Lựa chọn mỡ bò chịu nhiệt cho nhà máy sắt thép
Quá trình luyện sắt thép được đặc trưng bởi các điều kiện khó bôi trơn giảm ma sát như: nhiệt độ, chất làm mát gây ăn mòn, bụi và tải trọng va đập lớn. Việc lựa chọn chất bôi trơn nói chung và mỡ bò chịu nhiệt nói riêng cho hệ thống này gặp rất nhiều khó khăn. Xem thêm thông tin về lựa chọn mỡ bò chịu nhiệt cho nhà máy sắt thép qua bài viết dưới đây:
Quy trình sản xuất của nhà máy sắt thép
Một nhà máy thép tích hợp bao gồm bốn nhóm chính (1) luyện sắt (2) luyện thép (3) cán và hoàn thiện (4) phụ trợ. Thiết bị và môi trường làm việc trong mỗi nhóm này khác nhau đáng kể và do đó yêu cầu về mỡ bò chịu nhiệt được sử dụng cũng khác nhau.
Luyện sắt
Nhóm luyện sắt bao gồm các phân xưởng như bãi sàng & pha trộn nguyên liệu thô, tuyển quặng, đóng bánh, thiêu kết, lò than cốc và lò cao, v.v. Các thiết bị nói chung được yêu cầu hoạt động trong môi trường nhiệt độ cao, bụi bặm (mài mòn) và ăn mòn. Thiết bị được sử dụng cho các ứng dụng nghiền và sàng cũng phải chịu tác động mạnh, tốc độ thấp.
Luyện thép
Nhóm luyện thép bao gồm các phân xưởng như lò Mở và lò LD, đúc liên tục, nung vôi, v.v. Thiết bị phải chịu nhiệt độ rất cao, môi trường bụi bặm (mài mòn) và ăn mòn. Các điều kiện làm việc khác trong nhóm này tương tự như các điều kiện trong nhóm luyện sắt.
Cán và hoàn thiện
Thiết bị trong nhóm cán và hoàn thiện phải chịu tải trọng va đập cao, nước và xâm nhập của hạt mài mòn, nhiệt độ cao gần lò nung lại và tốc độ cũng như tải trọng cao hơn.
Phụ trợ
Nhóm phụ trợ bao gồm các xưởng kỹ thuật, nhà máy điện, nhà máy oxy và thiết bị di động cũng như các cơ sở khác. Các điều kiện trong nhóm này nhìn chung là ở mức vừa phải.
Khi lựa chọn mỡ bò chịu nhiệt cho nhà máy sắt thép, các yếu tố điều kiện vận hành này cần được xem xét. Dựa trên các thông số thiết kế, tốc độ và tải trọng của thiết bị, OEM thường khuyến nghị mỡ bò chịu nhiệt và bao gồm bảo hành hiệu suất. Tuy nhiên, một số trường hợp không có khuyến nghị của OEM hoặc sản phẩm được khuyến nghị không hoạt động tốt.
Mỡ bò chịu nhiệt cho vòng bi chống ma sát (Antifriction Bearings)
Trong nhà máy sắt thép, Antifriction Bearings (vòng bi chống ma sát) đóng vai trò cực kỳ quan trọng, đảm bảo hoạt động hiệu quả và liên tục của các thiết bị, máy móc. Tìm hiểu về cách lựa chọn mỡ bò chịu nhiệt cho vòng bi chống ma sát qua thông thông tin dưới đây:
Khi nào nên lựa chọn dầu thay vì mỡ bò chịu nhiệt cho vòng bi chống ma sát
Các vòng bi chống ma sát thường được bôi trơn bằng mỡ. Tuy nhiên, đối với nhiều ứng dụng quan trọng cũng như đối với các hệ thống có hệ thống tuần hoàn dầu chung, các vòng bi này cần được bôi trơn bằng dầu. Xem Bảng dưới đây để lựa chọn mỡ hoặc dầu làm chất bôi trơn thích hợp cho vòng bi chống ma sát.
Bảng dưới đây cung cấp hướng dẫ n để lựa chọn giữa mỡ hoặc dầu làm chất bôi trơn. Bảng này có giá trị đối với các loại mỡ Calcium, Sodium, Lithium (có hoặc không có EP), Lithium Complex, Calcium Sulfonate, Calcium-Lithium Complex và Calcium Sulfonate Complex với dầu khoáng.
| Loại vòng bi | Di | Giới hạn hệ số DmN cho bôi trơn bằng mỡ |
|---|---|---|
| Vòng bi cầu & trụ, Vòng bi đũa, Vòng bi đũa kim không có vòng trong | Trên 50 | 350,000 |
| Dưới 50 | 350,000/(Di/50)0.5 | |
| Vòng bi đũa côn & cầu, Vòng bi đũa kim có vòng trong | Trên 50 | 175,000 |
| Dưới 50 | 175,000/(Di/50)0.5 | |
| Vòng bi đũa trụ lắp đầy đủ, Vòng bi đũa côn nhiều dãy và Vòng bi trụ, Vòng bi chặn | Trên 50 | 120,000 |
| Dưới 50 | 120,000/(Di/50)0.5 |
Di = Đường kính trong của vòng bi (mm), Do = Đường kính ngoài của vòng bi (mm), Dm = (Di+Do)/2, N = Số vòng quay mỗi phút (RPM) của vòng bi. Nếu hệ số DmN lớn hơn chỉ số được chỉ ra trong Bảng 1, thì nên sử dụng dầu để bôi trơn vòng bi. Tuy nhiên, có sẵn các loại mỡ đặc biệt để bôi trơn vòng bi chống ma sát với giá trị DmN cao hơn, điều này nằm ngoài phạm vi của quy tắc này.
Độ nhớt dầu gốc phù hợp cho bôi trơn vòng bi chống ma sát
Dựa trên tốc độ, tải trọng và nhiệt độ làm việc của hệ thống để xác định độ nhớt của dầu gốc hoạt động đáng tin cậy nhất. Độ nhớt ở nhiệt độ hoạt động ảnh hưởng đến việc hình thành màng đàn hồi thủy động hoàn toàn giữa bộ phận lăn và đường lăn của vòng bi. Tốc độ quay là yếu tố quan trọng nhất để đánh giá độ nhớt dầu gốc chính xác ở nhiệt độ làm việc. Loại mỡ bò chịu nhiệt được lựa chọn dựa trên các yêu cầu của điều kiện vận hành như sự hiện diện của nước trong hệ thống, nhiệt độ làm việc, nhiệt độ môi trường, tốc độ, tải trọng,… Công thức sau đây nên được sử dụng để đánh giá độ nhớt của dầu gốc ở nhiệt độ làm việc.
Độ nhớt ở nhiệt độ làm việc (cSt) = K*14.8936 (Tốc độ danh mục tối đa / Tốc độ thực tế)^0.7
Để chuyển độ nhớt này về điều kiện tiêu chuẩn tại 40°C, bạn có thể sử dụng bảng tính độ nhớt ISO trong Phụ lục 1. Sau đó, so sánh với giá trị tiêu chuẩn ở 40°C và nếu cần, chọn một loại mỡ bò chịu nhiệt có độ nhớt dầu gốc cao hơn phù hợp với cấp độ ISO tiếp theo.
Xác định hệ số K thông qua bảng sau:
| Điều kiện hoạt động của vòng bi | Hệ số K |
|---|---|
| Hoạt động bình thường, tải trọng tương đương vòng bi nhỏ hơn 18% của C-Rating | 1.00 |
| Hoạt động bình thường, tải trọng tương đương vòng bi bằng hoặc lớn hơn 18% của C-Rating (vòng bi chịu tải nặng) | 1.50 |
| Sốc và rung động, tải trọng vòng bi nhỏ hơn 18% của C-Rating | 1.50 |
| Sốc và rung động, tải trọng vòng bi bằng hoặc lớn hơn 18% của C-Rating | 1.75 |
| Tốc độ rất thấp (nhỏ hơn hoặc bằng 10% tốc độ danh mục tối đa cho bôi trơn bằng dầu) | 2.00 |
Cấp NLGI phù hợp cho bôi trơn vòng bi chống ma sát
Bảng dưới đây cung cấp phương pháp lựa chọn cấp NLGI cho mỡ bò chịu nhiệt, tốc độ cung cấp mỡ tuỳ thuộc vào phương pháp bơm, cung cấp mỡ tới hệ thống như sau:
| Phương pháp bơm | Khuyến nghị cấp NLGI | Tốc độ cung cấp |
|---|---|---|
| Súng bơm mỡ | Lên đến 3 | (4×10-2xd cm3)/h trong đó d = đường kính vòng bi tính bằng m |
| Cốc bơm mỡ | Lên đến 5 | |
| Bôi trơn tập trung | Lên đến 2 | |
| Trục nóng chạy với bể mở | 6 | |
| Bơm khí nén | 0 đến 2 |
Lựa chọn cấp NLGI dựa trên loại vòng bi và vị trí lắp đặt
| Yếu tố | NLGI Grade | ||
|---|---|---|---|
| Loại vòng bi | 1 | 2 | 3 |
| Vòng bi lăn & bi, d < 50mm | – | X | – |
| Vòng bi lăn & bi, d > 50mm | – | X | X |
| Vòng bi kim | – | X | – |
| Vị trí lắp đặt và vận hành | |||
| Vị trí thẳng đứng hoặc nghiêng | – | X | X |
| Mô-men khởi động thấp | (x) | X | – |
| Độ kín khít tốt | – | (x) | X |
| Dễ vận chuyển | X | X | – |
| Tiếng ồn vận hành thấp | – | x | (x) |
Dấu “X” cho biết cấp NLGI được khuyến nghị
Dấu “(x)” biểu thị cấp NLGI có thể chấp nhận được nhưng không phải là lựa chọn tốt nhất.
Loại mỡ phù hợp cho bôi trơn vòng bi chống ma sát
Đánh giá một số loại mỡ (gốc khoáng) cho vòng bi chống ma sát nhà máy sắt thép:
| Loại mỡ (Chất làm đặc) | Phạm vi nhiệt độ (°C) | Độ ổn định khi rửa trôi nước |
|---|---|---|
| Xà phòng Canxi (có/không có EP) | -20 đến 50 | Rất ổn định |
| Xà phòng Natri (có/không có EP) | -20 đến 100 | Không ổn định |
| Xà phòng Lithi (có/không có EP) | -20 đến 120 | Ổn định đến 90°C |
| Xà phòng Canxi phức hợp | -20 đến 130 | Rất ổn định |
| Xà phòng Lithi phức hợp | -20 đến 150 | Ổn định |
| Xà phòng Nhôm phức hợp | -20 đến 150 | Ổn định |
| Polyurea | -20 đến 150 | Ổn định |
| Canxi Sulfonate phức hợp | -20 đến 180 | Ổn định |
| Canxi Lithi phức hợp | -20 đến 120 | Rất ổn định |
| Mỡ gốc đất sét (với MoS2) | -20 đến 150 | Ổn định |
Mỡ bò chịu nhiệt cho ổ trượt (Sleeve bearing)
Ổ trượt thường được bôi trơn bằng dầu. Tuy nhiên, đối với một số trường hợp cụ thể mỡ bò chịu nhiệt sẽ mang lại độ tin cậy tốt hơn như: tốc độ thấp và tải trọng cao,…
Khi nào nên lựa chọn dầu thay vì mỡ bò chịu nhiệt cho ổ trượt
Nếu tải trọng ổ trượt (P) nhỏ hơn tải trọng giới hạn (P1) đối với tốc độ cổ trục thì có thể sử dụng mỡ làm chất bôi trơn. Đầu tiên, chúng ta cần xác định tải trọng giới hạn của ổ trượt bằng công thức dưới đây:
Tải trọng giới hạn cho ổ trượt, P1 (N/m²) = (Antilog(-0.1761 * log V + 3.9542)) * 700
(P1 tính bằng N/m², V tính bằng mm/giây)
V = Bề mặt của trục (mm/giây) = (π * N * D / 60) * 1000
Tải trọng đơn vị thực tế trên ổ trục, P (N/m²) = W / (L * D)
Trong đó:
- W = tải trọng trên ổ trục (Newton)
- L = chiều dài ổ trục, tính bằng mét
- D = đường kính trong của ổ trục, tính bằng mét
Nếu P < P1, thì có thể sử dụng mỡ bôi trơn. Nếu không, nên sử dụng dầu bôi trơn.
Độ nhớt dầu gốc phù hợp cho ổ trượt
Để xác định độ nhớt dầu gốc phù hợp cho ổ trượt, trước tiên cần tìm độ nhớt dầu gốc ở nhiệt độ làm việc và so sánh nó với độ nhớt của mỡ bò chịu nhiệt ở 40℃.
| Tỉ số L/D | 0.25 | 0.5 | 0.75 | 1 | 1.5 |
| S | 1.0696 | 0.3161 | 0.752 | 0.1242 | 0.0086 |
L/D là tỷ số giữa chiều dài vòng bi (L) và đường kính trong của vòng bi (D). Tỷ số này thường được sử dụng để đánh giá hiệu suất và thiết kế của vòng bi. Một tỷ số L/D lớn hơn thường cho thấy một ổ trục dài hơn so với đường kính của nó, điều này có thể ảnh hưởng đến khả năng chịu tải và khả năng bôi trơn của ổ trục.
Số Sommerfeld (S) là một thông số không thứ nguyên quan trọng trong việc phân tích ổ trục thủy động lực học.
Bước 1: Lấy giá trị S từ bảng trên để tìm tỷ số L/D thực tế. Đối với các giá trị ở giữa không nằm trong bảng trên, cần thực hiện ước tính.
Bước 2: Tính độ nhớt xấp xỉ đầu tiên (Zt) = 60P * (C/D)² * S / N
- C: Khe hở đường kính của ổ trượt (tính bằng mét).
- D: Đường kính trong của ổ trượt (tính bằng mét).
- P: Tải trọng đơn vị thực tế trên ổ trượt (N/m²).
- S: Số Sommerfeld.
- N: Tốc độ quay của trục (RPM – vòng/phút).
Bước 3: Tính độ dày xấp xỉ màng dầu tối thiểu đầu tiên, ho1 (mét) = (a * C * (L/D)ᵇ¹ * Sᵇ² + ᵇ³L/D) * 0.5
Giá trị a, b1, b2 và b3 được lấy từ bảng dưới đây, dựa trên Số Sommerfeld (S)
| S <=0.15 | S >0.15 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| a | b1 | b2 | b3 | a | b1 | b2 | b3 | ||
| S<0.04 | 2.7258 | 0.83621 | 0.751 | 0.0811 | S<1 | 0.91473 | 0.4538 | 0.6119 | -0.289 |
| S<0.04 | 1.7176 | 1.0478 | 0.4999 | 0.1868 | S<1 | 0.89574 | 0.3895 | 0.3076 | -0.2537 |
Nếu ho1 < 55 x 10⁻⁶ mét
Thì lấy ho (độ dày màng dầu tối thiểu yêu cầu) = 55 x 10⁻⁶ mét
Nếu không, thì ho = ho1
Bước 4: Tính giá trị thực tế của Sa
Sa = ho * (D/L)ᵇ¹ * (2/C) * (1/a)^(1/(b2 + b3 * L/D))
Độ nhớt yêu cầu ở nhiệt độ làm việc, Zt = Sa * P * (60/N) * (C/D)² Pa.s
Độ nhớt tính bằng cSt = Zt x 10⁻³ / 0.9
Để chuyển độ nhớt này về điều kiện tiêu chuẩn tại 40°C, bạn có thể sử dụng bảng tính độ nhớt ISO trong Phụ lục 1. Sau đó, so sánh với giá trị tiêu chuẩn ở 40°C và nếu cần, chọn một loại mỡ bò chịu nhiệt có độ nhớt dầu gốc cao hơn phù hợp với cấp độ ISO tiếp theo.
Kết luận
Bài viết trên đã cho bạn thông tin chi tiết về cách tính toán, lựa chọn mỡ bò chịu nhiệt cho các vị trí bôi trơn trong nhà máy thép, quy trình sản xuất của một nhà máy thép tích hợp….Nội dung trên không bao gồm thông tin về các vị trí bôi trơn bằng dầu
