李纪委　赵伟　杨涛涛

（中国石油化工股份有限公司润滑油天津分公司）

摘　要：随着热轧宽带钢轧机设备的发展和升级，轧机工作轴承工况更趋恶化，对轧机轴承用润滑脂的抗水、极压抗磨等性能提出了更高要求。基于复合磺酸钙基脂在抗水、极压、防锈、机械安定性等方面的性能优势，其作为轧机轴承用润滑脂在国内外广受关注，有良好的发展前景。国产复合磺酸钙基脂在某钢厂大型热轧宽带钢轧机工作辊轴承上的应用试验结果表明，与进口复合锂基润滑脂相比，国产复合磺酸钙基脂具有更好的抗水性和极压抗磨性能，能保证轴承润滑状态正常，无异常磨损、温升现象，无锈蚀作用，适合作为热轧宽带钢轧机工作辊轴承用润滑脂。

近年来，随着国内宽带钢产能的迅速增长，PC（Pair Cross roll，成对辊交叉）、CVC（Continuously  Variable Crown，辊凸度连续可调） 轧机在国内得到广泛应用，轧机板形控制能力愈来愈强，轧机结构更加复杂，工作辊轴承受力状态苛刻，对润滑脂的极压、抗水性能提出了更高的要求。轧机工作辊在高速旋转时，其轴承座承受的内压以及高压轧辊冷却水的冲刷，会使轴承润滑脂快速流失，导致轴承工作时所需的润滑条件得不到保证，轴承的使用寿命大为缩短，轴承烧损抱辊现象时有发生；同时，轧辊冷却水还会将氧化铁皮等杂质带入轴承座内，在轴承内部形成磨粒磨 损，造成点蚀乃至疲劳剥落。如果轴承维护不及时，会导致轴承直接报废。基于上述情况，要求在每次上机前必须给轴承补充新润滑脂，因此润滑脂消耗量很大。随着国内钢铁企业对设备润滑越来越重视，其润滑管理趋向细致，亟需一种长寿命且综合性能优良的润滑脂，以满足轧机工作辊轴承多周期不补脂的使用要求。复合磺酸钙基脂具有全面、优异的性能，特别是在遇水后其稠度基本保持不变，同时具有极佳的极压抗磨性能，使用量小且寿命长，能够满足轧机轴承近乎苛刻的工况，已逐渐成为热轧宽带钢轧机工作辊轴承用润滑脂的首选。

随着国内复合磺酸钙基脂技术逐渐趋向成熟，国产复合磺酸钙基脂产品的抗水性、极压抗磨性、剪切安定性等性能已经达到或者超过进口同类型产品。近几年来，宽带钢轧机轴承用润滑脂的国产化成为一种趋势，国产复合磺酸钙基脂产品逐步替代进口产品，在国内轧机轴承上获得推广应用。

1　国内外复合磺酸钙基脂的发展

复合磺酸钙基脂具有优良的高温性能、机械安定性、胶体安定性、极压抗磨性、抗水性以及优异的防锈性，其以全面、优异的性能引起了国内外润滑脂行业的广泛关注，被称为 “新一代高效润滑脂”。

早在20世纪50年代，国外就已经出现了以磺酸钙作为稠化剂的高滴点磺酸钙基润滑脂[1] 。但由于当时高滴点磺酸钙基润滑脂稠化能力很小，低温泵送性很差，在很长时间内限制了其推广应用。直到20世纪80年代中期，加拿大科学家Ron Muir等采用非牛顿体高碱值磺酸钙皂与其他脂肪酸盐复合的方式，成功地研制出了复合磺酸钙基脂，改善了磺酸钙基润滑脂的低温 泵送性，降低了其皂分，为磺酸钙基润滑脂的工业化大规模应用扫除了障碍。

国内对复合磺酸钙基脂的研究起步相对较晚，但发展十分迅速。近年来，磺酸钙基润滑脂在国内已经有长足的进展。2001年，中国石油化工股份有限公司润滑油天津分公司成功地实现了复合磺酸钙基脂的工业化生产，打破了国内市场被国外企业垄断的局面。近几年，复合磺酸钙基脂凭借其全面、优异的性能，在热轧宽带钢轧机轴承上得到越来越多的应用。2010年，我国复合磺酸钙脂占润滑脂总量的比例已达到0.49%，但是相对北美地区，国内复合磺酸钙基脂所占比例仍然偏低，不到北美的十分之一[2] 。可见，复合磺酸钙基脂在国内仍有巨大的发展空间。

2　复合磺酸钙基脂在轧机轴承上应用的性能优势

作为轧机轴承用润滑脂，复合磺酸钙基脂的性能指标超过锂基润滑脂、复合锂基润滑脂、聚脲基润滑脂等传统润滑脂。国产复合磺酸钙基脂和进口复合锂基脂的性能对比见表1。

与传统的轧机轴承用润滑脂相比，国产复合磺酸钙基脂的性能优势主要体现在以下方面。

2.1 抗水性能

国产复合磺酸钙基脂遇水后稠度变化很小，不易发生变软流失现 象，可在轴承内保持适当的稠度，更易于保护轴承，特别适合在多水工况下使用。

2.2 极压抗磨性能

即使不加任何极压剂，国产复合磺酸钙基脂的烧结负荷PD值也可达到3920N，能够满足轧机轴承的极压润滑要求。在高负荷状态下，磺酸钙的胶体结构易遭到破坏，释放出的碳酸钙沉积在摩擦表面上。这些方解石的碳酸钙具有层状结构，剪切强度低而纵向承载能力高，由此可以提高润滑脂的抗烧结能力。

2.3 防锈性能

国产复合磺酸钙基脂较好的防锈性能归因于磺酸钙本身的特殊结构。其结构中的SO32-具有强极性，极易吸附在金属表面上，并可阻止氧气、水分与金属表面接触。

2.4 机械安定性

和其他润滑脂相比，国产复合磺酸钙基脂具有很好的机械安定性，经过106次剪切后，其稠度（0.1mm）仅变化不到10单位。这和复合磺酸钙基脂的结构密切相关。复合磺酸钙体系内由醋酸钙、硼酸钙、碳酸钙等颗粒组成，除了脂肪酸钙纤维易发生部分断裂外，复合磺酸钙基脂的结构不会发生变化，不会因其受长时间剪切而破坏。

3　复合磺酸钙基脂在热轧宽带钢轧机上的应用案例

某国有大型钢厂1700 mm热轧宽带钢轧机轴承原使用进口复合锂基润滑脂，存在润滑脂价格昂贵、采购周期长、抗水性能差、部分轴承易锈蚀、轴承使用寿命短等问题。2011年开始，在该热轧宽带钢轧机F3机架的一套轴承上应用国产复合磺酸钙基脂替代进口复合锂基润滑脂进行3个月的应用试验。期间轴承内润滑脂饱满，轴承未出现异常磨损、温升等现象，轴承润滑状态良好。

3.1 国产复合磺酸钙基脂替代前后轴承使用状态对比

分别使用国产复合磺酸钙基脂及进口复合锂基润滑脂的1700 mm热轧宽带钢轧机轴承状态见图1。

由图1可见：

使用进口复合锂基润滑脂时，轴承内润滑脂量偏少，润滑脂颜色呈灰白色，说明其黏附性差；轴承拆解后出现锈蚀现象，部分轴承外圈出现明显压痕，易导致轴承使用寿命达不到预期要求。

使用国产复合磺酸钙基脂时，轴承间油槽内充满润滑脂，且其颜色基本保持与原脂相同，未出现灰黑色变化；在用润滑脂手感、稠度及粘性保持良好；滚动体表面附有均匀油膜，表面光亮，无麻点、锈蚀等现象，轴承润滑状态良好。

3.2 在用润滑脂取样指标对比

在3个月的应用试验期间，定期拆解轴承，并对相同部位所取的进口复合锂基润滑脂与国产复合磺酸钙基脂分析数据进行对比，结果见表2。

由表2可见：

相对于国产复合磺酸钙基脂，在用的进口复合锂基润滑脂的水含量处于很高的水平，说明其吸水性较强。而润滑脂内存在大量水分会使润滑脂的各项性能下降，破坏润滑脂已形成的油膜，大大降低其润滑效果，导致轴承使用寿命大幅度降低。

润滑脂的铁含量是体现轴承润滑状态的最为关键的指标，直接反映了轴承的磨损程度。在用的进口复合锂基润滑脂的铁含量最高达2987mg/kg，说明铁屑长时间存在于轴承内部，易造成磨粒磨损，导致轴承出现划伤等现象；在用的国产复合磺酸钙基脂的铁含量大幅度降低，轴承内外圈、滚动体表面光亮无划痕，说明轴承润滑状况良好。

经过长时间使用后，国产复合磺酸钙基脂的PD值均高于进口复合锂基润滑脂，说明其仍具有良好的抗磨性能，可保证轴承在承受高的冲击负荷的条件下保持良好的润滑性能而不发生烧结现象。

综合比较替代前后在用润滑脂的现场使用效果以及性能分析测试结果，均表明国产复合磺酸钙基脂在1700mm热轧宽带钢轧机轴承上的应用更好。目前，该条热轧生产线已全线使用国产复合磺酸钙基脂替代进口复合锂基润滑脂，取得了良好的使用效果。

4　结束语

近年来，我国热轧轧制技术发展很快，轧机轴承对润滑脂的极压抗磨性、抗水性、防锈性、机械安定性提出了更高的要求。作为一种长寿命、环保的润滑脂，复合磺酸钙基润滑脂具有全面、优异的性能，且用量小，与传统轧辊润滑脂相比具有明显优势，将逐渐成为热轧宽带钢轧机轴承的主流用脂。 

【参考文献】

[1]王海燕.复合磺酸钙基脂的制备与 性能[D].济南：山东大学，2007.

[2]姚立丹，杨海宁.近年来润滑脂生 产状况及发展动态分析[C]//第十四 届润滑脂技术交流论文集，2011：8-12.

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