李勇 王繼勝 薛萬安 黃永旺

1 天津日石潤滑油脂有限公司

2 國家能源集團(tuán)錫林郭勒通力鍺業(yè)有限責(zé)任公司

3 神華北電勝利能源有限公司

油膜軸承是一種以潤滑油作為潤滑介質(zhì)的徑向滑動軸承，其油膜油系統(tǒng)工作溫度變化大，使油品容易氧化、劣化，而且需要承擔(dān)沖擊載荷[1 ～3]。針對這些用油特性，國外公司至今已經(jīng)發(fā)展了三代油膜軸承油。相對來說，國內(nèi)公司研發(fā)始于20世紀(jì)70年代，起步較晚。油膜軸承油在使用過程中難免會混入工業(yè)水，因此要求油膜軸承油在有水的情況下要有好的抗磨性，并且在靜置狀態(tài)下，需要好的油水分離能力?；谟湍ぽS承油特殊的性能要求，國內(nèi)的潤滑油研究機(jī)構(gòu)及生產(chǎn)廠家難以突破瓶頸取得重大成果[4 ～6]。而國外公司長期進(jìn)行技術(shù)保密、資料封鎖、產(chǎn)品壟斷。因此，開發(fā)一種具有好的分水性、氧化穩(wěn)定性、極壓抗磨性、防銹性的油膜軸承油非常重要。本文根據(jù)對油膜軸承油的工況考察，結(jié)合客戶需求，研制了一款具有優(yōu)良油水分離性能的油膜軸承油。

研制指標(biāo)

油膜軸承油主要用于高速軋機(jī)設(shè)備，其精軋、粗軋工況極其復(fù)雜，通常在高溫、高速、高灰塵、高負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，且長期與水接觸，因此其對油品的要求很高[7，8]。目前我國沒有成熟可靠的油膜軸承油產(chǎn)品，各大鋼廠所用油品基本靠進(jìn)口，針對油品使用工況及性能要求，結(jié)合市場成熟產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)制定了油膜軸承油開發(fā)的質(zhì)量指標(biāo)，見表1。

表1 油膜軸承油研制指標(biāo)

研制過程

基礎(chǔ)油的選擇

油膜軸承油組分包含至少一種高黏度指數(shù)深精制礦物油、至少一種抗乳化劑、至少一種抗氧劑、至少一種防銹劑、至少一種抗磨極壓添加劑、至少一種抗泡劑，其中基礎(chǔ)油占比在96% ～99%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）之間，本配方選取深度加氫精致的基礎(chǔ)油250SN、500SN及光亮油150BS進(jìn)行調(diào)制，基礎(chǔ)油相關(guān)性能見表2。

表2 基礎(chǔ)油理化數(shù)據(jù)

添加劑的選擇

極壓抗磨劑

據(jù)各大鋼廠工況調(diào)查，軋機(jī)在正常工作時會經(jīng)常與水接觸，設(shè)備通常采用兩個油箱搭配使用，因此油品需要有極好的油水分離能力，保證油品在劇烈攪拌乳化后，水分能夠快速分離排除。通常極壓抗磨劑具有較強(qiáng)的酸性且對油品的抗乳化能力有一定抑制作用，因此在配方開發(fā)時重點(diǎn)考慮極壓劑的加劑量及對油品抗乳化性能的影響，通過以上分析重點(diǎn)選取了極壓劑JY1（含磷極壓劑）、JY2（含磷極壓劑）、JY3（含磷極壓劑）及JY4（ZDDP），相關(guān)測試性能見表3。JY1、JY2的極壓性能和抗乳化性能均稍弱，JY3和JY4的極壓性能均能滿足使用需求，且抗乳化性能良好，考慮JY3具有一定的銹蝕性，單獨(dú)使用容易對設(shè)備產(chǎn)生一定的腐蝕，而JY4雖然極壓性不好，但具有一定的抗氧化防腐蝕的作用，將兩者搭配可產(chǎn)生協(xié)同作用，其考察結(jié)果見表4。各個比例搭配的油品具有較好的抗磨性能及極壓性，從油品的防銹蝕能力上考慮，過多的JY3不利于油品的防銹蝕能力，因此優(yōu)先選取0.1%JY3搭配0.7%JY4，此添加劑搭配標(biāo)記為a。

表3 極壓添加劑對油品極壓性、抗乳化性的影響

表4 混合極壓添加劑對油品極壓性能的考察

抗乳化劑

目前市場上用的較好的抗乳化劑為聚醚和胺類的抗乳化劑，因此配方考察了兩種抗乳化劑KR1（聚醚類）和KR2（胺類），考察結(jié)果見表5。兩個抗乳化劑對油品的磨擦性和極壓性均沒有影響，但抗乳化添加劑KR1在該體系中抗乳化能力較差，產(chǎn)生較多乳化層，而KR2分水較快，因此該配方體系中選取KR2作為抗乳化劑。將0.1%JY3與0.7%JY4和0.02%KR2的添加劑搭配標(biāo)記為b。

表5 抗乳化劑對油品極壓性、抗乳化性的影響

防銹劑

由于油膜軸承油的使用經(jīng)常與水接觸，產(chǎn)生更多的酸性物質(zhì)，加速設(shè)備的腐蝕，因此開發(fā)一款油膜軸承油對防銹性能要求非常嚴(yán)格，需要平衡防銹劑對油品抗乳化性能的影響，以及考慮與極壓劑在金屬表面的競爭作用。選取了兩種防銹劑FX1（羧酸類）、FX2（磺酸鹽類），考察其防銹性能，及對抗乳化能力的影響，結(jié)果如表6。FX1在加劑量0.03%時就有明顯的防銹效果，且明顯有利于提高油品的抗乳化性能，而FX2在該體系中表現(xiàn)較差，分析其與JY3不兼容，存在明顯的金屬表面競爭關(guān)系，對油品的抗乳化性能也有明顯的負(fù)面影響。

表6 防銹劑的性能的考察

其他添加劑

由于油膜軸承油對氧化安定性有較高的要求，通過考察采用胺類抗氧劑能夠滿足其質(zhì)量要求，且對油品抗乳化性能沒有影響，另外油品中也加入了金屬惰性劑、抗泡劑，保證油品良好的的抗腐蝕性能及抗泡性能。

綜合評定

通過以上對配方的開發(fā)，確定了最終的油膜軸承油配方RM100，并且對此配方進(jìn)行了全方面的評價，結(jié)果見表7。RM100的各項(xiàng)性能均符合制定的標(biāo)準(zhǔn)，且與競品相比，抗乳化性能有明顯提高。

表7 綜合評價數(shù)據(jù)

結(jié)論

選取加氫深度精制的基礎(chǔ)油，通過性能優(yōu)良的添加劑進(jìn)行調(diào)配，開發(fā)出抗乳化性能、極壓性能優(yōu)良的油膜軸承油配方，滿足目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，且其與競品相比性能相當(dāng)。