冶金設備油品管理初步實踐

劉 雨，鄭文明，郝彥光

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司設備部，河北唐山 063200）

0 引言

隨著冶金設備的不斷發展，潤滑工作的重要性日益凸顯。潤滑油品作為設備潤滑的主要介質，其管理水平的高低，直接關系到整個設備體系的穩定運行。

冶金設備一般包括采選設備、料場設備、燒結設備、球團設備、高爐設備、轉爐設備、鐵水預處理設備、連鑄設備、熱軋設備、冷軋設備等主體設備以及空分設備、運輸設備、供風設備、發電設備、供水設備等輔助設備。很多設備涵蓋了高溫、水淋、沖擊、蒸汽、粉塵等惡劣工況，多數設備采用連續作業模式，潤滑條件比較苛刻。近年來，冶金設備向大型化、智能化、集成化的方向發展，相當多的設備實現了集中潤滑或自動潤滑，液壓設備的占比不斷增加，這些都對油品的管理提出了更高的要求。

冶金設備油品管理一般包括選用管理、檢驗管理、污染控制、存儲管理和報廢管理等內容。

1 油品選用管理

1.1 油品選用的一般要求

由于冶金設備的多樣性和復雜性，確保每臺設備都得到合理有效的潤滑，油品種類的選擇至關重要。一方面要滿足設備的技術要求，另一方面要盡量減少油品品種和庫存量，以降低采購成本和管理成本。油品選用應堅持科學性、統一性、經濟性的原則。因此，這是一項技術與管理相結合的工作。

冶金設備常用油品包括工業齒輪油、液壓油、汽輪機油、油膜軸承油、潤滑脂等（表1）。按照用途不同，可分為普通油脂和特種油脂兩大類；按照油品基礎油種類不同，可分為礦物油、半合成油和合成油。流程完整的冶金企業，油品種類通常在100 種以上。以齒輪油為例，簡要說明油品選用流程。

齒輪機構是一種重要傳動機構，具有傳遞功率范圍大、傳動效率高的特點。在冶金設備中應用廣泛。齒輪的曲率半徑小，運動過程中齒面有滾動也有滑動，形成油楔的條件差，輪齒的每次嚙合均須重新建立油膜。齒輪油通常起到潤滑、清洗、減振、密封、散熱等作用。

工業齒輪油根據其使用條件不同，又可分為閉式工業齒輪油、開式工業齒輪油和蝸輪蝸桿油。對于工業齒輪油的要求可歸結為：具有良好的潤滑性能、氧化安定性、防銹防腐性能，以及良好的抗乳化性和抗泡沫性能。

對于開式齒輪油，除具有一般齒輪油的要求外，很重要的一點是具有很好的粘附性能，以保證使用過程中不因流失而喪失其潤滑性。

對于蝸輪蝸桿傳動裝置，由于其運動速度高，發熱量高，為此，多采用青銅（或鑄鐵）蝸輪和鋼質的蝸桿相匹配，以克服相同材料容易產生粘連的缺點，因此，對蝸輪蝸桿傳動裝置用油的要求是，應具有良好的潤滑性能和對其所用材料有很好的適應性。

冶金企業使用的齒輪油，運動黏度通常為100～1000 CST，黏度指數90～160，國產工業齒輪油一般分為L-CKD 系列（重負荷）、L-CKC 系列（中負荷）、L-CKE 系列（蝸輪蝸桿油）、L-CKT系列（全合成）等系列。

齒輪油的選用，一般要考慮載荷（齒面嚙合力）、工作溫度范圍、系統換熱要求，是否有水淋、蒸汽等因素。工作油品應考慮運動黏度、黏度指數、傾點、開口閃點、抗磨性能、抗乳化性、抗泡性等理化指標以及基礎油種類等因素（表2）。

運動黏度是齒輪油最重要的指標之一。一般來說，齒輪運動速度越高，油品的運動黏度越低，齒輪運動速度越低，油品的運動黏度越高。對于由多個齒輪構成的齒輪箱傳動系統，要兼顧各個齒輪的潤滑。根據這一原則，對于齒輪箱的潤滑，人們根據經驗確定了相應的油品運動黏度推薦表，可根據實際情況選用齒輪油。

黏度指數是反應油品黏溫性能的重要指標。黏度指數越高，油品運動黏度隨溫度變化的幅度越小，反之亦然。如果工作場合溫差較大（如＞60 ℃），應選擇高黏度指數（＞140）的油品。黏度指數的高低，通常與油品基礎油的精制程度有密切關系。

按照API（American Petroleum Institute，美國石油學會）的分類標準，潤滑油基礎油分為5 類（表3）。

隨著石油化工技術的不斷發展，基礎油精制程度日益提高，油品黏度指數也不斷增加。目前，一類基礎油的齒輪油產品已逐步趨于淘汰。二三類基礎油的齒輪油產品已經成為主流，其黏溫性能得到了大幅度提高，換季已經不必更換油品，一定程度上降低了油品的使用成本。

對于在蒸汽、水淋等條件下工作的油品，還應當考慮其抗乳化性能、抗泡性能等指標。一般情況下，齒輪油傾點應比油品使用的最低溫度低5 ℃以上。

液壓油和汽輪機油的選用，除了考慮以上因素外，還應該注意含鋅添加劑對于油品的影響以及系統壓力等因素。例如，在含有銀、銅元素部件的系統中，應避免使用含鋅液壓油。系統壓力高于16 MPa 時，為使油品具備足夠的氧化安定性，應使用二類基礎油（或以上）調制的抗磨液壓油。

表1 冶金設備常用油品

表2 工業齒輪潤滑油種類的選擇

表3 API 的基礎油分類標準

1.2 油品的替代

實際工作中，由于降低成本、工況變化、設備技術改造等因素，需要對潤滑油的使用品種做出調整，就涉及到油品的替代問題。首先必須強調，由于油品添加劑兼容性等問題，應避免隨意代用。特殊情況下，需要進行油品代用的，應經上級設備主管部門批準，并遵循如下原則：

（1）盡量用同類油品或性能相近、添加劑類型相似的油品。

（2）黏度要適當，以不超過原用油黏度的±25%為宜。一般情況，可采用黏度稍大的潤滑油代替，但不包括精密液壓系統用油及軸承油。

（3）質量以高代低，即選用質量較高的油品代用等級較低的油品，這樣對設備潤滑比較可靠。如采用重負荷齒輪油（L－CKD）替代中負荷齒輪油（L－CKC），采用L－HM 抗磨液壓油替代LHL 液壓油等。

（4）大型集中潤滑系統及液壓系統的油品替代，宜采用整體更換，不宜采用油品混兌的方式。存在多個系統的大面積油品替代最好分步進行，以檢測替代油品的適用性。

2 油品的檢驗管理

油品品質的變化對于設備的運行狀態有重要影響。對于集中潤滑系統以及大中型液壓系統，油品品質的劣化有時會引發重大設備事故。隨著潤滑管理工作的不斷細化，“按質換油”得到了越來越廣泛的應用，這對于消除油品浪費，及時把握油品劣化趨勢具有重要意義。

規范取樣、定期檢測、合理控制極限指標，是按質換油的前提。另外，為了加強對新油品質的把控，入庫新油的定期質量檢測也是必要的。

對于不同種類的在用油品，其檢測指標是有區別的。一般來講，酸值（GB/T 7304）、40 ℃運動黏度（GB/T 265）、機械雜質（GB/T 511）、銅片腐蝕（GB/T 5096）、抗乳化性能（GB/T 7305）、抗泡性（GB/T 12579）、含水量（GB/T 260）等指標是必要的，對于液壓油和大型電機使用的汽輪機油還要檢測其清潔度。檢測周期根據油站的重要程度可確定為3～12 個月，對于軋機高壓液壓系統等關鍵部位，應縮短檢測周期。

《合理潤滑技術通則》對抗磨液壓油、工業齒輪油、汽輪機油、回轉式空壓機油等油品的換油指標給出了指導性規定[1]。鋼鐵企業可根據各類設備運行的具體工況，制定符合實際需求的換油指標。

酸值是反應油品老化程度的重要指標，表示潤滑油中所含有機酸的總量。油品中的有機酸主要是環烷酸和油品經氧化生成的有機酸性產物，這些有機酸對機械都有一定程度的腐蝕性，在有水存在的條件下，其腐蝕性會增大。油品氧化越嚴重，其酸值增加值越大。油品酸值的增加速度，通常與使用時間、工作溫度、水污染、金屬顆粒污染等因素有關。酸值的增加，通常伴隨著黏度變化、閃點降低、色度增加等指標變化。

對于軋機電機、高爐鼓風機、軋機齒輪傳動系統、轉爐傾動傳動系統等關鍵性設備，還應定期開展油液運行狀態監測，以便及時掌握系統的磨損狀態，分析項目一般包括磨粒形態分析（分析鐵譜、顆粒分布）、紅外光譜分析、磨損元素分析（PQ 分析、原子發射光譜）等。

3 油品的污染控制

3.1 污染控制的必要性

液壓潤滑系統故障70%～85%是由于油液污染造成的[2]。現代液壓設備向高精度、高壓力、高可靠性和長壽命的方面發展，對油液的污染控制提出了更高的要求。

對于液壓元件來講，油液清潔度不合格可造成滑閥卡緊，加快元器件磨損等后果，直接引發設備故障。例如，連軋機組的電液伺服閥的閥芯配合間隙已達1～5 μm，對微小顆粒的敏感程度很高，油液清潔度不達標，極易造成閥體卡阻故障。電液伺服閥的油品清潔度通常要求達到16/13/11（ISO 4406）以上。

系統污染物主要有內部污染物及外部污染物。

內部污染物主要來源于系統的各類磨損，如磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損等。

外部污染物的主要來源：①來自焊口、油缸、管道、泵及油箱制造安裝過程殘留顆粒污染物；②來自初次注油或補油時的污染物；③經油箱通氣孔侵入的污染物；④使用過程中由于元件密封不嚴而侵入的污染物；⑤檢修時人為帶入的污染物。

3.2 污染控制措施

液壓系統污染物可能來源于設備安裝、運行、檢修等環節，做好系統的污染控制，必須對上述環節進行全面控制。為達到這一目標，美國Pall 公司提出了“全面清潔度控制（TCC）”概念，旨在從液壓系統的設計、生產、運行、檢修的整個過程中，降低污染物的發生率及影響。

全面清潔度控制的內容包括了液壓系統從元件制造、系統設計、設備安裝、沖洗、清潔度等級標準制定、運行過程中的油液過濾、油液質量管理等硬件和軟件方面的內容，并實行全員、全過程、全系統的管理[2]。結合冶金設備的特點，現場油品管理應做好以下7 點：

（1）提出全面清潔度目標。

（2）結合實際情況和系統要求，制定系統清潔度等級規范。

（3）對現有過濾系統進行核算，并選擇合適精度的濾芯。

（4）完善液壓設備工程安裝、檢修、沖洗驗收規程并加以控制。

（5）通過改善密封性能，改善空氣過濾器性能等，減少外界對系統的污染。

（6）加強維護、檢修人員的技能培訓。

（7）加強油液清潔度等級的監測，以便隨時發現問題，采取改進措施，形成閉環控制。

為防止系統污染，運行中的液壓站、齒輪油潤滑站、汽輪機潤滑站、軋機油膜軸承油潤滑站，應配備適當的油品凈化設備。按照原理不同，油液凈化方法通常有磁性吸附、過濾、靜電吸附、真空除水、離心、聚結脫水等[3]。根據經驗，離心式凈油機對于油膜軸承油的脫水效果較好，真空式凈油設備對于汽輪機油、液壓油等低黏度油品的脫水效果較好。近年來發展起來的帶有磁柵裝置防污染油箱裝置，對防止油品污染有顯著效果[4]。

4 結語

作為設備潤滑管理的重要組成部分，油品管理水平的高低直接影響設備的運行狀態，其重要性不言而喻。為適應冶金設備的快速發展，油品管理必須形成與之協調的管理機制，并加以固化。規范化、程序化、標準化的管理機制，對于減少設備事故、提升設備管理水平具有重要意義。