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论水基钢丝拉拔润滑剂系统的维护与防腐管理

发布时间:2020-11-24

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芮斌1 , 李忠琳 1 ,周斌 2
(1、湖北省化学工业研究设计院,湖北 武汉 430073;
2、湖北恒鑫化工有限公司,湖北 武汉 430073) 

细规格钢丝的拉拔大都是在水箱拉丝机中完成的,为了拉拔的正常进行,起润滑、冷却、清洗、防锈等作用的水基润滑剂必不可少。现代加工业的规模化生产使得润滑剂大都是大槽配制,循环使用,一个大槽系统小的30~50m3,大的100~200m3 ,500~1000m3 也很常见。并且随着时间的推移,水基钢丝拉拔润滑剂的有效成分含量和pH值等会慢慢下降从而导致性能下降;同时由于漏油、金属粉末等杂质的混入而污浊;由于润滑剂系统中微生物的异常繁殖而腐败,最终导致拉丝机和工件锈蚀、模具损耗大,钢丝拉拔不正常,断丝率高等,有的甚至产生恶臭,堵塞管路,最终不得不提早更换。因此,对水基钢丝拉拔润滑剂系统进行精心地维护与严格管理就非常重要。维护得好,润滑剂使用寿命长,不仅吨钢丝润滑剂消耗降低,使用成本下降,拉拔出的钢丝合格率大大提高,生产效率亦提高,同时产生的废液也减少,废液处理的难度和成本也就减少。 

1润滑剂系统的维护 
   首先,水基钢丝拉拔润滑剂系统必须设计科学,有良好的配制搅拌、强制冷却、循环、沉降、过滤、排渣等设施;其次,使用的润滑剂必须是经过实践检验质量可靠的;最次,有成熟完备的适合系统的维护管理的规章制度。水基钢丝拉拔润滑剂系统的维护与防腐管理要从配制开始做起,配制前首先要清洗大槽、拉丝机水箱以及整个管道系统,其次用含合适浓度的清洗剂和杀菌剂的水浸泡8~24h,再排空整个系统,用清水清洗干净备用。现在由于环保要求高,含清洗剂、杀菌剂的水不能随便排放,若处理又增加很大的成本,实际中也可以直接当做稀释用水。再次是日常管理,根据拉拔钢丝产量每隔1~3天添加适量润滑剂,隔一周添加适量杀菌剂,一个月或三个月排除底部淤泥,这样起到更换的作用,可显著提高润滑剂的利用率。最后是微生物超标等各种异常情况的处理。平时的维护主要是根据对润滑剂各种指标的检测结果及生产量情况及时添加润滑剂原液、补充蒸发掉的水分、添加杀菌剂、消泡剂,按时沉降、排除下层淤泥等。检测的指标包括浓度、温度、pH值,铜、锌、铁等金属离子浓度,微生物含量等。浓度、pH值检测每天都要进行,日常主要观察相对值的变化,测量条件保持一致,比如烧杯取样后,在室温下沉降一小时,再取中上层清液用折光仪测量其固含量、pH值,没有大的波动即为正常。铜、锌、铁离子的浓度一般一个月取样检测一次,超标就表示要沉降、排渣,最关键的还是防腐问题。 
2 防腐管理 
   水基钢丝拉拔润滑剂中的微生物主要是细菌和真菌。细菌同时又包括好氧细菌和厌氧细菌。水基钢丝拉拔润滑剂中的真菌主要是酵母菌和酶菌。一般情况下,好氧细菌和厌氧细菌等与真菌共存。水基钢丝拉拔润滑剂的系统环境很适宜微生物的生长。在适宜的条件下,这些微生物会以几何级数进行繁殖增长。如果管理不善,最终会导致水基钢丝拉拔润滑剂系统出现腐败现象。水基润滑剂腐败现象常常表现为:
(1)pH值急剧下降;(2)产生轻微的酸臭味;(3)拉拔性能下降拉拔出的钢丝表面有异味;
(4)使用液变为灰褐色或桃红色;(5)生成胶状物质,堵塞滤网、管道等。 
2.1物理方法
   (1)加热,巴氏杀菌法是将水加热到沸点以下温度来杀菌,加热能减少微生物的数量,但不能消灭微生物,停止加热后,那些幸存下来的微生物会更快的生长繁殖,温度尽量高会大大抑制微生物的生长。试验表明:加热到55℃以上有明显的杀菌作用,但很多钢丝的拉拔工艺不允许温度超过45℃,在工艺允许的条件下,温度越高越好,至少能够抑制微生物生长。 
    (2)鼓空气。鼓空气能防止厌氧菌的滋生,特别是循环不到的死角,非常有作用。笔者曾在实验室做过小试,一杯细菌含量107个/mL,pH7.19的大槽润滑剂样品,每天用鼓风机鼓风一小时,七天后细菌含量降为0,pH值升至8.49。不知是否因为会产生泡沫等副作用还是pH其他原因,现实中车间很少使用鼓空气的办法抑制微生物生长。笔者认为,(间歇式)鼓空气是比较理想的措施,特别是在大槽的死角,至少是组合措施之一,它可以显著减少微生物污染的可能,减少化学杀菌剂的添加量,对润滑性也没有不好的影响,应该大力推广。实施时可以通过实验选择鼓风量合适的鼓风机,气体分布器和鼓风深度,添加一定的设施消去可能产生的泡沫。 
    (3)紫外线。穿透性太差,杀菌效果不够,一般很少采用,但可用于添加用除离子水的出水口的杀菌。 
   (4)离心、过滤。能将吸附在颗粒上的微生物除掉50%~90%,但乳液中的微生物除不掉。 
2.2化学方法
   化学方法就是添加各类杀菌剂。一般为了使润滑剂原液有一年以上的保质期,产品配方中都添加了一定比例杀菌剂,国内大部分做法都是添加1%~3%的碱性杀菌剂,正常季节,使用浓度高的产品基本能起到抑菌作用,但实际中使用时常常要添加杀菌剂。常用的杀菌剂有:广谱类有碱性的吗啉类、三嗪类,异塞唑酮类,酸性的卡松类,杀真菌的2-正辛基-4-异噻唑酮,吡啶钠-硫醇氧化物等,卡松类一般只能用于现场添加,添加量一般为0.05%~0.15%,它的杀菌效果很快,但抑菌持续时间不长,因此要加的比较勤。杀真菌的两种,一般要与其他广谱类的复合使用,只有在真菌明显超标是才添加,因为它的价格很高。现场添加碱性杀菌剂更常见,它对润滑性影响小,抑菌时间相对较长,缺点是添加量偏大,一般要达到0.10%~0.20%。添加杀菌剂的同时加入适量的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液以提高润滑剂的pH值,这也有利于抑制微生物的生长(pH高于9.2具有明显的抑菌作用),延长添加杀菌剂的时间,氢氧化钠或氢氧化钾水溶液的添加量要由实验室试验来确定。因为造成水基钢丝拉拔润滑剂腐败的主要原因是微生物的过度繁殖。因此水基钢丝拉拔润滑剂防腐败管理必须从抑制微生物的繁殖入手。除了上面介绍的直接除菌的方法外,还可以采取以下措施: 
  (1)在研发水基润滑剂配方的时候就选用少含微生物营养源少的组分,比如含用含N,P少的有机物质。 
   (2)注入新液前,先把拉丝机周围及供液系统内的金属粉末及异物完全清除,并用杀菌剂对整个系统进行消杀。不消杀干净就相当于向新液中投放腐败菌种。 
   (3)定期检查整个润滑剂系统的pH值,当发现pH值降低时,应及时补充新液或添加适量的氢氧化钠或氢氧化钾。 
   (4)避免使用硬度过高的水,尽量使用软化水。 
   (5)在节假日停机前适当提高使用液的浓度和pH值(保持在9.2以上),并适量添加防腐杀菌剂。 
   定期检查润滑剂浓度,发现低于相应的标准时应及时补充新液。高温季节拉丝机中润滑剂温度,水分蒸发大,要检查润滑剂中的盐离子浓度,若过高,易引起润滑剂乳化分解,须及时补充软水,保持润滑剂在厂家规定的正常浓度下工作。 
3现场应用举例 
   某磷化钢丝拉拔车间,80台水箱拉丝机,200m3润滑剂循环池,某年8月5日清槽,仅用少许清水冲洗就开始配制使用润滑剂,8月11日,润滑剂的pH值就从新配时的9.53下降到7.82,但无异味,细菌条测试:细菌106~107,酵母菌103~104,霉菌++,后来添加0.05%的卡松类杀菌剂,第三天pH即上升到8.60,同时补加三嗪类杀菌剂及500公斤新液,后面每隔两周补加三嗪类杀菌剂,后来拉拔一直正常,使用了半年再没有出现细菌问题。这个例子就说明,清槽时用杀菌剂浸泡杀菌是非常重要的。 
4建议 
   为了用好润滑剂,为广大金属制品用户服务,笔者提出如下建议:(1)钢丝厂用户采购润滑剂后,立即跟润滑剂供应商技术服务工程师联系,让工程师知道车间现场实际情况,设计好使用方案并一起讨论确定使用方案;(2)认真按确定好的使用方案实施,实施过程中出现的各种问题一起协商解决;(3)互相配合,共享润滑剂相关应用数据,团结合作,发挥好各自优势,实现双赢。
参考文献 
[1] 周耀华,张广林.金属加工润滑剂[M].北京:中国石化出版社,1998. 
[2]陈仪本,欧阳友生,黄小茉,等.工业杀菌剂[M].北京:化学工业出版社,2001. 
[3] [德]T.曼格 W.德雷泽尔著.赵旭涛,王建民译.润滑剂与润滑[M].北京:化学工业出版社,2003. 
作者简介 
芮 斌 1965年生,湖北省化学工业研究设计院正高职高级工程师。 
李忠琳 1985年生,湖北省化学工业研究设计院高级工程师。 
周 斌 1978年生,湖北恒鑫化工有限公司高级工程师。 

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