一种烧结机滑道密封润滑脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及润滑脂技术领域，具体涉及一种采用复合磺酸钙为稠化剂制备的烧结机弹性滑道专用润滑脂及其制备方法。
技术背景
烧结厂是大型炼钢(铁)厂的主要组成部分，为高炉冶炼提供符合要求的烧结料，属于金属冶炼过程中的重要环节。烧结机作为烧结工艺中最重要的设备，烧结机的正常运行是冶金生产的保障。通常烧结机机头到机尾的运行温度在120～200℃之间，台车负荷为10～20kPa，台车滑动速度在1.2～4m/min之间。目前国内烧结机存在的普遍问题为台车与弹性滑道的密封效果差，滑道的磨损严重且漏风率偏高，这与烧结机设计、密封滑道设计以及润滑油脂的选择等因素相关。
烧结机弹性滑道由于工作温度高、载荷大、存在一定负压和酸性气体环境等工作特性，对润滑脂的性能提出了更高要求。当前国内烧结机弹性滑道所用的润滑脂品种和质量参差不齐，常用润滑脂种类包括极压锂基润滑脂、复合锂基润滑脂、复合铝基润滑脂和聚脲基润滑脂等。当前烧结机滑道用脂主要存在高温流失量大、极压抗磨性能差以及高温结焦堵塞管线等问题。
复合磺酸钙润滑脂是一种新型多用途润滑脂，具有优良的极压抗磨性能、耐高温性能、抗水性能和机械安定性能。但是目前复合磺酸钙润滑脂绝大部分采用两步法的制备工艺，制备复合磺酸钙脂所用的清净剂一般需直接购买，而购买的清净剂中含有稀释基础油，生产润滑脂过程中需考虑与稀释基础油的相容性，所得产品性能受限。由于清净剂购买成本较高，一般生产得到的复合磺酸钙润滑脂的成本随之提高。而烧结机滑道润滑脂用量较大，润滑脂流失量大，因此复合磺酸钙润滑脂在烧结机滑道上使用较少。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种复合磺酸钙为稠化剂制备的烧结机弹性滑道专用润滑脂，解决了现有技术中烧结机滑道润滑脂高温流失量大、耐磨性能差等问题。
本发明的烧结机滑道密封润滑脂包括以下原料组分，各组分重量百分含量为：基础油50～70％、烷基苯磺酸10～15％、氢氧化钙10～15％、硼酸1～4％、十二羟基硬脂酸5～12％、相转化剂1～3％和抗氧剂0.5～1％。
进一步的，所述的基础油为矿物油、聚α烯烃油、酯类油中的任意一种或几种的混合物；
进一步的，所述的相转化剂为甲醇、乙醇、异丙醇、异丁醇中的任意一种或几种的混合物；
进一步的，所述的抗氧剂为二苯胺、二辛基二苯胺、二叔丁基对甲酚中任意一种或几种的混合物。
本发明还提供了上述烧结机滑道密封润滑脂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)在反应釜中加入所述配比的基础油、烷基苯磺酸、氢氧化钙、硼酸、十二羟基硬脂酸、相转化剂和水，升温至50～60℃，采取均质机高速搅拌，使物料均匀分散，反应进行1小时；
(2)降温至41～46℃，通入二氧化碳气体进行碳酸化反应，控制二氧化碳的流量，反应1～4小时直至物料具有一定的稠度，此时体系为半流体状态；
(3)在机械搅拌桨的持续搅拌下，打开引风系统，缓慢升温至81～90℃以蒸出相转化剂，回收蒸出溶剂，确保体系不会剧烈沸腾，在90℃保温1小时；
(4)搅拌升温至160～180℃，炼化时间为10～15分钟；
(5)通过冷却系统，降温至110℃时，加入抗氧剂，自然冷却后在三辊磨上研磨均质得到所述复合磺酸钙基润滑脂。
本发明的应用说明：
本发明的润滑脂主要适用于冶金工业大型烧结机的弹性滑道和各部位轴承及其他均热炉、退火炉、烘干炉等高温设备的润滑，也适用于高温、低速、重载条件下各种设备的轴承、链条和齿轮的润滑。
本发明的有益效果是：
1、优异的耐高温性能：滴点是反映润滑脂高温性能的直观指标之一，本产品滴点可达到300℃以上，可保持在220℃工作环境下较长的使用时间。蒸发损失是反映润滑脂高温性能的另一种直观指标，本产品在99℃，放置22小时的损失量低于0.8％，因此本产品具有良好的耐高温性能。
2、优良的润滑性和极压抗磨性：本产品采用磺酸钙作为稠化剂主体，磺酸钙本身就作为极压抗磨剂用于润滑材料中，因此自身就具有优异的极压抗磨性，试验表明，PB值能达到1000N以上，PD值能达到3900N以上。
3、优异的密封性能：本产品在高温下不变稀、不流失，在金属表面具有优良的粘附性，在220℃工作环境下不结焦，可有效降低烧结机滑道风机的漏风率，降低设备用电量。而且产品的抗水性能好，在有水工况下，仍能保持稠度不降低，能在高温、多水、多尘环境下起到良好的密封作用。
4、优良的胶体安定性和泵送性：胶体安定性是评价润滑脂使用性能和贮存稳定性的重要指标之一。本产品能有效控制在室温和工作温度下的分油率，保证产品的贮存稳定性和润滑性。烧结机多为集中润滑系统，系统泵送管线较长，需考虑润滑产品在冬季具有良好的低温泵送性，本产品即使在-30℃的条件下，仍能满足烧结机集中润滑系统的泵送要求。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的效果通过下面的实施例和比较例对比进一步说明。
实施例1：
向50L反应釜中加入61.5份的基础油，13份的烷基苯磺酸，13份的氢氧化钙，3份硼酸，7份十二羟基硬脂酸，2份的相转化剂和10份的水；其中基础油为100℃粘度为5.1mm2/s的MVI500；其中相转化剂为甲醇和异丁醇的混合物，甲醇和异丁醇质量比为6:4。升温至50～60℃，采取均质机高速搅拌，反应进行1小时。降温至46℃，通入二氧化碳气体，流速为0.2L/min，反应3小时。换用机械搅拌桨搅拌，缓慢升温至90℃，在减压条件下将溶剂除去。搅拌升温至160～180℃，炼化时间为10分钟，降温至110℃加入抗氧剂二苯胺0.5份，经过三辊磨研磨均化得到复合磺酸钙润滑脂，测试产物性能。
实施例2：
向50L反应釜中加入51份的基础油，15份的烷基苯磺酸，15份的氢氧化钙，4份硼酸，12份十二羟基硬脂酸，3份的相转化剂和10份的水；其中基础油为100℃粘度为10.0mm2/s的聚α烯烃；其中相转化剂为甲醇和乙醇的混合物，甲醇和乙醇质量比为9:1。升温至50～60℃，采取均质机高速搅拌，反应进行1小时。降温至46℃，通入二氧化碳气体，流速为0.2L/min，反应4小时。换用机械搅拌桨搅拌，缓慢升温至90℃，在减压条件下将溶剂除去。搅拌升温至160～180℃，炼化时间为10分钟，降温至110℃加入抗氧剂二辛基二苯胺0.7份，经过三辊磨研磨均化得到复合磺酸钙润滑脂，测试产物性能。
实施例3
向50L反应釜中加入67份的基础油，10份的烷基苯磺酸，13份的氢氧化钙，2份硼酸，5份十二羟基硬脂酸，2份的相转化剂和10份的水；其中基础油为100℃粘度为4.8mm2/s的三羟基油酸酯；其中相转化剂为甲醇和异丙醇的混合物，甲醇和异丙醇质量比为6:4。升温至50～60℃，采取均质机高速搅拌，反应进行1小时。降温至46℃，通入二氧化碳气体，流速为0.2L/min，反应4.5小时。换用机械搅拌桨搅拌，缓慢升温至90℃，在减压条件下将溶剂除去。搅拌升温至160～180℃，炼化时间为10分钟，降温至110℃加入抗氧剂二叔丁基对甲酚1份，经过三辊磨研磨均化得到复合磺酸钙润滑脂，测试产物性能。
对比例1
向50L反应釜中加入61.5份的基础油，20份的烷基苯磺酸，13份的氢氧化钙，3份硼酸，2份的相转化剂和10份的水；其中基础油为100℃粘度为5.1mm2/s的MVI500；其中相转化剂为甲醇和异丁醇的混合物，甲醇和异丁醇质量比为6:4。升温至50～60℃，采取均质机高速搅拌，反应进行1小时。降温至46℃，通入二氧化碳气体，流速为0.2L/min，反应3小时。换用机械搅拌桨搅拌，缓慢升温至90℃，在减压条件下将溶剂除去。搅拌升温至160～180℃，炼化时间为10分钟，降温至110℃加入抗氧剂二苯胺0.5份，经过三辊磨研磨均化得到复合磺酸钙润滑脂，测试产物性能。
对比例2
向50L反应釜中加入61份的基础油，20份的十二羟基硬脂酸，13份的氢氧化钙，3份硼酸，2份的相转化剂和10份的水；其中基础油为100℃粘度为5.1mm2/s的MVI500；其中相转化剂为甲醇和异丁醇的混合物，甲醇和异丁醇质量比为6:4。升温至50～60℃，采取均质机高速搅拌，反应进行1小时。降温至46℃，通入二氧化碳气体，流速为0.2L/min，反应3小时。换用机械搅拌桨搅拌，缓慢升温至90℃，在减压条件下将溶剂除去。搅拌升温至160～180℃，炼化时间为10分钟，降温至110℃加入抗氧剂二苯胺1份，经过三辊磨研磨均化得到复合磺酸钙润滑脂，测试产物性能。
对比例3
向50L反应釜中加入61.5份的基础油，1份的烷基苯磺酸，19份的十二羟基硬脂酸，13份的氢氧化钙，3份硼酸，2份的相转化剂和10份的水；其中基础油为100℃粘度为5.1mm2/s的MVI500；其中相转化剂为甲醇和异丁醇的混合物，甲醇和异丁醇质量比为6:4。升温至50～60℃，采取均质机高速搅拌，反应进行1小时。降温至46℃，通入二氧化碳气体，流速为0.2L/min，反应3小时。换用机械搅拌桨搅拌，缓慢升温至90℃，在减压条件下将溶剂除去。搅拌升温至160～180℃，炼化时间为10分钟，降温至110℃加入抗氧剂二苯胺0.5份，经过三辊磨研磨均化得到复合磺酸钙润滑脂，测试产物性能。
对比例4
向50L反应釜中加入61.5份的基础油，13份的烷基苯磺酸，7份的十二羟基硬脂酸，13份的氢氧化钙，3份硼酸，2份的相转化剂和10份的水；其中基础油为100℃粘度为5.1mm2/s的MVI500；其中相转化剂为甲醇和异丁醇的混合物，甲醇和异丁醇质量比为7:1。升温至51～60℃，采取均质机高速搅拌，反应进行1小时。降温至46℃，通入二氧化碳气体，流速为0.2L/min，反应3小时。换用机械搅拌桨搅拌，在减压条件下将溶剂除去。溶剂除尽后，搅拌升温至160～180℃，炼化时间为10分钟，降温至110℃加入抗氧剂二苯胺0.5份，经过三辊磨研磨均化得到复合磺酸钙润滑脂，测试产物性能。
本发明通过上述实施例生产的润滑脂，其理化性能分析结果如表1所示：
表1本发明实施例生产的润滑脂理化性能分析结果
本发明通过上述对比例生产的润滑脂，其理化性能分析结果如表2所示：
表2本发明对比例生产的润滑脂理化性能分析结果
从本发明实施例生产的润滑脂理化性能分析结果可以看出，本发明的润滑脂具有优异的耐高温性能、优良的润滑性和极压抗磨性能、优异的密封性能、优良的胶体安定性和泵送性能。
优异的耐高温性能：滴点是反映润滑脂高温性能的直观指标之一，本产品滴点可达到300℃以上，可保持在220℃工作环境下较长的使用时间。蒸发损失是反映润滑脂高温性能的另一种直观指标，本产品在99℃，放置22小时的损失量低于0.8％，因此本产品具有良好的耐高温性能。
优良的润滑性和极压抗磨性：本产品采用磺酸钙作为稠化剂主体，磺酸钙本身就作为极压抗磨剂用于润滑材料中，因此自身就具有优异的极压抗磨性，试验表明，PB值能达到1000N以上，PD值能达到3900N以上。
优异的密封性能：本产品在高温下不变稀、不流失，在金属表面具有优良的粘附性，在220℃工作环境下不结焦，可有效降低烧结机滑道风机的漏风率，降低设备用电量。而且产品的抗水性能好，在有水工况下，仍能保持稠度不降低，能在高温、多水、多尘环境下起到良好的密封作用。
优良的胶体安定性和泵送性：胶体安定性是评价润滑脂使用性能和贮存稳定性的重要指标之一。本产品能有效控制在室温和工作温度下的分油率，保证产品的贮存稳定性和润滑性。烧结机多为集中润滑系统，系统泵送管线较长，需考虑润滑产品在冬季具有良好的低温泵送性，本产品即使在-30℃的条件下，仍能满足烧结机集中润滑系统的泵送要求。
对比例1、2和3均以实施例1的制备工艺生产得到，区别在于加入十二烷基苯磺酸和十二羟基硬脂酸的配比。对比例1为仅加入十二烷基苯磺酸而不加入十二羟基硬脂酸的配比，对比例2为仅加入十二羟基硬脂酸而不加入十二烷基苯磺酸的配比，两对比例均出现稠化能力差的情况，锥入度无法满足烧结机滑道密封工况的要求。对比例3十二烷基苯磺酸:十二羟基硬脂酸质量比为1:19，得到产品稠度较小，磺酸钙胶团结构不稳定，出现滴点降低，摩擦学性能降低的情况，无法满足工况的使用要求。对比例4是以现有公开专利CN201410667175.8的制备方法进行生产，由于本专利中以水取代石油醚作为溶剂，水的极性更强，更有利于润滑脂皂基骨架结构的形成。将对比例4与实施例1进行对比，对比例4的极压抗磨性较差，在烧结机台车和料坯的高载荷下，无法满足润滑性和密封性要求，因此适用于该工况。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
