烧结机滑道密封脂的选择及应用

烧结机滑道密封脂的选择及应用
盛宏章
(武钢烧结厂，武汉430083)
摘要：介绍了带式烧结机的工况及设备参数，分析了烧结机滑道漏风的原因，通过采用新型滑道密封润滑脂—脲基润滑脂，不仅解决了滑道润滑难题，也明显降低了烧结机的漏风率，提高了烧结机的效率，节约了能源和维护成本。

关键词：烧结机；滑道密封；漏风率；脲基润滑脂
所谓烧结，即将各种粉状含铁原料按要求配入一定数量的燃料、溶剂均匀混合制粒后布到烧结设备上点火烧结。

铁、锰等金属的烧结是金属冶炼过程中重要的环节。

矿粉经过烧结机烧结、振动筛筛分形成具有高空隙率、足够强度和还原造渣性能的均匀块料，再送入高炉冶炼。

烧结程序的主要能耗是风机，烧结机工作时，移动的盛料台车游板与固定的风道滑板之间需要集中润滑系统将润滑脂输入滑道进行润滑和密封。

烧结机是烧结厂的核心设备，漏风是烧结机存在的普遍问题。

滑道部分的漏风占烧结机总漏风率的30％～50％，而国内烧结机普遍存在滑道密封效果差、滑道磨损严重和漏风率偏高等问题(国内烧结机的漏风率一般在50％～60％，国外在30％～40％)[1]。

根据多年现场经验，如果烧结机漏风率降低10％，每吨矿石的电耗将降低1．5～2．5kw·h，烧结矿石生产效率提高6％左右。

因此，降低烧结机的漏风率和滑道的磨损，对于节能降耗提高生产效率有重大的意义。

烧结机滑道选择什么种类的润滑脂润滑和密封方式是降低烧结机漏风率和提高作业率的有效手段之一。

1 带式烧结机滑道工况条件
1．1 烧结机的结构及工作原理
烧结机是烧结厂的核心设备，而台车则是烧结机的重要组成部分，是矿粉进行烧结的容器，它是由许多四轮支撑的盛料台车前后铰链形成的环形链。

铁粉、焦炭、粘结料经混料机混合后装入台车内，台车缓慢移动通过火焰喷射区，表面焦炭着火，台车移动的同时由于抽风的作用，料层自上而下逐步烧结。

台车下方配有许多空气室，而烧结机的滑道就固定于空气室的上沿，台车下的游板依靠弹簧的弹力紧贴滑道，随着台车在滑道上滑行。

为减少摩擦且不让外部空气从游板滑道间的间隙漏到空气室，集中润滑系统通过滑道的小孔定时将润滑脂供给烧结机滑道，使滑道得到润滑和密封(抽吸负压可以达到﹣17．64kPa)。

1．2 烧结机滑道的工况条件
(1)高温：台车在从机头到机尾行进的过程中，随着引燃后的矿粉由上而下进行烧结，烧结机的滑道温度大约在100～200℃之间(在物料的烧结过程中，在点火段的最高温度可到1300℃，由于热传导和辐射作用，滑道的极限温度可能达到300℃)。

(2)摩擦方式：一般情况下滑道为铸铁材质，台车的游板为碳钢材质，台车的滑动速度很缓慢，在1．2～4．5m／min之间。

由于滑道较长，不可能使滑块和滑道磨损均匀，滑道的负荷是由承载台车所产生的，滑块在滑道上运行由浮动滑行形成滑动摩擦，虽然运行较慢也不易形成连续的油膜。

有的烧结机滑道一年的磨损就可以使其厚度由原来的30mm降低到8mm，最薄处仅剩3mm，最后不得不进行更换，增加了维修成本。

(3)润滑方式：烧结机滑道大多采用多点定时集中供油方式润滑，是根据烧结机的大小和干油站的位置而设计的，管线长度数十米至上百米不等。

润滑脂在高温下流失后不仅密封效果不好，而且滑道部位润滑不充分，滑道磨损就会加剧，导致密封效果更差，形成恶性循环。

(4)烧结机的主要设备参数(以450m2烧结机为例)，烧结机的主要设备参数：
有效烧结面积：435m2；
烧结料层厚度：700mm；
烧结机抽风负压：17．5kPa；
主抽风机风量：2100m3／min；
烧结机台车数目：148辆；
烧结机台车运行速度：1．5～4．5m／min；
烧结最大通过量：1525t／h；
烧结机正常处理量：1525t／h；
烧结机台时能力：620t／h；
烧结台车有效尺寸：5000mm×1500mm×700mm。

2 国内带式烧结机滑道用脂现状
调查国内带式烧结机发现，大部分选用的是传统的皂基润滑脂，如极压锂基脂、极压复合锂基脂、复合铝等，其中一些小型的烧结机还采用通用锂基脂润滑，由于油品性能不能满足烧结机的工况，在使用过程中一般存在下列问题：
(1)润滑脂高温结焦、堵塞管线，导致泵送能力变差，润滑脂不能顺利到达润滑点，滑道磨损严重，进而加剧了漏风，而且每年都要更换滑道，增加人员维护和设备成本。

(2)润滑脂到达润滑点以后在高温下易软化甚至流失，导致滑道气密性差、设备漏风率大，同时也降低了废气温度，导致废气中水分的凝结，影响了除尘效果，增大了风机的叶轮磨损及总抽风量，进而增加了电耗。

(3)个别单位为了满足烧结机滑道工况条件，加大给油量，特别是使用普通锂基脂的烧结机，频繁大量供脂，虽然满足了使用要求，但是大幅度提高了润滑脂的成本，而且对环境造成了严重污染。

烧结机密封滑道漏风是构成烧结机总漏风率的主要因素，国内烧结机的漏风率普遍在50％～60％，甚至高达60％以上，而国外烧结机漏风率仅在30％～40％，目前欧洲和日本等企业的烧结机漏风率降至了30％以下。

国内外烧结机漏风率的差距也反应了烧结机滑道密封脂的差距。

为了提高烧结机滑道的润滑和密封水平，自20世纪90年代开始，发达国家就采用了脲基润滑脂替代以前的传统皂基润滑脂在烧结机上应用，并获得了成功。

3 脲基润滑脂性能特点及在滑道上的应用优势
根据对烧结机滑道工况条件的分析和国内外烧结机滑道润滑脂的使用现状，脲基润滑脂性能优异，适合在烧结机上使用，具体优势如下：
3．1 脲基润滑脂高温性能
脲基润滑脂和传统皂基润滑脂相比最大区别是其稠化剂属于有机稠化剂，一般情况下由异氰酸酯和胺聚合反应而得到。

该种稠化剂和一般的皂基稠化剂(如锂皂、复合锂皂、复合铝皂等)相比，高温下分油较小、胶体安定性较好，而且滴点较高，正常情况下滴点大于290℃，特别是当润滑点的温度高于120℃时，脲基润滑脂有变干的趋势，有利于提高烧结机滑道的密封效果，降低漏风率。

当润滑点的温度超过200℃，脲基稠化剂不结焦、不分解，仍能保持良好的润滑和密封性能，因此在高温方面脲基润滑脂要优于其他传统的润滑脂[2]。

图1为不同稠化剂随温度变化的规律。

3．2 脲基润滑脂使用寿命
由于脲基稠化剂中没有金属离子，所以脲基润滑脂具有良好的氧化安定性，特别是在高温工况下的轴承寿命表现尤为突出，一般情况下锂基脂和极压锂基脂的轴承寿命大约在200h、复合锂稠化剂在400h左右，而聚脲润滑脂的轴承寿命大于2000h[3]，因此，聚脲润滑脂在高温使用时会延长给油时间，降低给油量，特别适用于烧结机滑道的润滑。

3．3 脲基润滑脂的润滑性能和防护性能
脲基润滑脂的稠化剂是有机化合物，和其他皂基润滑脂相比化学结构稳定，极性较弱，因此该润滑脂对添加剂具有良好的感受性，特别是极压方面表现得尤为突出。

在不同种类的润滑脂中加入相同的极压添加剂时，脲基润滑脂的最大无卡咬负荷、烧结负荷都远远高于其他润滑脂，具体数值如表2。

正是由于脲基润滑脂有良好的润滑性，因此长期使用能够有效的降低滑道的磨损，延长滑道的更换周期(烧结机滑道为低速、高温、滑动摩擦)。

3．4 脲基润滑脂泵送功能
大型烧结机的润滑脂泵送管线较长，尤其是在冬季温度较低时，极容易造成润滑脂泵送困难，输送泵的压力升高，进而导致设备的润滑不良。

因此良好的低温泵送性能是烧结机滑道密封脂必需具备的特点。

由于脲基润滑脂有优异的高温性能，特别是在高温条件下润滑脂有随温度变干的趋势，因此，在烧结机上使用的脲基润滑脂都是1号稠度(其他皂基润滑脂高温性能较差，大部分在烧结机上使用的是2号稠度)，1号稠度的润滑脂有良好的流动性能，即使是在寒冷的冬季也能保证润滑脂被充分泵送到润滑点进行润滑[4]。

3．5 脲基润滑脂综合性能优势
综上所述，脲基润滑脂在高温性能、氧化性能、润滑性能等方面比传统的皂基润滑脂具备明显的优势，其性能特别适用于烧结机滑动的工况条件，表3为脲基润滑脂和极压复合锂、极压锂基脂的性能对比。

4 脲基润滑脂在烧结机上的应用效果
在对脲基润滑脂的性能进行了充分考察的基础上，在武钢烧结厂450m2烧结机进行了试用。

450m2烧结机滑道的基本工况为：有效烧结面积435m2，烧结机台车数目为148辆，铸铁滑道、碳钢游板，游板的单块几何尺寸为65mm×1060mm，台车在滑道上的滑动速度为1．5～4．5m／min；靠弹簧力压紧游板，弹簧的加载负荷为1．1kg／cm2；风量为2100m3／min；集中润滑系统的油泵工作压力为10MPa，输送管线长110m，内径6mm，双线集中润滑系统，每30min注脂一次，每次5s。

自从使用脲基润滑脂以后，烧结作业率提高(由原来的90％提高到96％)，烧结矿石的理化性能有所提升：一方面，烧结机的能耗降低非常突出，烧结台车拖动主电动机的电流下降了20％(说明滑道与游板之间的摩擦力减少)；主抽风电动机的电流下降了30％(证明该润滑脂有良好的密封性能)。

另一方面，烧结机滑道磨损量显著降低，滑道的更换周期延长了一倍，而且润滑脂的用量由原来使用极压锂基脂每月2t降低到每月1t，并减少了润滑脂过多流失对环境造成的污染。

从设备维护成本、备件的更换周期、润滑脂费用等直接成本每年可节省60万元；从降低能耗(电流和漏风率的降低)和提高烧结机的作业率等间接成本计算每年可节省160万元。

两项合计每年可节省220万元，使用脲基润滑脂后的经济效益提高显著。

5 结论
(1)国内烧结机滑道的漏风率和国外同等设备相比普遍偏大，通过分析烧结机的工况条件和国内烧结机的用脂现状，可以得到的结论是：选脂不当和润滑不良是导致烧结机漏风率偏大的一个重要因素。

(2)由于脲基润滑脂有其特殊的皂结构，所以脲基润滑脂在高温性能、氧化性能、密封性能等方面与传统金属皂基润滑脂相比，有明显的优势，特别适合于烧结机滑道的工况条件。

(3)脲基润滑脂在450m2烧结机上使用后，解决了大型烧结机滑道的润滑难题，提高了烧结机的作业率，降低了漏风率、延长了滑道的使用寿命，为烧结厂带来了良好的经济效益。

参考文献：
[1] 王悦祥．烧结矿与球团矿生产[M]．北京：冶金工业出版社，2008．
[2] 朱延彬．润滑脂技术大全[M]．北京：中国石化出版社，2005．
[3] 孙宏伟，刘大军，龙军，等聚脲润滑脂的性能试验分析及在轴承中的应用[J]．轴承，2005(3)：25—28．
[4] 胡彦伶．烧结机滑道密封润滑脂概述[J]．合成润滑材料，2005(3)：28—29．。