其提供优异 的极压抗磨性。 其主要性能特点如下： l1.优异的高温性能 l宽温滴点试验：复合磺酸钙基脂在接近318 时，仍未变成液体，然后冷却至室温，又变 回原来的润滑脂的结构，而锂基脂和聚脲脂 没有变回原来的结构。 l轮轴承泄漏试验：将此试验的温度提高到 163，复合磺酸钙基脂没有出现泄漏、硬化 或其它失效现象，与其它优质的润滑脂相当。 l2.优异的负荷承载能力 l复合磺酸钙基脂具有优异的性能，Timken OK负荷值为27.2kg以上。四球极压性能为： 负荷磨损指数65，烧结负荷800kg以上。四球 磨损性