馮彥輝,任寶秦,張怡春
(1.中國石化潤滑油有限公司華東分公司,上海 200137;2.上海市潤滑油品行業協會,上海 200135;3.中國石油大連潤滑油分公司,遼寧 大連 116031)
技術服務是現代工業經營管理的一個重要環節,它有利于用戶提高使用機械產品的技術經濟效果,也有利于企業本身提高產品質量和改進產品結構,并為擴大市場銷售等經營決策提供依據。技術服務包括信息服務、安裝調試服務、維修服務、供應服務、檢測服務、技術文獻服務、培訓服務等。潤滑油技術服務是由潤滑油產品制造企業向用戶提供的各項組織措施和技術措施,使機械工業產品在安裝、調試和運行中保持良好的技術狀態。潤滑油公司應與有代表性的用戶建立長期、穩定的聯系[1],及時取得用戶對產品的各種意見和要求,指導用戶正確使用和保養產品;根據用戶要求在現場或安裝地點(或指導用戶)進行產品的潤滑油品的裝填調換;為使產品能按設計規定有效運轉而進行設備工況和潤滑油劑的測試、檢查、監測;向用戶提供產品說明書、使用說明書、維修手冊以及易損件、備件設計資料等有關技術文件;為用戶培訓潤滑油油有關的操作和維修人員。馬鞍山鋼鐵擁有我國最先進的熱軋H型鋼生產線,作為我國最大的車輪輪箍專業生產廠,建成了車輪輪箍、高速線材、H型鋼、鋼筋、CSP、冷軋、鍍鋅、彩涂等20條具有國際標準的生產線,形成了獨具特色的“板、型、線、輪”產品結構,按國標組織生產的產品達到鋼材產品總量的80%。馬鋼具有現代化24 h連續化生產、特大型生產設備、自動化程度高的生產特點,要解決設備運行工況對潤滑油品高溫、低速/重載/沖擊、冷卻水/乳化液侵蝕、軋制粉塵污染、集中潤滑等更高需求。某品牌系列工業潤滑油包括齒輪油、液壓油、汽輪機油、空壓機油以及潤滑脂在內的高性能、差異化、全系列潤滑油產品為馬鋼助陣,為機械設備提高生產效率,減少意外停機時間,可創造更大價值。鋼鐵企業在新常態下普遍面臨生產、成本、環保的三重壓力。馬鋼不僅需要性能優異的油品為其生產保駕護航,滿足基本的生產需求,更需要先進的潤滑解決方案助力改進潤滑管理,降低生產成本,更好地實現綠色可持續發展。
馬鋼的生產設備主要有焦化設備、燒結設備、煉鐵高爐設備、煉鋼轉爐設備、鋼材軋制設備以及為這些設備相配套的輔助設備等。這些設備多數都屬于低速重載運行、設備大而重,維修不便。主要工況特點是自動化程度高、負荷重、溫度高、速率范圍寬(極低和高速)、設備尺寸大、環境條件惡劣、水氣中污染程度高等,因而設備的故障率高、維修頻繁、機件失效快、消耗大。多數冶金設備在工作中,受到振(顫)動和沖擊載荷的作用,不利于潤滑部位油膜建立與維持,需要極強的潤滑油膜強度。設備長期處在惡劣的工作環境中,粉塵大,用水做系統冷卻介質的多,廢油雜質多、腐蝕性氣體(或其他物質)多,極易污染設備表面及潤滑部位,潤滑材料極易污染變質,因此會加快設備腐蝕磨損,需要極強的防護性能。設備工作溫度高,常以冷卻水直接冷卻潤滑部位,易造成潤滑材料的乳化變質,要求油水分離性要好,潤滑油品需要極好的抗水能力。由于設備結構大,潤滑點多,人工加油加脂比較困難,因而多采用集中自動潤滑系統,需要極好的泵送性能。多數設備傳動系統比較簡單,且開式傳動較多,潤滑材料的抗污染能力和抗擠壓性能要求高,需要潤滑油有杰出的抗污染性能[2]。大型立式減速機作為企業的心臟設備,對企業生產效益起著關鍵的作用。對近幾年大型立式減速機跟蹤調查,發現國產大型減速機的故障率明顯高于同型號進口設備。國產大型立式減速機的常見故障是:輸入軸軸承過熱燒損、輸入軸螺旋傘齒輪斷軸、螺旋傘齒輪斷齒、推力瓦過熱燒損等。其中最常見的故障是輸入軸軸承過熱燒損、斷軸、斷齒,經過分析造成減速機故障的原因大部分是由于潤滑系統潤滑、散熱不良[3]。
潤滑對象是機械設備主要摩擦部位和摩擦副,潤滑裝置要實現對供油油質、油溫、油壓和油位的全面精確控制,潤滑介質要求理化指標優良、性能穩定,潤滑管理必須嚴謹合理、理論與實踐統一。做好這四個方面的潤滑工作,才能達到合理潤滑的目的,增加企業經濟效益。與寶鋼相比,馬鋼機械設備潤滑油品消耗大致高出10%,需要借鑒寶鋼經驗,與設備點檢聯合進行潤滑系統優化。液壓油消耗主要是機械設備振動引起的管道和法蘭泄漏,液壓軟管爆裂引起的泄漏以及液壓密封損壞引起的泄漏。結合維修與大修,重新合理配管,減少管道振動,選用品質好的管接頭、法蘭和液壓軟管,減少泄漏。齒輪油的消耗主要是潤滑系統進水導致的頻繁換油,要加強對生產現場的管理,減少系統進水,提高潤滑油的抗乳化性能,并采用合適的脫水裝置,有效地控制潤滑油乳化等。潤滑脂的消耗主要是補脂周期過短和加脂量過大,根據現場的實際情況,調整加脂量和加脂周期,減少過量消耗[4]。針對不同的潤滑故障,逐一調查分析,結合相關標準及規范制定措施,并實施改造。當油品種類歸并及系統跑冒滴漏的治理達到了一定的階段,在重點設備和關鍵潤滑點,適時推出高等級的合成油,對設備產生節能降耗的效果。
2017年開始,該潤滑油公司與馬鋼的設備技術人員一起,對馬鋼所有機械設備油脂進行整理歸類,與國內先進的寶鋼進行對標,發現潤滑油脂品種多出20%左右。主要原因是同類產品的供應商偏多、已該淘汰產品仍有使用、產品名稱不規范和性能參數不明等。通過高層戰略合作,技術設備人員的多次交流和現場考察,確立了優化方法,該方法是減少并統一同類型產品,選用質量優異、供應穩定、服務專業的某品牌系列產品。為了確保優化的安全性和經濟性,從馬鋼生產現場的實際需求出發,根據設備的工況,結合潤滑原理,實行最大程度的優化統一,進行了某品牌潤滑油的推薦。
到2018年,某品牌潤滑油供馬鋼各類潤滑油(不包括潤滑脂)1598 t;在部分設備因環保壓力增大而停機的情況下,2019年1~5月仍供油600 t,實現了穩步增長。主要品種包括難燃液壓油、抗燃液壓油、特種工業齒輪油系列、工業閉式齒輪油系列、油膜軸承油、合成重工齒油、汽輪機油(A級)系列、真空泵油、防銹油、渦輪機油、機動車輛制動液、抗磨液壓油(高壓)系列等,共52個品種。
為了做好馬鋼的潤滑油品替代的技術服務,建立了服務藍圖。(1)業務、技術人員深入一線了解機械設備及工況特點。(2)以優化品種、延長換油周期為宗旨,提供詳細的某品牌潤滑油品推薦表。(3)召開技術交流推介會,介紹潤滑油產品性能,加深認識和了解。(4)采集在用國外產品等用量最大的油樣,與推薦某品牌油進行混兌試驗。(5)針對檢修、維修對潤滑油的具體要求,拿出油品保供方案。(6)通過努力,加上相關設備制造廠使用潤滑油的“背書”,獲得認證或寫入說明書。獲得OEM認證及寫入說明書的有博世力世樂、德國SEW、羅爾西、北方重工等;也有的獲得弗蘭德FLENDER和辛辛那提CINCINNATI認證、賽威 SEW認可(目前SEW已不再進行油品認證工作)、博世力士樂Bosch Rexroth認證、肖特爾SCHOTTEL認證。先在幾個典型設備開展潤滑油的某品牌油替代工作,積累經驗。(7)換用某品牌油品后,業務和技術人員多次回訪,通過油品監測技術,跟蹤了解油品替代后情況,并開展后續跟蹤監測服務。從技術服務藍圖的構成和要素出發,按照繪制潤滑油技術服務藍圖的步驟:識別需要、識別消費者對技術服務的經歷、從消費者角度描繪服務過程、描繪前臺與后臺服務人員的行為、把消費者行為和服務人員行為與支持功能相連、在每個消費者行為步驟上有形展示。服務藍圖能促使潤滑油公司明確所提供的技術服務,有針對性地設計服務過程[5]。潤滑油品替代的技術服務藍圖見圖1。
通過充分了解并分析潤滑油品的全面性能,以氧化安定性、膠體安定性、抗磨極壓性,油膜強度、極強的黏附性、較好的抗剪切性能等作為選優原則。選用最合適的潤滑油品,從而保證并提高潤滑質量,進一步延長設備壽命,減少異常磨損、故障停機時間,并可減少潤滑油品的消耗量,降低檢修次數。基于“熱平衡”的原理并結合實踐經驗,對六輥可逆式冷軋機組中減速機稀油循環潤滑油用量進行計算,該計算方法簡單可靠,計算的稀油循環潤滑油用量能夠滿足減速機的冷卻和潤滑要求[6]。根據馬鋼潤滑油國產化要求,經與設備技術人員討論,并到現場查看設備工況,推薦了相應的某品牌產品,2016年第一批替代可行性研究涉及5個廠9個潤滑點,潤滑品種從7個減少到4個,其中有某品牌工業齒輪油1和工業齒輪油2,詳見表1。對替代油品的應用情況不斷總結經驗形成案例,同時應用冶金行業及其他企業的替代成功案例,再把某品牌的相應潤滑油品推廣到馬鋼的相同或類似設備。

表1 馬鋼某品牌潤滑油推薦替代表
現代工業設備功率提升,但齒輪箱尺寸減小,油箱也減小,而且要求更高的可靠性和耐久性,因此需要更高的齒輪載荷,更高的軸承載荷。高載荷導致齒輪箱溫度提升,這樣對齒輪油的要求就大幅提升了,不但需要提高抗微點蝕、氧化安定性,而且具備軸承保護等性能。該品牌齒輪油系列產品開發就是針對現代工業設備對齒輪油的新要求研發出來的。作為高端產品,該齒輪油系列產品可以分別用于中國華南、南方沿海等常溫地區,華北、華中、華東等低溫地區,西北、東北等嚴寒地區,比L-CKD產品的要求更嚴格,見表2。

表2 某品牌工業齒輪油與L-CKD標準要求的差異
某品牌系列工業齒輪油產品性能全面超越常規工業齒輪油L-CKD系列。主要性能特點表現為:(1)抗微點蝕,極好的抗微點蝕性能,延長齒輪使用壽命;(2)軸承保護,極好的軸承保護能力 ,延長軸承使用壽命;(3)承載性能性能好,承載失效等級、抗擦傷等級均大于12級;(4)抗泡性能好,阻止泡沫形成,保持穩定堅韌的油膜;(5)橡膠適應性,優良的橡膠適應性,有效保護密封材料,防止泄漏。最突出的表現是抗微點蝕性能。微點蝕在齒輪中產生的磨損會改變齒輪齒的形狀。微點蝕引起的破壞性磨損,可能出現在工作的最初數個小時之內。如果不選擇合適的油品,會導致重大的設備故障。隨著時間推移,會加大齒輪的磨損,產生噪音、振動;有時也會產生巨點蝕,嚴重時造成齒面剝落。
從產品標準看,某品牌齒輪油系列產品與競品基本性能數據對比見表3。

表3 某品牌齒輪油與國外競品基本性能的典型數據對比
從表3產品性能比較中可以看出:常溫地區用產品氧化安定性與競品結果相當;低溫地區用產品、嚴寒地區用產品結果明顯好于競品M;在酸值變化方面,該品牌齒輪油系列產品均變化較小,產品性能穩定。
2.3.1 某品牌擬替代油品的性能指標
針對馬鋼所取5個廠9個潤滑點的樣品進行了關鍵指標分析,并與推薦的某品牌產品進行性能比較。分析目的在于判斷在用油的油質情況、新油與對應的某品牌產品的主要性能比較。根據不同油品,對油品外觀、銅片腐蝕、抗乳化性、磨斑直徑、旋轉氧彈、黏度指數(VI)、運動黏度、中和值、清潔度等進行了測試,某品牌擬替代油品的性能指標見表4。

表4 某品牌擬替代油品的主要性能指標分析
2.3.2 某品牌齒輪油1與國外競品1的性能對比
針對一鋼軋A、B線擺剪在用國外競品1的典型數據,推薦某品牌齒輪油1進行替代,性能數據對比見表5。

表5 國外競品1與某品牌常溫地區用齒輪油主要性能數據對比
從表5中可見:某品牌工業齒輪油1與國外競品1(A、B線擺剪在用油)的黏度指數、傾點、銅片腐蝕等相當。兩油品的負荷磨損指數、燒結負荷及磨斑直徑相當,說明均具有較好的極壓抗磨性。
2.3.3 某品牌工業齒輪油2與國內競品1的性能對比
針對三鋼軋大H型鋼矯直機9#稀油站用國內競品1,推薦某品牌常溫地區用工業齒輪油2替代,性能數據對比見表6。

表6 國內競品1與某品牌工業齒輪油2主要性能數據對照

表6(續)
從表6中可見:(1)某品牌工業齒輪油2與國內競品1(新油)的黏度指數、磨斑直徑、負荷磨損指數、燒結負荷、銅片腐蝕相當,傾點數據低于國內競品1,說明某品牌油具有更好的低溫性能。(2)在用國內競品1的銅片腐蝕已超過工業齒輪油換油指標上限、旋轉氧彈變差,表明油品已明顯氧化,且抗氧化性能保持性減弱,若繼續使用可能會對設備造成腐蝕,建議換油。
2.3.4 某品牌工業齒輪油2與國外競品2的性能對比
針對冷軋總廠北區酸軋小齒輪箱用國外競品2的指標數據,推薦某品牌工業齒輪油2,性能對比見表7。

表7 國外競品2與某品牌工業齒輪油2主要性能數據對比
混兌試驗的目的在于確定某品牌油品與替代進口品牌新油及設備在用油的替代可行性和替代方式,混兌油品及比例見表8。

表8 擬替代進口油混兌油品及混兌比例
混兌試驗按照Q-SHGQ潤滑油相容性測定法要求采用100∶0,90∶10,50∶50,10∶90,0∶100的比例,在105 ℃下恒溫168 h測試各油品混兌的可行性,詳細混兌試驗結果如表9所示。

表9 某品牌AP齒輪油與馬鋼在用進口油品的混兌試驗結果
從表9可以看出:國外競品1新油出現少量絮狀物,與某品牌油混兌也影響到某品牌油1,而隨著某品牌油1比例的增加,絮狀物消失。某品牌工業齒輪油2與國外競品1混兌出現少量絮狀物,說明兩種油品添加劑體系不相容。根據混兌試驗的結果,提出替代的方法及建議,結合裝置生產情況,實施潤滑油品的替代。
一鋼軋區:某品牌齒輪油與國外競品1(A、B線擺剪在用油)各項性能數據相當,而國外競品1(新油)自身已出現少量絮狀物,2018年1月直接采用換油方式替代。
三鋼軋區:某品牌工業齒輪油2與國內競品1(新油)各項主要指標數據性能相當,在用國內競品1較其新油在旋轉氧彈數據方面有明顯下降,且銅片腐蝕已超過工業齒輪油換油指標上限,繼續使用會對設備造成腐蝕,2018年2月直接換油。
冷軋總廠:某品牌工業齒輪油2與國外競品2各項性能數據相當,在用國外競品2各項數據均在正常范圍內,可以繼續使用。但與某品牌油不同比例混兌均出現少量絮狀物,說明兩種油品添加劑體系不相容,直接以換油方式替代。
2018年1月28日,某品牌工業齒輪油開始在馬鋼關鍵液壓設備上進行替代應用,應用方案見表10。經過一年跟蹤分析,油品符合設備運行要求。
Inscriptions:Wannian,Jiazi,Tiangan(Chinese Characters for Recording Years and Days)

表10 某品牌AP齒輪油應用監測方案
根據上述方案,選取一鋼軋A線擺剪、一鋼軋B線擺剪、三鋼軋大H型鋼矯直機9#稀油站、冷軋總廠北區酸軋小齒輪箱產品線進行在用油定期采樣分析,為期一年的跟蹤分析結果見表11~表14。

表11 一鋼軋A線擺剪某品牌工業齒輪油1跟蹤檢測數據匯總

表12 一鋼軋B線擺剪某品牌工業齒輪油1跟蹤檢測數據匯總

表13 三鋼軋大H型鋼矯直機9#稀油站某品牌工業齒輪油2跟蹤檢測數據匯總

表13(續)

表14 冷軋總廠北區酸軋小齒輪箱某品牌工業齒輪油2跟蹤檢測數據匯總
對一鋼軋A線和B線擺剪的某品牌工業齒輪油1、三鋼軋大H型鋼矯直機9#稀油站和冷軋總廠北區酸軋小齒輪箱的某品牌工業齒輪油2進行在用油定期采樣分析。為期一年的跟蹤分析表明,某品牌工業齒輪油在馬鋼相關設備上應用后,無論是換油還是補油,替代后油品各項性能如抗氧性、抗磨性等均保持得較好,油品未出現異常氧化變質現象,設備無異常磨損,所有跟蹤的設備運行狀態平穩,不存在潤滑方面的問題。一年內運動黏度幾乎未變化,說明抗氧化性能好。
一鋼軋A線和B線擺剪裝填某品牌工業齒輪油1三個月后,因濾芯堵塞頻繁,要求對在用油進行檢測分析,以找出原因。檢測結果見表15。

表15 一鋼軋A線和B線擺剪裝填某品牌工業齒輪油1后三個月檢測結果

表15(續)
從表15中數據可見,某品牌工業齒輪油1酸值、水分、運動黏度均正常,并無油品變質情況發生。油品中元素鐵含量小于1 mg/kg,說明設備沒有發生磨損。與某品牌工業齒輪油1出廠指標對比,發現元素硅、元素鈣、元素鈉含量過高(出廠時數值均小于1 mg/kg),可以判斷為外來污染物堵塞濾芯。根據分析結果,可以排除油品變質及設備磨損的可能,應為外來污染物堵塞濾芯。據了解換油清洗時并未使用清洗油循環清洗管道,判斷為設備管道內殘余雜質經過新油沖刷,從管道帶出堵塞濾芯,建議加強過濾,盡快將雜質排盡。
軋鋼廠中厚板分廠全線從2017年底開始,全面切換某品牌潤滑油產品,其主傳動減速箱,使用某品牌工業齒輪油2替換國外競品3,用于粗軋機主軸、粗軋機機架輥、粗軋機壓下裝置,油箱容積:25 m3。軋鋼生產線中的軋鋼輸送輥道減速裝置采用意大利羅爾西(ROSSI)馬達減速機,生產過程采用自動控制,齒輪箱使用某品牌得威工業齒輪油2替代,該系統已投產運行數年,潤滑油產品工作穩定,沒有發生過因油品的故障,保障了生產正常進行。
長材事業部2條方坯和2條異型坯連鑄生產線的主要設備為拉矯機減速機和輸送輥軸承,設備制造商是德國西馬克和西門子奧鋼聯,油氣潤滑系統制造商是上海萊伯斯潤滑技術有限公司,驅動方式為電機驅動,潤滑點在減速機齒輪、輸送輥軸承,采用油氣潤滑方式。2017年底某品牌工業齒輪油3成功替代國外競品4,設備工作參數穩定,保障了生產長周期正常進行。2018年7月在南高齒生產的中型材軋機減速機使用某品牌工業齒輪油1,2018年7月在南高齒生產的優質棒材軋機減速機使用某品牌工業齒輪油3,2018年底在西馬克SMSD軋機減速機使用某品牌工業齒輪油1,使用效果良好,油壓穩定。為此,馬鋼軋鋼公司設備保障部出具了某品牌齒輪油使用證明,認為油品保持了很好的性能,設備的各項監測參數均在正常范圍內,滿足了設備潤滑要求。
某品牌系列工業齒輪油在馬鋼生產設備上使用至今,油品性能良好,設備運行正常,可以全面推廣到馬鋼或其他鋼廠類似工況的生產設備。
某品牌工業齒輪油具備優越的抗高溫及抗氧化性能,能有效減少油泥沉積;即使在應用于負荷極重的齒輪和受高剪切作用的軸承時,仍能承受機械剪切力的作用,而黏度則幾乎沒有降低,因此能夠在實際工作溫度下,滿足一鋼軋擺剪減速箱中的兩種低速軸軸承的潤滑需求,換油周期從原來的7000 h延長至28000 h,顯著減少了換油次數和工程師換油時的安全隱患。還帶來顯著的節能效果,降低了減速箱的能耗。通過現場控制變量條件下的對比能耗測試,節約電耗達0.9%,一年可降低能耗約30.6萬kW/h,每年減少228 t二氧化碳排放,加上延長換油周期帶來的效益,僅一鋼軋擺剪就可每年節省超過21萬元的維護成本,每年減少廢油排放約2100 L。
按照合理潤滑技術通則GB/T 13608-92,采用合理潤滑技術帶來的總經濟效益可以體現在減少摩擦功耗、改進密封減少設備漏油、降低摩擦副磨損減少更換配件費用、減少設備維護保養費用、減少潤滑劑消耗量等五個方面。
由于設備使用過程的不可預知因素的存在,通常推薦使用的油品牌號、換油周期等都會相對保守,大量的油品在狀態良好的情況下被換掉了,而少數設備出現異常狀態時卻不能及時得到處理。通過油液狀態監測,了解設備用油的實時情況,實現視情換油,不僅可以避免油品的浪費,節約費用,而且第一時間掌握了設備的潤滑狀態,保障設備安全可靠運行。馬鋼多臺立式減速機主要潤滑磨損部件為齒輪箱,使用某品牌工業齒輪油3替代國外競品5,用油量在5000~8000 L,原規定換油周期為5000工時,每次換油成本很大。2017年,經過油液監測發現,使用5000工時,大部分的齒輪油指標沒有明顯的劣化。表16 是編號為AF-8301A 的減速機齒輪箱使用5000工時的舊油和新油的理化指標對比。

表16 AF-8301A齒輪箱油新油與舊油參數對比
可以看出,與新油相比,舊油僅僅是污染度等級上升2 級,金屬元素Fe 含量有所增高,但對齒輪油來說,污染度NAS 12級,Fe含量14.5 μg/g, 都處于正常的潤滑磨損狀態,根據油品檢測結果,將減速機齒輪箱的換油周期延長了1倍。經過3年多的實踐,用油量減少50%,但沒有一臺減速機因為延長換油而出現問題。
(1)潤滑油產品制造企業要向用戶提供相關的組織措施和技術措施等服務,馬鋼不僅需要性能優異的潤滑油品為其生產保駕護航,滿足生產需求,更需要先進的潤滑解決方案助力其改進潤滑管理,降低生產經營成本,更好地實現綠色可持續發展。
(2)通過對馬鋼所有機械設備油脂進行整理歸類,針對自動化程度高、負荷重、溫度高、速率范圍寬(極低和高速)、設備尺寸大、環境條件惡劣、水氣中、污染程度高等工況特點,某品牌潤滑油技術服務團隊制定了適當的潤滑油品整體解決方案。
(3)通過對馬鋼生產設備提供潤滑替代方案,特別是對齒輪傳動系統、液壓系統、油膜軸承等潤滑難點問題的解決,降低維修成本,優化換油周期,提高設備可靠性,推動了某品牌系列潤滑油品的銷售。2018年某品牌潤滑油在馬鋼52個潤滑油品種實現銷售1598 t,銷售額超過2000多萬元,每年為馬鋼節約采購成本和管理成本150多萬元。
(4)與馬鋼技術人員一起解決潤滑問題,延長換油周期,推薦合適的油品實現節能減排,為重點項目做好潤滑方案,用混兌試驗推動油品的替代和升級。2018年AP工業齒輪油替代進口,2019年油膜軸承油替代進口,在馬鋼生產設備的成功使用,在冶金行業具有很好的示范效應,有利于在冶金行業的推廣應用。