Испытания консистентной смазки CERAN WR-2 на ЧелМК

Техническое обслуживание и ремонт сложного и дорогостоящего промышленного оборудования является комплексной и очень ответственной задачей. Расходы на поддержание надлежащего технического состояния машин и механизмов, в том числе их ремонт и замена расходных элементов, составляют очень существенную часть издержек предприятия. Поэтому любое предприятие стремится оптимизировать эти расходы, сохраняя при этом высокий уровень надежности оборудования. В том числе это касается и выбора применяемых смазочных материалов, существенно влияющих на износостойкость, долговечность и эффективность работы оборудования. Однако выбор смазочных материалов, способных обеспечивать надежную работу оборудования при минимальных издержках, не всегда очевиден и зачастую противоречив.



Соболь Дмитрий Александрович,к.т.н., руководитель технического отдела.
Колесниченко Дмитрий Сергеевич, технический специалист
Корчагин Роман Константинович, технический специалист
ООО «ТОТАЛ ВОСТОК»,
филиал TOTAL LUBRIFIANTS S.A



Не секрет, что смазочные материалы являются конструктивно заложенными элементами многих машин и механизмов, без которых невозможно их правильное функционирование. Ошибка в выборе или применение некачественнй смазки может значительно сократить ресурс оборудования или нарушить режим его работы. Следствием применения смазочных материалов с низким уровнем свойств или не соответствующих условиям работы оборудования являются аварийные поломки и связанные с ними аварийные простои. Ремонт зачастую требует больших трудозатрат и может занимать продолжительное время. Это приводит к недовыпуску продукции и потере выручки предприятием.

И наоборот, применение смазок с высоким уровнем свойств при условии соблюдения требований производителя оборудования может не только обеспечить надежную работу механизма в течение всего срока службы, но и продлить этот срок.

Консистентные смазки в металлургической промышленности

Всё вышесказанное актуально, в том числе, и для металлургической промышленности, более того, условия работы ответственных узлов трения оборудования в металлургии можно охарактеризовать как очень сложные и требующие особых свойств смазочных материалов. Например, производство горячего или холодного проката подразумевает обжатие стальной заготовки валками различных форм и диаметров на прокатных станах. В качестве смазочного материала для подшипниковых опор рабочих валков стана чаще всего применяется пластичный смазочный материал – консистентная смазка.

Ударные и температурные нагрузки на подшипники рабочих валков очень высоки, ведь из-за высоких температур заготовок подшипники сильно нагреваются. Для охлаждения заготовки в зону обжатия подается вода, которая может попадать внутрь подшипника, даже в случае применения эффективных уплотнений,  и вызывать снижение консистенции смазки, ее вымывание, а также коррозию металлических поверхностей. Такие условия работы оборудования требуют применения специальных консистентных смазок с высоким уровнем эксплуатационных свойств.

условия работы подшипниковых узлов

Рис. 1. Характерные условия работы подшипниковых узлов рабочих валков стана горячего проката. Высокая температура, вода.

Производители металлургического оборудования обычно указывают рекомендуемые консистентные смазки в картах смазках. Крупнейшие производители, такие DANIELI, SMS DEMAG, MORGOIL, разрабатывают собственные спецификации для масел и смазок, для того чтобы они гарантированно обеспечивали правильную и надежную работу оборудования. Однако когда речь идет о неновом оборудовании, в том числе, зарубежном, указанные в инструкциях по эксплуатации смазочные материалы могут быть сняты с производства или просто устареть. В таких случаях единственно правильным решением является выбор консистентной смазки исходя из условий работы оборудования и расчета основных характеристик по методикам производителей подшипников.

Испытание консистентной смазки CERAN на Челябинском металлургическом комбинате

Технический персонал Прокатного цеха № 1 Челябинского металлургического комбината (МЕЧЕЛ) столкнулся с проблемой регулярного аварийного выхода из строя подшипников рабочих валков прокатного Стана 300-2 производства DEMAG. Нередко поломка подшипника приводила к повреждению самого рабочего валка и оказывала серьезную нагрузку на элементы привода – редуктора, шестеренные клети и электродвигатели. Высокий расход подшипников и трудозатраты на ремонт, аварийные простои стана приводили к недовыпуску продукции и снижению эффективности работы стана.

С целью решения имеющихся в цеху проблем технические специалисты ООО «ТОТАЛ ВОСТОК» были приглашены на комбинат для проведения технического аудита цеха и изучения условий работы оборудования. По результатам аудита были проанализированы возможные причины аварийных выходов из строя подшипников. Наличие обильных следов коррозии на поверхностях трения говорило о недостаточном уровне антикоррозионных свойств применяемой консистентной смазки СМ-1. Характерные симптомы усталостно-коррозионного изнашивания, наличие питтинга, высокая степень износа дорожек и тел качения указывали на несоответствующий условиям работы уровень противоизносных и противозадирных свойств смазки.

Для решения этой проблемы техническим отделом ООО «ТОТАЛ ВОСТОК» была выбрана и предложена консистентная смазка с более высоким уровнем свойств. Принимая во внимание условия работы оборудования, характеристики подшипников, нагрузки и температуры, а также на основании имеющегося положительного опыта применения в Западной Европе (ARCELOR MITTAL, Румыния) и в России (ММК, Северсталь), выбор пал на высокотемпературную водостойкую консистентную смазку на основе комплексного сульфоната кальция - CERAN WR 2. Линейка смазок CERAN была разработана французской компанией TOTAL LUBRIFIANTS S.A. специально для металлургической промышленности, с учетом специфических требований отрасли и условий работы оборудования.

Выбор вязкости базового масла консистентной смазки производился на основании технического расчета, выбор загустителя обусловлен условиями работы оборудования.

Особенностью консистентных смазок CERAN является применение комплексного сульфоната кальция в качестве загустителя, что придает смазкам уникальную стойкость к действию воды, а также высокий уровень антикоррозионных, противоизносных и противозадирных свойств.

Высокая механическая стабильность консистентной смазки, в том числе в присутствии воды, позволяет смазке удерживаться в узле трения, а физическое взаимодействие молекул загустителя с молекулами воды, вызывающее увеличение объема смазки, ее расширение, приводит к самоуплотнению подшипника и снижению количества попадающих в него воды и окалины.

Методика испытаний консистентных смазок

С целью подтверждения вышеуказанных свойств, а также для оценки работоспособности консистентной смазки CERAN WR 2 в подшипниковых опорах рабочих валков Стана 300-2, специалистами Прокатного цеха № 1 Челябинского металлургического комбината в тесном сотрудничестве с  техническим отделом ООО «ТОТАЛ ВОСТОК» были проведены сравнительные испытания смазок.

Для испытаний были выбраны подшипниковые опоры соседних чистовых клетей Стана со схожим режимом работы. Было принято решение заложить испытываемые консистентные смазки СМ-1 и TOTAL CERAN WR 2 в новые подшипники производства ОАО «Самарский подшипниковый завод» для объективной оценки состояния поверхностей трения подшипников после завершения испытаний.

В процессе испытаний консистентная смазка подавалась в узлы трения независимыми централизованными системами. После достижения подшипниками наработки в 30 тыс.т. стали были произведены демонтаж рабочих валков, их разборка и оценка состояния подшипников и смазки.

Состояние подшипников, отработавших на смазках СМ-1 и CERAN WR 2, отражено на Рисунке 2.

состояние подшипников

Рис.2. Состояние подшипников

Проведенные промышленные испытания продемонстрировали преимущества водостойкой высокотемпературной консистентной смазки TOTAL CERAN WR 2 по сравнению с применяемой в настоящий момент смазкой СМ-1. Обладая более высоким уровнем противоизносных и антикоррозионных свойств, а также уникальной стойкостью к действию воды, попадающей в подшипниковые узлы, консистентная смазка TOTAL CERAN WR 2 обеспечивала надежную и безотказную работу подшипниковых узлов, сохранив их ресурс и повысив износостойкость. Как следствие, после проката 30 тыс. тонн стали подшипники, работавшие на смазке СМ-1, не годятся для дальнейшей эксплуатации, тогда как отработавшие на смазке TOTAL CERAN WR 2 подшипники способны работать дальше и обеспечить прокатку еще как минимум 30 тыс. тонн стали.

Экономика

Теперь ответим на главный вопрос. Как технические преимущества специальной консистентной смазки TOTAL CERAN WR 2 воплащаются во вполне реальную экономию средств.

Благодаря экспериментальным данным полученным в ходе испытаний, мы выяснили, что применение смазки TOTAL CERAN WR 2 в подшипниковых опорах прокатного Стана 300-2, позволит:

1. Повысить износостойкость и надежность работы подшипниковых опор, и, как следствие, надежность работы Стана, сократив:
    - затраты на приобретение подшипников.
    - количество выходов из строя рабочих валков.

2. Снизить ударные нагрузки, оказываемые на другие узлы и агрегаты прокатного стана (в частности, шестеренные клети и электродвигатели), возникающие при поломке подшипниковых опор, и тем самым продлить их ресурс.

3. Сократить количество простоев, связанных с аварийными выходами из строя подшипниковых опор и перевалками и, как следствие, повысить количество прокатываемой стали. Сократить время на обслуживание подшипниковых опор и освободить время для проведения других работ в цеху.

В сухом остатке получаем, что все затраты на которые влияет смазочные материал можно поделить на следующие:

1. Издержки, связанные с ремонтами и аварийными простоями Стана 300-2
Аварийные остановки стана, приводят не только к трудовым, материальным затратам, но и к простою оборудования, что в свою очередь ведет к недовыпуску продукции. Приняв, согласно оценке состояния узлов трения, что количество аварийных выходов сократится в два раза, мы получаем кратное сокращение количества аварийных перевалок. Зная производительность стана, легко определить, что применение более эффективной консистентной смазки позволит выпустить дополнительно более 1100 Т/год сортового проката. Что составит более 800 000 $ дополнительной выручки соответственно.

2. Выходы из строя подшипниковых узлов, по причине интенсивного изнашивания, а также сопряженных с ними валков. 
Предположив продление ресурса подшипника, мы получаем соответствующее снижение затрат на ремонт. Однако, необходимо принять во внимание, что стоимость более сложной с точки зрения состава и технологии производства консистентной смазки многократно выше. За счет снижения затрат на подшипники и валки, приняв, что цена смазки СМ-1 даже в пять раз ниже, мы, получаем экономию в ~ 70 000$, без учета сокращения расхода смазки.

3. Сокращение расхода консистентной смазки.
Опыт применения смазок CERAN, показывает, что благодаря высокой стойкости к вымыванию водой , смазка заметно дольше удерживается в подшипнике, соответственно пропадает необходимость в подаче больших объемов в подшипник.

Kак правило, при переходе с консистентных смазок загущенных литиевым или комплексным литиевым мылом удается добиться сокращения расхода смазки от 2-ух до 4-ех раз (Рисунок 3). Однако, сокращение расхода должно быть обоснованным, мероприятия по достижению оптимального интервала прокачки, проводиться при должном техническом надзоре.

Расход консистентной смазки

Рисунок 3. Расход консистентной смазки на стане горячего проката. В 1991 году был осуществлен переход на CERAN. Предприятие SIDMAR, ArcelorMittal (г. Гент, Бельгия)

Выводы

Проведенные сравнительные эксплуатационные испытания консистентной смазки TOTAL CERAN WR 2 длились более двух месяцев и были бы не возможны без профессиональной помощи, содействия и искреннего желания сотрудников Цеха Технического Обслуживания №1 и Листопрокатного Цеха №1 сократить количество аварий, за счет повышения износостойкости пар трения, а главное повысить эффективность труда и Цеха в целом.

Применение высокоэффективного смазочного материала позволяет значительно сократить издержки на приобретение консистентной смазки за счет снижения их расхода. Наиболее значимый экономический эффект от применения специальных консистентных смазок достигается за счет сокращения простоев оборудования, связанных с техническим обслуживанием и незапланированным аварийным выходом из строя пар трения. При переходе на специальную высокотемпературную водостойкую смазку TOTAL CERAN WR 2, даже при существенной разнице в цене продуктов, удается достичь значительного экономического эффекта за счет снижения расхода подшипников качения.

X

Продолжая навигацию по сайту, Вы соглашаетесь с использованием временных файлов cookies, в частности, для отслеживания статистики посещений с целью оптимизации функционирования сайта.

Дополнительная информация / настройка cookies