金属磨损自修复技术(ART)技术市场应用及产品简介
一、ART技术市场应用简介
(一)民用案例及用户:
●铁路运输业:
北京铁路分局、济南铁路上百台大型内燃机车经ART技术处理后,ART技术处理过的机车内燃机缸套等摩擦部件接近“零磨损”,燃油单耗平均节油率都在4%-10%左右。
2013年已在北京地铁集团1、2号线进行了ART轮轨抗磨自修复剂的实际应用,目前已使用1年,其轨侧磨损量远低于现用普通润滑剂,原无油干摩擦轨侧月磨损量约0.6-1mm,使用原润滑剂轨侧月磨损量约0.3-0.5mm,使用ART轨道抗磨自修复剂轨侧月磨损量0.1mm以下,现已经达成合作协议将为北京地铁集团全面提供ART轨道抗磨剂及自动监控喷涂系统设备。
今年已经与申能(集团)有限公司开始协商ART轨道抗磨剂及自动监控喷涂系统设备进入上海地铁的相关事宜,首先将安排进行ART轮轨抗磨自修复剂的试用。
●船舶运输业
现已经应用于上海海事局的吴淞、吴泾、洋山、兰州路、董家渡、镇江、温州、厦门等海巡船、海标船、海测船等数十台船用内燃机均取得了明显节能降耗的效果,已经列入该局每年节能减排产品的正常采购。
中国船东协会长江分会载货滚装运输专业委员组织宜昌腾龙滚装船运输有限公司2条滚装船长达8个月的ART抗磨自修复剂节能应用其节油率达8%,现已经转为应用推广阶段的前期准备。
●交通运输业
2002年4月至今,奥克摩节能减排系列产品已经在铁道部北京铁路局、济南铁路局、上海和天津海事局、上海巴士集团、北京公交总公司第七分公司、上海大众巴士公司、上海公安系统、苏州公交运输协会、新疆油田、西部钻井运输服务中心、德兴铜矿、苏州机动车排污防控中心等单位上千台公交车辆、大型测井车、奔馳沙漠运输车、电动轮载重车应用上均取得明显的显著延长发动机使用寿命1-2倍、平均汽油节油率为百公里5-10%,柴油节油率为8-15%,润滑油可延长2到4个换油周期,柴油发动机平均烟度值下降约40-60%,NO X值下降约30-70%。
上海大众无锡柴油内燃机厂自2012年起采用ART磨合剂进行磨合工艺生产的柴油4缸6缸发动机已超过50万台。
近期已与代理商淅江众云达成年销售万支以上车辆用ART产品的供货意向。
●钢铁冶金行业
自2005年至今,ART技术产品陆续在上海宝钢、宁波钢厂、包钢、武钢、重钢等近40家大中型钢铁冶金行业的冷轧带钢线轧机轴承、高线轧机轴承、无缝管轧机轴承、铝板轧机轴承得到应用,普遍取得轴承延寿1-3倍的优异节能降耗成果,其中在宝钢工况最为恶劣的高温(600-800℃)、重载荷、强冲击、低速(0.8m/ 分钟)、水淋条件下的连轧连铸弧形段输送辊上,ART轴承与日本轴承同机考核,取得同机同寿命、点蚀率低于日本轴承约35%的优异成果,也证明ART长寿命轴承完全可以替代进口轴承。另柳州钢厂冷轧机现有3套ART轴承仍在冷轧线上使用,过钢量已经超过150万吨,其寿命已经远远超过进口轴承。
●轴承制造业
在大连大连金峰轴承制造有限公司设立了ART长寿命轴承研发中心,加工生产ART轴承数千套,产值上千万(税前),以上两项使约20家冶金企业用户实现同型号吨钢轴承消耗降低50%以上的效果。
ART轴承表面处理技术已经在大连冶金轴承制造有限公司、无锡铁姆肯轴承制造有限公司、北京北轴轴承制造有限公司提到应用,其中北轴正在引进ART轴承滚动体表面处理工艺试验与验证。
●机器人制造业
2014年起,ART精密变速齿轮抗磨自修复脂已经应用于国内机器人精密变速器供应商老虎重工的新型精密齿轮总成的批量投产,有可能为20万台精密齿轮总成提供专用ART脂。
●润滑油行业
ART抗磨自修复剂及相关的抗磨润滑油品、添加剂性能的各项理化指标检测,已经由北京中国石油化工科学研究院、中国石油润滑油大连研究开发中心、中国铁道科学研究院润滑油检测中心、天津工业内燃机油品检验评定中心、中国石化武汉分公司质检中心等通过对用ART抗磨调油剂生产的各类润滑油品的检测,均确认符合国家标准规定的各理化指标,检测结果也表明ART抗磨自修复润滑油品优异的极压抗卡咬性能(PB值)超过国内外知名品牌。创新引用金属磨损自修复材料替代现有含硫、氯等抗磨添加单剂,不仅具有较润滑油更好的润滑性能,同时又将润滑油功能扩展到对金属摩擦部件的磨损进行原位动态、自适应的智能自修复,显著提高润滑油的品质和抗磨性能;
ART抗磨自修复剂及相关的抗磨润滑油品、添加剂技术成熟、工艺简单可靠、功能性强、应用覆盖广、节能降耗效果显著、产品性价比高,在低成本条件下显著提升现有润滑油品质,完全可替代任何品种的进口润滑油品及其抗磨添加剂,现已经铁路、船舶、交通运输、钢铁冶金、轴承制造、机器人制造行业得到广泛应用,已经形成年产数十吨、产值5000万元的生产能力;
此外,ART技术产品在2011年“第六届中国钢铁工业设备采购与管理论坛”和“中国钢铁设备备件零库存管
理经验交流会”上曾应邀做“替代进口的ART长寿命轴承新技术”的专题介绍,2011年中国轴承工业协会授予ART长寿命轴承技术“中国轴承行业十一五技术攻关优秀成果奖”;
2014年底,金属磨损自修复材料中的4个主要品种ART抗磨自修复剂(型号:ART-N-N1)、ART轴承表面处理剂(型号:ART-Z-N1)、ART调脂剂(型号:ART-ZCL-N0)、ART调油剂(型号:ART-N-N0)被上海市能效中心重点正式列为推荐的重点节能产品。
(二)已经取得军地用户案例:
获得军方应用案例(摘录):
●华阴靶场122榴弹炮金属磨损自修复技术摸底试验
●金属磨损自修复技术296厂弹道验证试验
●南口靶场手抗磨延寿试验发动机抗磨剂
●南京军区某师坦克发动机抗磨试验
●海军上海某基地作战舰艇内燃机抗磨延寿试验
●海军某工程大学水面大型船舶专用设备轴承抗磨延寿试验
以上试验均取得阶段性成果,正在争取尽快纳入军民融合产品的项目开发。
此项技术产品现处于减磨、抗磨、磨损自修复等表面处理技术的前沿,因核心机密保护有力、产业链条完整、工业应用先行,目前仍处于国内外领先水平。
ART技术产品制订了新的企业标准和通过了最新2008版本的ISO9001标准考核,是同类材料中极少数通过ISO9001认证的高技术产品。
北京奥克摩新技术有限公司注册于北京中关村永丰国家新材料基地科技企业加速器,是一家集科、工、贸于一体的合资企业,投资总额1750万元,拥有职工58人,建有年产数十吨ART微纳米粉体材料、数百吨ART系列产品以及年产值上亿的生产能力,具有北京质监局最新审批的2014版企业产品标准,并取得IEO9011(第8版)国际质量体系的认证。
ART技术及市场应用更多有关情况详见附件一:金属磨损自修复技术文集(另提供)
二、项目市场应用范围、分类及市场效益
(一)本项目市场应用范围:
本项目技术产品可在以下各类机械设备和所有铁基金属摩擦部件上应用:
1、各型内燃机(铁路机车、船舶、发电机组、乘用车、运输车、特种载重车辆等):
金属磨损自修复材料产品中的ART抗磨自修复剂、ART调油剂等型号产品可恢复、提高和平衡缸压,增强和保持动力性能,节燃油8-15%、节润滑油100-500%,降低震动噪音5-10%,减少尾气有害排放如一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)等10-50%,延长润滑油使用周期4-5倍,无油干摩擦条件下仍可保护发动机;
2、各型压缩机、液压机、风机、电机、变速机构、轧机轴承:
金属磨损自修复材料产品中的ART抗磨自修复剂、ART调脂剂、ART调油剂等型号产品可提高压缩机单位耗电的产气量,延长液压部件的使用寿命,节约压缩机、液压机、风机、电机、齿轮箱的耗电量,延长电机轴承、轧机轴承和变速机构各齿轮轴承的使用寿命和抗点蚀能力;优化摩擦件在运行过程中的配合间隙,降低摩擦部件运行中的摩擦系数,减少和延缓因磨损产生的渗漏,减震降噪等等。
3、装备制造业中的主要摩擦部件:
●各型变速机构、传动装置;
●各型轴承(如冶金轧机轴承等)、工业链条、齿轮;
●机床导轨、、各型钻具、刀韧具等;
金属磨损自修复材料产品中的ART表面处理剂处理后的上述各部件,即可成为大幅度提高表面硬度、表面光洁度和抗腐蚀能力的ART长寿命摩擦部件(即具备磨损自修复功能的抗磨件),安装到上述各类机电设备中即可实现上述各种节能降耗效果;如果配合采用ART抗磨自修复剂进行维护运行,其效果将更为显著和持久。
4、润滑油行业中各类抗磨润滑油/脂添加剂:
将ART调油(脂)产品按5-10的添加比例,按严格的ART技术分散均质工艺,将普通车用、船用以及工业润滑油升级为具有减磨、抗磨及磨损自修复功能的中高端抗磨润滑油。
(二)ART产品分类、市场用户范围及经济效益:
1、ART产品分类:
ART各类产品均由ART微纳米粉体材料作为基础原料,并采用特殊工艺制备生产的,其主要分类为:
●ART抗磨自修复剂:按比例添直接加于摩擦设备中的润滑油使其具备抗磨修复功能,该型产品利用先进的纳米技术和乳化技术,将ART粉体与各种润滑油介质进行分散、均质和悬浮,制备成为长期悬浮于
润滑介质中的油溶剂型,可以克服目前同类产品的粉体沉淀和板结现像,提高ART保护层生成速度,延长产品的存储周期,现已大量应用于北京和济南铁路机车、上海海事船舶、上海北京公交巴士车辆和摩托车的各型内燃机、发动机的抗磨节能产品市场,其中ART磨合剂已经为锡柴作为其出厂主力柴油机(4-6缸)磨合工艺的必备产品,自2012年以来经ART磨合工艺出厂的发动机已达上百万台。
●ART抗磨自修复油脂产品:按比例添加于血类工业润滑脂使其具备抗磨修复功能,该型产品是采用润滑油脂调兑工艺与ART粉体材料混合搅拌后制备成的脂剂型产品,适应于使用润滑油脂的各种工业链条、轴承、电泵等润滑部位,用于替代传统的润滑油脂,提高部件寿命、减低振动噪音和节约能源,现已大量应用在各类工业轴承如宝钢、包钢等数十家热轧带钢线轧辊、输送辊轴承及电机轴承
●ART浓缩剂型产品(也称ART调油/脂剂):该产品将ART粉体材料与分散介质、增稠剂制备工艺结合,供适应内燃机缸体内部磨损部位的强力修复,也可用于快速稀释制备成各种ART抗磨修复润滑油或润滑脂,主要用于对柴油发动机厂调兑磨合剂,对各种车辆、工程机械和传动设备进行野外或现场ART调兑、加注和处理。现已经应用于锡柴发动机磨合工艺以及公交运输行业的集客户。
●ART抗磨自修复涂剂产品:该产品利用先进的高剪切均质分散技术,将ART粉体与特殊配制的粘接介质进行调兑、分散、均质,适应铁路道轨、机床导轨、大尺寸工业冶金轴承及齿轮磨擦副等干摩擦条件下的抗磨修复市场需求,可以明显延长铁路弯道路轨的抗磨延寿,现已应用于北京地铁集团2号线2个弯道路段。
●ART表面预处理剂产品:该产品需要与ART表面预处理专用设备对摩擦部件进行表面预处理,适应于工业轴承、链条等摩擦部件的抗磨预处理加工,应用ART技术可以使工业轴承、链条等摩擦部件预先生成ART保护层,安装到位后加以ART润滑油、脂的润滑条件,达到摩擦部件的自适应、自强化、自补偿、自愈合抗磨功效,现已经为大连金峰轴承制造有限公司采用生产ART冶金轴承其产值已达上千万。
●ART预处理摩擦部件产品:采用特殊ART表面处理工艺及处理材料,直接生产制造出具有抗磨自修复性能的ART长寿命轴承、ART长寿命齿轮、ART长寿命链条产品供应市场用户。
其中重点产品是ART抗磨自修复剂及高精度、长寿命IE4新能效电机ART轴承,其中IE4新能效电机ART轴承采用ART表面处理工艺及表面处理剂对IE4电机成品轴承表面进行强化处理后延长原轴承使用寿命2-3倍,提高精度、降低噪音。轴承散件表面处理工艺通常分为轴承滚动体及内外圈的ART表面处理其中轴承散件ART表面处理,其中轴承滚动体的最佳处理方法是在滚动体最后精磨工序时,将磨合液更换为ART磨合液,在原工序工位上进行12-24小时的精磨合,使滚动体表面生成ART 保护层,具备高表面光洁度、高硬度的滚动体,轴承内外圈则采用轴承光饰机,投放专用ART表面处理液进行定时定速振动光饰,使内外圈形成ART保护层,将处理后的ART散件进行合套后封ART脂即成为ART轴承成品。合套轴承的ART表面处理则将合套后的轴承在专用ART表面处理设备中进行12-24小时的加载磨合,使其摩擦表面形成有效的ART保护层,成为ART轴承成品。
2、ART产品市场用户范围及经济效益:
ART产品分类中ART抗磨自修复剂、ART抗磨自修复油脂、ART抗磨自修复涂剂是利用润滑油作载体,将ART抗磨自修复材料带入各类设备的摩擦部件表面,在设备工况条件下实现减磨、抗磨和磨损自修复,达到节能减排降耗效果,主要应用于铁路、船舶、车辆、机械的各型内燃发动机和磨擦磨损部件的节燃油润滑油、减少排放、发动机延寿增效,应用于柴油发动机出厂磨合工艺以保护发动机。此类产品市场范围相当广泛,其经济效益巨大。
ART浓缩剂型产品是作为润滑油品的抗磨添加剂,进入润滑油生产供应商市场。目前全国润滑油抗磨添加剂市场约99%以上作为润滑油原料由润滑油厂商向添加剂厂商购买后在厂内生产各种抗磨润滑油进入润滑油市场;仅有不到1%作为各类新型抗磨剂产品直接在市场销售。今后润滑油抗磨添加剂的发展趋势是传统抗磨添加剂(如硫、磷、氯等)原料将逐步被各种新型抗磨修复原料取代,而抗磨润滑油部份市场也将被抗磨修复剂成品逐步占据。原因一是新型抗磨修复材料可简化润滑油生产工艺并提高其抗磨效果,二是抗磨剂成品在润滑油市场上抗磨修复效果远大于现有的抗磨润滑油,因此新型抗磨添加剂市场潜力巨大。
目前中国是中国已经成为全球第三大润滑油消费国,据国家统计局发布的数据,2016年1至11月,国内润滑油生产量累计为6百万吨,如果按添加剂的类型分,润滑油生产中抗磨剂约占11%,其它例如清净剂/分散剂/粘度指数改进剂等合计占89%。未来3年全国全行业销售规模如以润滑油年产量以530万吨润滑油为基础,取年平均增长率5%、抗磨剂年添加量占润滑油比例取10%,润滑油抗磨添加剂平均年添加
量将达60万吨,按全国平均水平每吨销售价格5万元为测算依据,将有约300亿
庞大的抗磨添加剂市场。
如ART作为新型抗磨自修复剂进入抗磨添加剂以及抗磨润滑油的高端市场,按5‰的添加量,每公斤抗磨自修复剂市场销售价格如控制在2000元,每处理1吨高端ART抗磨润滑油的市场销售价格可达1万元,既便仅占据1%的高端润滑油市场份额即1.5万吨左右,也将会形成近1.5亿的市场效益。
ART表面预处理剂产品、ART预处理摩擦部件产品则是利用ART表面预处理剂产品并采用特殊的ART表面处理工艺及ART表面处理专用设备对轴承、齿轮、链条等摩擦部件进行ART表面预处理,使其成为长寿命摩擦部件产品,大幅度提高摩擦部件的附加值。如与大连金峰轴承公司联合成立的ART 长寿命轴承开发中心,安装了我国第一条ART长寿命轴承表面处理专机,具备年处理大型冶金轴承上万套、产值达上亿的生产能力。
这2 类产品主要是在制造业中争取摩擦部件产品市场:
以轴承市场为例,经过ART技术预处理后的各型轴承,其寿命可提高几倍或十倍以上。而我国长寿命、高性能轴承的市场需求量巨大。高速铁路客车及货车轴承、轧钢机械冶金轧辊及轴承、冶金矿山机械轴承、高速纺织机械轴承等,由于寿命或性能满足不了使用要求,每年需大量从国外进口。
如轧钢机械冶金轧辊及轴承,包钢一条热轧带钢生产线每年因磨损需要修复的轧辊和轴承数以千计,报废轧辊及轴承价值约数亿元,每年需要进口轴承数千万元。运用ART表面预处理技术可延长国产轴承冶金轴承寿命1-2倍,替代进口轴承每年可节省费用数百万元。
以齿轮市场为例,机器人产业迅猛发展带动精密齿轮的市场需求日益增长,本项目已经为全国精密齿轮主要供应商老虎集团提供了新型精密变速齿轮,台架验证表明经ART表面预处理后精度提高、噪音降低,现已经小批量订购ART高精度齿轮表面处理剂。
以链条市场为例,如石油滚子链条主要用于油田野外钻机的主要传动装置,是工作环境最恶劣、磨损最为严重的部件,而经ART技术处理后的石油链条其寿命可延长2-3倍。椐初步统计,我国目前有75000多口机械采油井,每年大约以5000口井左右速度在新增加和转换。每口油井配有近百米的滚子链,据此石油滚子链将有近750万米需要进行延寿处理,如用ART技术处理成为ART链条,也会形成数千万市场效益,目前已经与江淅一带全国最具实力的链条供应商洽谈ART链条的产业合作。
以上仅从ART产品应用范围的几个典型应用案例中可预测ART表面处理市场潜力巨大。
(三)国内市场竞争情况
目前市场抗磨添加剂产品种类繁多,竞争较为激烈。但除摩圣、安耐驰、哈多、金枫、金霸等少数产品
供应商称其产品具有磨损自修复功能外,其它抗磨剂产品基本都是属于润滑油极压材料生产的减磨抗磨产品,没有对摩擦磨损表面有改性及磨损修复功能。但所有自称具有磨损自修复功能的产品或厂家没有一家具有ART技术及产品的以下综合优势:
1、国内唯一获得国家级鉴定以及通过十几项国家级权威检测机构证明具有减磨、抗磨及磨损自修复三位一体的的节能新产品,经国家级检测机构确认可在摩擦磨损表面形成物理性能优异的ART保护层;
2、填补抗磨添加剂材料用于摩擦部件制造时的表面强化处理的空白,ART表面预处理技术可以同时复盖轴承、链条、齿轮、轮轨、刀韧具等金属摩擦部件的表面预处理应用市场,但其它竞争对手的技术产品没有一家可以进入这一市场;
3、拥有ART微纳米粉体制备技术,已经初步形成年产数十吨、产值上亿的ART系列产品生产基地并通过ISO9001(2008最新版本)国际质量认证,可以支撑数十亿的抗磨产品市场;
北京奥克摩新技术有限公司
2018年3月