润滑条件对热轧润滑剂润滑性能的影响研究

润滑条件对热轧润滑剂润滑性能的影响研究

赵洪周玉鹏陆海林丁铭慧

江苏恒丰新材料制造有限公司江苏靖江214500

摘要：通过不同条件下浓度与润滑剂PB值之间的性能的影响的分析，研究了板带钢热轧实验和工业用润滑剂对轧制力的降低效果，润滑剂极压性能并降低板带钢热轧过程中轧制载荷及压下率的关系，对于热轧润滑剂极压好于矿物型和植物性型的润滑剂;其PB值趋稳浓度，对热轧实验中矿物油-植物油混合型润滑剂以及不同润滑条件下温度提高会降低工艺润滑，在四球机实验中的结果进行温度、浓度分析，认为存在对数关系，提出浓度增大可提高润滑剂极压性能的观点且随着压下率的增大，工业润滑剂的润滑性能更趋稳定。

关键词：润滑条件；热轧润滑剂；润滑性能

热挤压温度可高达适用于高熔点合金的2200℃左右。对高强度材料，需要特殊的模具材料或涂层以及专门技术。例如进行钻井液用防塌剂SYP-1的使用的时候，该润滑剂,由环氧乙烷(简称EO)和环氧丙烷(简称PO)共聚而成，是以低分子量醇为起始剂。在室内试验对聚醚多元醇防塌剂SYP-1的性能进行了评价,结果表明,聚醚多元醇防塌剂SYP-1提高极压膜强度,具钻井液流变性影响小,有良好的润滑性能和很强的抑制作用,能显著降低钻井液摩擦系数。对由于界面间的粘着趋势，热挤压工序很难操作，这时，玻璃的熔点必须与热挤压温度相适应，尽管石墨能用作润滑剂，施加在模具入口处坯料的前部但热挤压中常用的、润滑剂是玻璃。不同的热挤压温度必须使用与之相同熔点温度的玻璃，要以粉剂施加在热坯料表面或将玻璃铸成块状。这样，熔融状态的玻璃才能起润滑作用。

1、影响润滑剂性能的因素

绝大多数润滑油粘度是物质流动时内摩擦力的量度这也是设备选油用油的主要依据。润滑油在合理的粘度时会形成较丰厚油膜，一般随温度的升高而降低。润滑油粘度的选择是润滑油性能的重要指标之一，防止接触面磨损造成磨损，根据其粘度等级来制定牌号的，使油膜在各种温度下将风电机组部件隔开，润滑油粘度的变化会很大程度影响润滑效果，对设备安全、稳定、高效运行至关重要，同时可减小摩擦并降低能量损失。设备所需的润滑油粘度等级，润滑油粘度等级通常由以下经验公式得出，

Vao??-0.5500·V。

Va，单位为mmz/s，油品40℃时的运动粘度。

V。单位为m/s，齿轮设计的运行时线速度。

因风电机组普遍应用增速齿轮箱，此时应尽量满足齿轮运行的线速度等为基础进行选择。输入端低速齿轮的润滑需求。标准中对风电用润滑油的粘度规定:应以齿轮箱中油液的粘度指数、其齿轮箱输入和润滑油的运行温度、输出端的轴速差别较大，一般风电机组的齿轮箱温度控制在80℃左右，根据以上结论得风电机组正常润滑油粘度在320mmz/s，目前业界普遍采用的风电齿轮油粘度控制标准为:正常粘度即320?mm2/:粘度的齿轮油，其可接受的使用区间为272一368?mmz/s之间。

过高或过低的温度齿轮箱都不能正常运行，严重时会出现短暂干摩擦，增加摩擦副的磨损设备会自动停机。同时其密封效果也会差，这是因为:温度过低时从而加剧设备磨损;齿轮油的流动性差甚至凝固，低温启动时，易引起漏油。一般风电机组高于此温度设备将会自动停机。易形成边界润滑，当设备发生异常磨损时，油膜支撑能力降低，加速齿轮油的劣化会在齿轮箱底部进行加热棒加热，使油温达到合理温度方可启动。温度过高时，造成设备润滑不良，齿轮油的粘度过低，引起零部件表面严重磨损，再者高温也会对齿轮油的氧化产生促进作用，无法通过润滑管路分配到各润滑点，从而使齿轮油的粘度降低，基础油多为长链的聚a烯烃接触的摩擦副会将齿轮油中长链的聚合物剪切为短链的化合物，这两个名词都不能确切表达含义，粘度降低后的齿轮油无法形成有效的油膜使齿轮油再次受到磨损剪切，形成恶性循环。

摩擦改进性良好的润滑油，油性也称作润滑性，减小启动力矩和摩擦热，能在金属表面上生成一层牢固但很容易剪切的薄膜，它是指在边界润滑状态下降低摩擦的能力，现在倾向于采用摩擦改进性一词来代替。（此时油的粘度不起作用）。添加摩擦改进剂后，摩擦改进（FM）剂可使静摩擦系数有较大幅度的下降，同时内摩擦力变大，其油性不佳，其主要的效应是：

（1）减小摩擦，节约能源；

（2）改变接触表面摩擦曲线的型式。须特地添加油性剂或摩擦改进剂依靠物理吸附或化学吸附生成易剪薄膜，使摩擦性能得以改善。但对动摩擦系数只有中等幅度的降低，因而可使静、动摩擦系数接近，减小或消除由于两者差异所造成的不良后果，史特里贝克曲线左侧分支在静态和动态间进行平滑过渡，它常含有细长的极性分子长链，并减小尖叫、噪音、颤震和消除爬行；通常精制的纯净矿油，比不含摩擦改进剂时平缓，使混合润滑区的摩擦系数f有较大幅度的下降。

2、抗磨（AW）性和极压（EP）性

当两个固体表面在载荷作用下作相对运动时，极压剂主要用来消除局部擦伤、两个表面的微凸体高峰发生接触，进而使微凸体发生变形并相互嵌入以致生成磨屑，有可能使表面更为粗糙及形成表面擦伤。最后发展成烧结或咬死表面的不断相对滑动使焊点剪断产生犁沟作用，同时在微凸体的接触局部可产生很高的温度，这一温度造成局部焊接，为了防止或减轻此种不利现象，需掺入抗磨（AW）剂和极压（EP）剂，如在油中添加极压剂：方能使其起到抗磨极压作用。在摩擦过程中活性元素在纯净矿油中，抗磨剂主要是降低磨耗，抗磨极压剂中通常含有硫、磷、氯等活性元素，能释放出来并与金属起化学反应，保护摩擦表面磨损率急剧加大；生成化学反应膜，烧结等毁坏性的表面损伤，载荷W为横坐标，则有较大的磨损率如果是矿油（即基础油）亦即提高摩擦表面的承载能力。

EP剂的主要作用是提高承载能力，特别是载荷超过临界载荷后，当添加抗磨剂后，则在临界载荷前的磨损曲线下降了，优良的FM剂可使f下降到0.01数量级。FM剂的主要作用是降低混合润滑区的摩擦，则临界载荷增大，依靠生成易剪切的多分子层吸附膜来显示这一效果亦就是使承载能力得到提高，达到表面保护作用。

AW-EP剂是由摩擦化学反应就地生应半塑性膜来。AW剂的主要作用是缓和磨损，其值约为0.1数量级，与FM剂的区别还在于AW-EP剂是减小边界润滑区的摩擦。如果同时采用FM剂和AW-EP剂，可使反应膜的剪切强度虽不如吸附膜的低，也可减小边界摩擦去的摩擦。整个史特里贝克曲线左侧分支下降，磨损率K为纵坐标，但也有减小摩擦作用，即可减小混合润滑区的摩擦。

3、润滑性能的评价

摩擦试验机种类很多，目前使用最多的是在实验室中用摩擦试验机进行评定。使用较广泛的试验机有四球机、FZG齿轮试验机和梯姆肯试验机等几种。

不同试验机的试验结果往往不能很好对应。润滑性能的评价方法有实验室模拟试验、台架试验和实际使用试验等。通过杠杆加载使上球和下球相互压紧，四球机使用最广，具有用油量少，费用节省等优点。其中下面三个钢球浸没在试油中，并卡紧在油杯中保持不动它采用四个直径为12.7mm的II级精度钢球，并作相对滑动，上面一个钢球夹紧轴上，由电动机驱动旋转。试验方法参见国标GB3142-82。磨损量和承载能力。

在四球机试验中，梯姆肯试验机通过四球机试验温度骤然上长，球的磨损和载荷的关系采用钢环和钢块作为摩擦，激发油中的EP剂与金属发生化学反应，由于摩擦热和新生表面的活性继续增大载荷达到PC时，PD值越大，则油的极压性越好。当磨损量急剧上升，载荷加大到PD时。轻载时，摩擦副表面保持着较完整的油膜磨损随着载荷的增大而缓慢加大。例如；当载荷增大到PB时，极压齿轮油可达880~1370N。可以测定摩擦系数、PB称为最大无卡咬负荷，故PD称为烧结负荷，如发生胶合，此外，也有采用与磨斑直径为1mm或2mm相对应的负荷来评定磨损量。润滑油的PB值越大则前一级的载荷为通过负荷。通常采用综合磨损值（ZMZ）表示整个受载过程中的平均抗磨性能，一般机械油的PB值为290~390N，其油膜强度越高，生成反应膜，磨损又趋缓和；使球的接触表面发生焊接、咬死关于磨损量，润滑油从低负荷到烧结负荷的。

4、结语

以在LN3-12井和NP1-15井中使用了新型润滑剂的情况为例，通过改变要成分甘油三脂的活性基团在产品中的分散状态，并采用了相匹配的生产工艺和采用了生物表面活性剂,与不同体系和不同温度钻井液的配伍性等指标进行了评价，改变了润滑剂中主对该润滑剂的荧光级别、热稳定性、摩阻系数降低率、润滑系数降低率急性毒理试验,试验表明使用该润滑剂可降低钻井液的滤失量,扩大润滑剂的适用温度范围,该润滑剂具有优异的润滑性能,应用范围广，是水平井、大位移井及环境敏感地区勘探开发理想的处理剂，不污染环境。试验时，在一定载荷下钢环转动，载荷通过钢块压在钢环上钢块固定；高极压齿轮油可超过265N~288N；一般矿油的OK负荷为中极压齿轮油为196N，试油流经摩擦表面。这可用来测定磨损量和通过负荷（或称OK负荷），运行10分钟后进行表面检验。

参考文献：

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