冶金行业设备润滑技术服务实例剖析

冯彦辉，任宝秦，张怡春

(1.中国石化润滑油有限公司华东分公司,上海 200137；2.上海市润滑油品行业协会,上海 200135；3.中国石油大连润滑油分公司，辽宁 大连 116031)

0 引言

技术服务是现代工业经营管理的一个重要环节，它有利于用户提高使用机械产品的技术经济效果，也有利于企业本身提高产品质量和改进产品结构，并为扩大市场销售等经营决策提供依据。技术服务包括信息服务、安装调试服务、维修服务、供应服务、检测服务、技术文献服务、培训服务等。润滑油技术服务是由润滑油产品制造企业向用户提供的各项组织措施和技术措施，使机械工业产品在安装、调试和运行中保持良好的技术状态。润滑油公司应与有代表性的用户建立长期、稳定的联系[1]，及时取得用户对产品的各种意见和要求，指导用户正确使用和保养产品；根据用户要求在现场或安装地点(或指导用户)进行产品的润滑油品的装填调换；为使产品能按设计规定有效运转而进行设备工况和润滑油剂的测试、检查、监测；向用户提供产品说明书、使用说明书、维修手册以及易损件、备件设计资料等有关技术文件；为用户培训润滑油油有关的操作和维修人员。马鞍山钢铁拥有我国最先进的热轧H型钢生产线，作为我国最大的车轮轮箍专业生产厂，建成了车轮轮箍、高速线材、H型钢、钢筋、CSP、冷轧、镀锌、彩涂等20条具有国际标准的生产线，形成了独具特色的“板、型、线、轮”产品结构，按国标组织生产的产品达到钢材产品总量的80%。马钢具有现代化24 h连续化生产、特大型生产设备、自动化程度高的生产特点，要解决设备运行工况对润滑油品高温、低速/重载/冲击、冷却水/乳化液侵蚀、轧制粉尘污染、集中润滑等更高需求。某品牌系列工业润滑油包括齿轮油、液压油、汽轮机油、空压机油以及润滑脂在内的高性能、差异化、全系列润滑油产品为马钢助阵，为机械设备提高生产效率，减少意外停机时间，可创造更大价值。钢铁企业在新常态下普遍面临生产、成本、环保的三重压力。马钢不仅需要性能优异的油品为其生产保驾护航，满足基本的生产需求，更需要先进的润滑解决方案助力改进润滑管理，降低生产成本，更好地实现绿色可持续发展。

1 马钢设备润滑方案设计

1.1 生产设备工况分析

马钢的生产设备主要有焦化设备、烧结设备、炼铁高炉设备、炼钢转炉设备、钢材轧制设备以及为这些设备相配套的辅助设备等。这些设备多数都属于低速重载运行、设备大而重，维修不便。主要工况特点是自动化程度高、负荷重、温度高、速率范围宽(极低和高速)、设备尺寸大、环境条件恶劣、水气中污染程度高等，因而设备的故障率高、维修频繁、机件失效快、消耗大。多数冶金设备在工作中，受到振(颤)动和冲击载荷的作用，不利于润滑部位油膜建立与维持，需要极强的润滑油膜强度。设备长期处在恶劣的工作环境中，粉尘大，用水做系统冷却介质的多，废油杂质多、腐蚀性气体(或其他物质)多，极易污染设备表面及润滑部位，润滑材料极易污染变质，因此会加快设备腐蚀磨损，需要极强的防护性能。设备工作温度高，常以冷却水直接冷却润滑部位，易造成润滑材料的乳化变质，要求油水分离性要好，润滑油品需要极好的抗水能力。由于设备结构大，润滑点多，人工加油加脂比较困难，因而多采用集中自动润滑系统，需要极好的泵送性能。多数设备传动系统比较简单，且开式传动较多，润滑材料的抗污染能力和抗挤压性能要求高，需要润滑油有杰出的抗污染性能[2]。大型立式减速机作为企业的心脏设备，对企业生产效益起着关键的作用。对近几年大型立式减速机跟踪调查，发现国产大型减速机的故障率明显高于同型号进口设备。国产大型立式减速机的常见故障是：输入轴轴承过热烧损、输入轴螺旋伞齿轮断轴、螺旋伞齿轮断齿、推力瓦过热烧损等。其中最常见的故障是输入轴轴承过热烧损、断轴、断齿，经过分析造成减速机故障的原因大部分是由于润滑系统润滑、散热不良[3]。

1.2 油品消耗过大问题的处理思路

润滑对象是机械设备主要摩擦部位和摩擦副，润滑装置要实现对供油油质、油温、油压和油位的全面精确控制，润滑介质要求理化指标优良、性能稳定，润滑管理必须严谨合理、理论与实践统一。做好这四个方面的润滑工作，才能达到合理润滑的目的，增加企业经济效益。与宝钢相比，马钢机械设备润滑油品消耗大致高出10%，需要借鉴宝钢经验，与设备点检联合进行润滑系统优化。液压油消耗主要是机械设备振动引起的管道和法兰泄漏，液压软管爆裂引起的泄漏以及液压密封损坏引起的泄漏。结合维修与大修，重新合理配管，减少管道振动，选用品质好的管接头、法兰和液压软管，减少泄漏。齿轮油的消耗主要是润滑系统进水导致的频繁换油，要加强对生产现场的管理，减少系统进水，提高润滑油的抗乳化性能，并采用合适的脱水装置，有效地控制润滑油乳化等。润滑脂的消耗主要是补脂周期过短和加脂量过大，根据现场的实际情况，调整加脂量和加脂周期，减少过量消耗[4]。针对不同的润滑故障，逐一调查分析，结合相关标准及规范制定措施，并实施改造。当油品种类归并及系统跑冒滴漏的治理达到了一定的阶段，在重点设备和关键润滑点，适时推出高等级的合成油，对设备产生节能降耗的效果。

1.3 润滑油品优化方案设计

2017年开始，该润滑油公司与马钢的设备技术人员一起，对马钢所有机械设备油脂进行整理归类，与国内先进的宝钢进行对标，发现润滑油脂品种多出20%左右。主要原因是同类产品的供应商偏多、已该淘汰产品仍有使用、产品名称不规范和性能参数不明等。通过高层战略合作，技术设备人员的多次交流和现场考察，确立了优化方法，该方法是减少并统一同类型产品，选用质量优异、供应稳定、服务专业的某品牌系列产品。为了确保优化的安全性和经济性，从马钢生产现场的实际需求出发，根据设备的工况，结合润滑原理，实行最大程度的优化统一，进行了某品牌润滑油的推荐。

到2018年，某品牌润滑油供马钢各类润滑油(不包括润滑脂)1598 t；在部分设备因环保压力增大而停机的情况下，2019年1～5月仍供油600 t，实现了稳步增长。主要品种包括难燃液压油、抗燃液压油、特种工业齿轮油系列、工业闭式齿轮油系列、油膜轴承油、合成重工齿油、汽轮机油(A级)系列、真空泵油、防锈油、涡轮机油、机动车辆制动液、抗磨液压油(高压)系列等，共52个品种。

2 某品牌齿轮油替代进口油品的可行性分析

2.1 润滑油品替代过程的服务蓝图

为了做好马钢的润滑油品替代的技术服务，建立了服务蓝图。(1)业务、技术人员深入一线了解机械设备及工况特点。(2)以优化品种、延长换油周期为宗旨，提供详细的某品牌润滑油品推荐表。(3)召开技术交流推介会，介绍润滑油产品性能，加深认识和了解。(4)采集在用国外产品等用量最大的油样，与推荐某品牌油进行混兑试验。(5)针对检修、维修对润滑油的具体要求，拿出油品保供方案。(6)通过努力，加上相关设备制造厂使用润滑油的“背书”，获得认证或写入说明书。获得OEM认证及写入说明书的有博世力世乐、德国SEW、罗尔西、北方重工等；也有的获得弗兰德FLENDER和辛辛那提CINCINNATI认证、赛威 SEW认可(目前SEW已不再进行油品认证工作)、博世力士乐Bosch Rexroth认证、肖特尔SCHOTTEL认证。先在几个典型设备开展润滑油的某品牌油替代工作，积累经验。(7)换用某品牌油品后，业务和技术人员多次回访，通过油品监测技术，跟踪了解油品替代后情况，并开展后续跟踪监测服务。从技术服务蓝图的构成和要素出发，按照绘制润滑油技术服务蓝图的步骤：识别需要、识别消费者对技术服务的经历、从消费者角度描绘服务过程、描绘前台与后台服务人员的行为、把消费者行为和服务人员行为与支持功能相连、在每个消费者行为步骤上有形展示。服务蓝图能促使润滑油公司明确所提供的技术服务,有针对性地设计服务过程[5]。润滑油品替代的技术服务蓝图见图1。

通过充分了解并分析润滑油品的全面性能，以氧化安定性、胶体安定性、抗磨极压性，油膜强度、极强的黏附性、较好的抗剪切性能等作为选优原则。选用最合适的润滑油品，从而保证并提高润滑质量，进一步延长设备寿命，减少异常磨损、故障停机时间，并可减少润滑油品的消耗量，降低检修次数。基于“热平衡”的原理并结合实践经验，对六辊可逆式冷轧机组中减速机稀油循环润滑油用量进行计算，该计算方法简单可靠，计算的稀油循环润滑油用量能够满足减速机的冷却和润滑要求[6]。根据马钢润滑油国产化要求，经与设备技术人员讨论，并到现场查看设备工况，推荐了相应的某品牌产品，2016年第一批替代可行性研究涉及5个厂9个润滑点，润滑品种从7个减少到4个，其中有某品牌工业齿轮油1和工业齿轮油2，详见表1。对替代油品的应用情况不断总结经验形成案例，同时应用冶金行业及其他企业的替代成功案例，再把某品牌的相应润滑油品推广到马钢的相同或类似设备。

表1 马钢某品牌润滑油推荐替代表

2.2 某品牌齿轮油性能的分析

现代工业设备功率提升，但齿轮箱尺寸减小，油箱也减小，而且要求更高的可靠性和耐久性，因此需要更高的齿轮载荷，更高的轴承载荷。高载荷导致齿轮箱温度提升，这样对齿轮油的要求就大幅提升了，不但需要提高抗微点蚀、氧化安定性，而且具备轴承保护等性能。该品牌齿轮油系列产品开发就是针对现代工业设备对齿轮油的新要求研发出来的。作为高端产品，该齿轮油系列产品可以分别用于中国华南、南方沿海等常温地区，华北、华中、华东等低温地区，西北、东北等严寒地区，比L-CKD产品的要求更严格，见表2。

表2 某品牌工业齿轮油与L-CKD标准要求的差异

某品牌系列工业齿轮油产品性能全面超越常规工业齿轮油L-CKD系列。主要性能特点表现为：(1)抗微点蚀，极好的抗微点蚀性能，延长齿轮使用寿命；(2)轴承保护，极好的轴承保护能力 ，延长轴承使用寿命；(3)承载性能性能好，承载失效等级、抗擦伤等级均大于12级；(4)抗泡性能好，阻止泡沫形成，保持稳定坚韧的油膜；(5)橡胶适应性，优良的橡胶适应性，有效保护密封材料，防止泄漏。最突出的表现是抗微点蚀性能。微点蚀在齿轮中产生的磨损会改变齿轮齿的形状。微点蚀引起的破坏性磨损，可能出现在工作的最初数个小时之内。如果不选择合适的油品，会导致重大的设备故障。随着时间推移，会加大齿轮的磨损，产生噪音、振动；有时也会产生巨点蚀，严重时造成齿面剥落。

从产品标准看，某品牌齿轮油系列产品与竞品基本性能数据对比见表3。

表3 某品牌齿轮油与国外竞品基本性能的典型数据对比

从表3产品性能比较中可以看出：常温地区用产品氧化安定性与竞品结果相当；低温地区用产品、严寒地区用产品结果明显好于竞品M；在酸值变化方面，该品牌齿轮油系列产品均变化较小，产品性能稳定。

2.3 某品牌齿轮油对比替代油品的性能分析

2.3.1 某品牌拟替代油品的性能指标

针对马钢所取5个厂9个润滑点的样品进行了关键指标分析，并与推荐的某品牌产品进行性能比较。分析目的在于判断在用油的油质情况、新油与对应的某品牌产品的主要性能比较。根据不同油品，对油品外观、铜片腐蚀、抗乳化性、磨斑直径、旋转氧弹、黏度指数(VI)、运动黏度、中和值、清洁度等进行了测试，某品牌拟替代油品的性能指标见表4。

表4 某品牌拟替代油品的主要性能指标分析

2.3.2 某品牌齿轮油1与国外竞品1的性能对比

针对一钢轧A、B线摆剪在用国外竞品1的典型数据，推荐某品牌齿轮油1进行替代，性能数据对比见表5。

表5 国外竞品1与某品牌常温地区用齿轮油主要性能数据对比

从表5中可见：某品牌工业齿轮油1与国外竞品1(A、B线摆剪在用油)的黏度指数、倾点、铜片腐蚀等相当。两油品的负荷磨损指数、烧结负荷及磨斑直径相当，说明均具有较好的极压抗磨性。

2.3.3 某品牌工业齿轮油2与国内竞品1的性能对比

针对三钢轧大H型钢矫直机9#稀油站用国内竞品1，推荐某品牌常温地区用工业齿轮油2替代，性能数据对比见表6。

表6 国内竞品1与某品牌工业齿轮油2主要性能数据对照

表6(续)

从表6中可见：(1)某品牌工业齿轮油2与国内竞品1(新油)的黏度指数、磨斑直径、负荷磨损指数、烧结负荷、铜片腐蚀相当，倾点数据低于国内竞品1，说明某品牌油具有更好的低温性能。(2)在用国内竞品1的铜片腐蚀已超过工业齿轮油换油指标上限、旋转氧弹变差，表明油品已明显氧化，且抗氧化性能保持性减弱，若继续使用可能会对设备造成腐蚀，建议换油。

2.3.4 某品牌工业齿轮油2与国外竞品2的性能对比

针对冷轧总厂北区酸轧小齿轮箱用国外竞品2的指标数据，推荐某品牌工业齿轮油2，性能对比见表7。

表7 国外竞品2与某品牌工业齿轮油2主要性能数据对比

2.4 进行油品混兑试验

混兑试验的目的在于确定某品牌油品与替代进口品牌新油及设备在用油的替代可行性和替代方式，混兑油品及比例见表8。

表8 拟替代进口油混兑油品及混兑比例

混兑试验按照Q-SHGQ润滑油相容性测定法要求采用100∶0，90∶10，50∶50，10∶90，0∶100的比例，在105 ℃下恒温168 h测试各油品混兑的可行性，详细混兑试验结果如表9所示。

表9 某品牌AP齿轮油与马钢在用进口油品的混兑试验结果

从表9可以看出：国外竞品1新油出现少量絮状物，与某品牌油混兑也影响到某品牌油1，而随着某品牌油1比例的增加，絮状物消失。某品牌工业齿轮油2与国外竞品1混兑出现少量絮状物，说明两种油品添加剂体系不相容。根据混兑试验的结果，提出替代的方法及建议，结合装置生产情况，实施润滑油品的替代。

3 某品牌齿轮油替代进口油品的效果分析

3.1 某品牌齿轮油的替代实施

一钢轧区：某品牌齿轮油与国外竞品1(A、B线摆剪在用油)各项性能数据相当，而国外竞品1(新油)自身已出现少量絮状物，2018年1月直接采用换油方式替代。

三钢轧区：某品牌工业齿轮油2与国内竞品1(新油)各项主要指标数据性能相当，在用国内竞品1较其新油在旋转氧弹数据方面有明显下降，且铜片腐蚀已超过工业齿轮油换油指标上限，继续使用会对设备造成腐蚀，2018年2月直接换油。

冷轧总厂：某品牌工业齿轮油2与国外竞品2各项性能数据相当，在用国外竞品2各项数据均在正常范围内，可以继续使用。但与某品牌油不同比例混兑均出现少量絮状物，说明两种油品添加剂体系不相容，直接以换油方式替代。

3.2 某品牌齿轮油在马钢的应用监测

2018年1月28日，某品牌工业齿轮油开始在马钢关键液压设备上进行替代应用，应用方案见表10。经过一年跟踪分析，油品符合设备运行要求。

Inscriptions：Wannian,Jiazi,Tiangan(Chinese Characters for Recording Years and Days)

表10 某品牌AP齿轮油应用监测方案

根据上述方案，选取一钢轧A线摆剪、一钢轧B线摆剪、三钢轧大H型钢矫直机9#稀油站、冷轧总厂北区酸轧小齿轮箱产品线进行在用油定期采样分析，为期一年的跟踪分析结果见表11～表14。

表11 一钢轧A线摆剪某品牌工业齿轮油1跟踪检测数据汇总

表12 一钢轧B线摆剪某品牌工业齿轮油1跟踪检测数据汇总

表13 三钢轧大H型钢矫直机9#稀油站某品牌工业齿轮油2跟踪检测数据汇总

表13(续)

表14 冷轧总厂北区酸轧小齿轮箱某品牌工业齿轮油2跟踪检测数据汇总

3.3 保障马钢设备的长周期运行

对一钢轧A线和B线摆剪的某品牌工业齿轮油1、三钢轧大H型钢矫直机9#稀油站和冷轧总厂北区酸轧小齿轮箱的某品牌工业齿轮油2进行在用油定期采样分析。为期一年的跟踪分析表明，某品牌工业齿轮油在马钢相关设备上应用后，无论是换油还是补油，替代后油品各项性能如抗氧性、抗磨性等均保持得较好，油品未出现异常氧化变质现象，设备无异常磨损，所有跟踪的设备运行状态平稳，不存在润滑方面的问题。一年内运动黏度几乎未变化，说明抗氧化性能好。

一钢轧A线和B线摆剪装填某品牌工业齿轮油1三个月后，因滤芯堵塞频繁，要求对在用油进行检测分析，以找出原因。检测结果见表15。

表15 一钢轧A线和B线摆剪装填某品牌工业齿轮油1后三个月检测结果

表15(续)

从表15中数据可见，某品牌工业齿轮油1酸值、水分、运动黏度均正常，并无油品变质情况发生。油品中元素铁含量小于1 mg/kg，说明设备没有发生磨损。与某品牌工业齿轮油1出厂指标对比，发现元素硅、元素钙、元素钠含量过高(出厂时数值均小于1 mg/kg)，可以判断为外来污染物堵塞滤芯。根据分析结果，可以排除油品变质及设备磨损的可能，应为外来污染物堵塞滤芯。据了解换油清洗时并未使用清洗油循环清洗管道，判断为设备管道内残余杂质经过新油冲刷，从管道带出堵塞滤芯，建议加强过滤，尽快将杂质排尽。

轧钢厂中厚板分厂全线从2017年底开始，全面切换某品牌润滑油产品，其主传动减速箱，使用某品牌工业齿轮油2替换国外竞品3，用于粗轧机主轴、粗轧机机架辊、粗轧机压下装置，油箱容积：25 m3。轧钢生产线中的轧钢输送辊道减速装置采用意大利罗尔西(ROSSI)马达减速机，生产过程采用自动控制，齿轮箱使用某品牌得威工业齿轮油2替代，该系统已投产运行数年，润滑油产品工作稳定，没有发生过因油品的故障，保障了生产正常进行。

长材事业部2条方坯和2条异型坯连铸生产线的主要设备为拉矫机减速机和输送辊轴承，设备制造商是德国西马克和西门子奥钢联，油气润滑系统制造商是上海莱伯斯润滑技术有限公司，驱动方式为电机驱动，润滑点在减速机齿轮、输送辊轴承，采用油气润滑方式。2017年底某品牌工业齿轮油3成功替代国外竞品4，设备工作参数稳定，保障了生产长周期正常进行。2018年7月在南高齿生产的中型材轧机减速机使用某品牌工业齿轮油1，2018年7月在南高齿生产的优质棒材轧机减速机使用某品牌工业齿轮油3，2018年底在西马克SMSD轧机减速机使用某品牌工业齿轮油1，使用效果良好，油压稳定。为此，马钢轧钢公司设备保障部出具了某品牌齿轮油使用证明，认为油品保持了很好的性能，设备的各项监测参数均在正常范围内，满足了设备润滑要求。

某品牌系列工业齿轮油在马钢生产设备上使用至今，油品性能良好，设备运行正常，可以全面推广到马钢或其他钢厂类似工况的生产设备。

3.4 为马钢生产过程节能降耗

某品牌工业齿轮油具备优越的抗高温及抗氧化性能，能有效减少油泥沉积；即使在应用于负荷极重的齿轮和受高剪切作用的轴承时，仍能承受机械剪切力的作用，而黏度则几乎没有降低，因此能够在实际工作温度下，满足一钢轧摆剪减速箱中的两种低速轴轴承的润滑需求，换油周期从原来的7000 h延长至28000 h，显著减少了换油次数和工程师换油时的安全隐患。还带来显著的节能效果，降低了减速箱的能耗。通过现场控制变量条件下的对比能耗测试，节约电耗达0.9%，一年可降低能耗约30.6万kW/h，每年减少228 t二氧化碳排放，加上延长换油周期带来的效益，仅一钢轧摆剪就可每年节省超过21万元的维护成本，每年减少废油排放约2100 L。

按照合理润滑技术通则GB/T 13608-92，采用合理润滑技术带来的总经济效益可以体现在减少摩擦功耗、改进密封减少设备漏油、降低摩擦副磨损减少更换配件费用、减少设备维护保养费用、减少润滑剂消耗量等五个方面。

由于设备使用过程的不可预知因素的存在，通常推荐使用的油品牌号、换油周期等都会相对保守，大量的油品在状态良好的情况下被换掉了，而少数设备出现异常状态时却不能及时得到处理。通过油液状态监测，了解设备用油的实时情况，实现视情换油，不仅可以避免油品的浪费，节约费用，而且第一时间掌握了设备的润滑状态，保障设备安全可靠运行。马钢多台立式减速机主要润滑磨损部件为齿轮箱，使用某品牌工业齿轮油3替代国外竞品5，用油量在5000～8000 L，原规定换油周期为5000工时，每次换油成本很大。2017年，经过油液监测发现，使用5000工时，大部分的齿轮油指标没有明显的劣化。表16 是编号为AF-8301A 的减速机齿轮箱使用5000工时的旧油和新油的理化指标对比。

表16 AF-8301A齿轮箱油新油与旧油参数对比

可以看出，与新油相比，旧油仅仅是污染度等级上升2 级，金属元素Fe 含量有所增高，但对齿轮油来说，污染度NAS 12级，Fe含量14.5 μg/g， 都处于正常的润滑磨损状态，根据油品检测结果，将减速机齿轮箱的换油周期延长了1倍。经过3年多的实践，用油量减少50%，但没有一台减速机因为延长换油而出现问题。

4 结论

(1)润滑油产品制造企业要向用户提供相关的组织措施和技术措施等服务，马钢不仅需要性能优异的润滑油品为其生产保驾护航，满足生产需求，更需要先进的润滑解决方案助力其改进润滑管理，降低生产经营成本，更好地实现绿色可持续发展。

(2)通过对马钢所有机械设备油脂进行整理归类，针对自动化程度高、负荷重、温度高、速率范围宽(极低和高速)、设备尺寸大、环境条件恶劣、水气中、污染程度高等工况特点，某品牌润滑油技术服务团队制定了适当的润滑油品整体解决方案。

(3)通过对马钢生产设备提供润滑替代方案，特别是对齿轮传动系统、液压系统、油膜轴承等润滑难点问题的解决，降低维修成本，优化换油周期，提高设备可靠性，推动了某品牌系列润滑油品的销售。2018年某品牌润滑油在马钢52个润滑油品种实现销售1598 t，销售额超过2000多万元，每年为马钢节约采购成本和管理成本150多万元。

(4)与马钢技术人员一起解决润滑问题，延长换油周期，推荐合适的油品实现节能减排，为重点项目做好润滑方案，用混兑试验推动油品的替代和升级。2018年AP工业齿轮油替代进口，2019年油膜轴承油替代进口，在马钢生产设备的成功使用，在冶金行业具有很好的示范效应，有利于在冶金行业的推广应用。