氧气顶吹转炉(BOF) 通过吹氧净化，使钢水中的杂质形成炉渣并浮集在表面，倒出之后再循环利用。美国LTV钢厂的大型转炉炉身，高度超过20英尺，固定在两个倾斜轴承上（图1），可以360度旋转倒出钢水。如其中一个轴承失效，转炉就无法工作。由于滚动轴承体积庞大，更换费时且昂贵，停机时间很长。必须进行状态监测和早期预报失效，确保这一关键零件的可靠性。

    监测倾斜轴承失效是一个挑战。由于轴承旋转速度很慢，传统的振动分析几乎没有用武之地，来自转炉的高辐射热使得红外热成像技术毫无作用。因此，通过润滑脂取样分析就成了“华山一条路”。对轴承润滑脂的磨损分析，获取代表性的脂样成为关键。为此，有关人员每月取样，进行光谱化学分析和磨屑分析，通过润滑脂中金属元素的浓度和磨损颗粒的数量，尺寸和材料等来检测轴承失效。
 
   
    图1  氧气顶吹转炉炉身的倾斜轴承

    每次取样，均严格遵循以下的取样程序，以确保取样操作的一致性：

    · 将炉身向各个方向旋转几次，以使油脂均匀分布；
    · 自轴承底部（负载面）取样品；
    · 新润滑脂从轴承顶部一装置泵入，将在用润滑脂从轴承底部的孔挤出。
    · 收集样品前，应泵出足量润滑脂，以清洗取样口。

    1998年6月，取自其中一个倾斜轴承的样品中铁含量发生异常，仅仅4个月内，铁含量由120ppm激增至5218ppm。（图2）
 
   
    图2 润滑脂中铁含量的趋势
 
    通常认为铁来自磨损金属。轴承润滑脂出现铁，很有可能系轴承部件或滚道腐蚀和磨损。立即对该系统重新取样，确认铁含量是否超出限值。
确认脂样的分析表明，高的铁含量并非仅仅来自轴承磨损或腐蚀。尽管铁谱磨粒分析中确实发现很多片状磨粒（图3），表明有异常滚动疲劳磨损，但对低速重载滚动轴承而言，出现此类颗粒并非意味着失效。此外，这些片状磨粒数量多且大于50-100微米，发射光谱化学分析在检测这些大颗粒时并不有效。此外，其它与滚动轴承并存的磨损元素含量，例如铬，铜等，并未增加，因此不能就此确定为轴承磨损问题。

   
    图3 低速滚动轴承润滑脂中常见的片状疲劳磨损颗粒

    然而，检测结果中硅和镁含量都很高。这些元素通常出现在炉渣中。考虑到转炉倾斜轴承的位置和光谱化学分析的结果，铁含量突然急剧升高的原因极有可能是炉渣污染，即炉液体炉渣进入轴承润滑脂。

    检查转炉后发现一处炉壁翘曲。吹氧净化过程中，轴承外壳与飞溅出炉身的熔融状态炉渣接触，高热的炉渣破坏了轴承密封，进而污染了轴承。
这是一个严重的故障。如未能及时发现并采取纠正措施，将导致严重磨料磨损，最终轴承失效。

    为避免轴承再次被炉渣污染，该厂专为该轴承制作安装了防护罩；安装了一个冷却扇以防止炉壁再次发热翘曲；并在该轴承中泵入约50磅新润滑脂，以冲洗掉所有的污染物。

    维修后第一周，每天都取样检测，以确保没有进一步污染。此外，还安排在未来停机维修保养时更换密封、检查轴承。

    该案例说明，油液分析可以检测和诊断润滑部件的早期问题，从而有足够的时间，在失效发生之前解决问题。LTV钢厂估计，避免一次未检测到的轴承更换，可节约140万美元！

    本文译自：Darrin Clark, SES Technical Inc., "Huge Cost Avoidance at LTV Steel Using Oil Analysis". Practicing Oil Analysis Magazine. March 1999  上海润道编译



    上海润道润滑技术有限公司董事长丁光健博士简介：