王二林①　張愛東　吳建海

（北京首鋼股份有限公司煉鐵作業(yè)部，河北唐山　064400）

摘　要：燒結(jié)機(jī)是鋼鐵行業(yè)重要的工藝設(shè)備。對(duì)燒結(jié)機(jī)臺(tái)車輪掉落的原因進(jìn)行了分析，并介紹了燒燒結(jié)產(chǎn)線對(duì)臺(tái)車輪掉落問題改進(jìn)措施，并重點(diǎn)闡述了一種改進(jìn)后的臺(tái)車輪結(jié)構(gòu)。該兩條產(chǎn)線自實(shí)施相關(guān)措施后，已成功杜絕臺(tái)車輪掉落，為燒結(jié)同行業(yè)解決臺(tái)車輪掉落問題提供了參考。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)機(jī)；臺(tái)車

１　前言

燒結(jié)機(jī)是鋼鐵行業(yè)中燒結(jié)工序必備的大型設(shè)備。燒結(jié)機(jī)因工藝重要性，它的運(yùn)行穩(wěn)定性直接關(guān)乎整個(gè)燒結(jié)流程的作業(yè)率。不同規(guī)格的燒結(jié)機(jī)臺(tái)車數(shù)量雖然不等，但每臺(tái)燒結(jié)機(jī)的臺(tái)車輪數(shù)量都相對(duì)較多。以北京首鋼股份有限公司二燒、三燒燒結(jié)產(chǎn)線的360m²燒結(jié)機(jī)為例，該燒結(jié)機(jī)采用的臺(tái)車規(guī)格為4.5×1.5m，燒結(jié)機(jī)共有140塊臺(tái)車，每個(gè)臺(tái)車有4個(gè)臺(tái)車輪，合計(jì)560個(gè)臺(tái)車輪。因燒結(jié)機(jī)臺(tái)車數(shù)量多，且燒結(jié)機(jī)工作環(huán)境相對(duì)惡劣，臺(tái)車輪工作溫度可達(dá)60℃～110℃，所以臺(tái)車輪在運(yùn)行過程中出現(xiàn)掉落也是燒結(jié)行業(yè)普遍存在的問題［1］。

2　原因分析

燒結(jié)機(jī)臺(tái)車分別臺(tái)車體、臺(tái)車欄板、臺(tái)車蓖條、臺(tái)車輪軸、臺(tái)車輪等部件組成。臺(tái)車輪安裝在臺(tái)車輪軸上，臺(tái)車輪軸安裝在臺(tái)車體上。每個(gè)臺(tái)車分別裝有四個(gè)臺(tái)車輪用以支撐臺(tái)車在燒結(jié)機(jī)軌道和滑道上運(yùn)轉(zhuǎn)，燒結(jié)機(jī)臺(tái)車體主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

通過對(duì)掉落的臺(tái)車輪進(jìn)行解體分析，臺(tái)車輪內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。經(jīng)分析歸納，燒結(jié)機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)臺(tái)車輪掉落的出現(xiàn)原因有以下幾個(gè)方面。

2.1軸承潤滑不良或老化

燒結(jié)機(jī)臺(tái)車輪由于工作環(huán)境溫度高達(dá)60℃～110℃，對(duì)潤滑的需求相對(duì)較高。由于燒結(jié)機(jī)作業(yè)率高、停機(jī)檢修時(shí)間較短，且臺(tái)車輪數(shù)量較多，停機(jī)時(shí)間難以對(duì)全部臺(tái)車輪進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)的潤滑。

臺(tái)車輪軸承由于工作環(huán)境溫度高、潤滑難度大、容易造成軸承滾動(dòng)體磨損老化，軸承失效后會(huì)出現(xiàn)臺(tái)車輪擺動(dòng)［2］。在燒結(jié)機(jī)臺(tái)車向前運(yùn)行過程中，臺(tái)車輪擺動(dòng)造成內(nèi)部軸承軸向受力。臺(tái)車輪內(nèi)部設(shè)置的軸向止擋裝置—鎖緊螺母由于收到故障軸承的作用容易出現(xiàn)鎖緊螺母松動(dòng)或螺紋損壞的問題，當(dāng)鎖緊螺母損壞后止擋墊圈難以阻擋臺(tái)車輪軸向竄動(dòng)，從而出現(xiàn)臺(tái)車輪掉落。

2.2燒結(jié)機(jī)跑偏

燒結(jié)機(jī)臺(tái)車輪主要承受軌道和彎道的支撐力。理想運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，臺(tái)車輪在軌道上直線向前運(yùn)動(dòng)。在實(shí)際工作中，臺(tái)車輪相對(duì)復(fù)雜，軌道灰塵、物料等夾雜在運(yùn)動(dòng)副之間，發(fā)生磨粒磨損加劇車輪磨損造成臺(tái)車輪外緣磨損。燒結(jié)機(jī)臺(tái)車跑偏，造成臺(tái)車輪在向前運(yùn)動(dòng)過程中臺(tái)車輪外沿與軌道發(fā)生擠蹭，長期運(yùn)行會(huì)造成軸承損壞、進(jìn)而造成臺(tái)車輪脫落。

3　故障危害及處理

3.1燒結(jié)機(jī)臺(tái)車輪掉落處理方式

由于燒結(jié)機(jī)為連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，燒結(jié)機(jī)臺(tái)車輪掉落后一般采用更換故障臺(tái)車的方式進(jìn)行處理。在更換臺(tái)車時(shí)，需要先停止在故障臺(tái)車上布料，待故障臺(tái)車運(yùn)轉(zhuǎn)至燒結(jié)機(jī)機(jī)尾后將故障臺(tái)車吊出進(jìn)行更換［3］。

3.2燒結(jié)機(jī)臺(tái)車輪掉落危害

在更換臺(tái)車時(shí)，由于先停止在故障臺(tái)車上布料，當(dāng)故障臺(tái)車在燒結(jié)機(jī)機(jī)頭運(yùn)轉(zhuǎn)至機(jī)尾過程中就會(huì)造成大量的漏風(fēng)，影響燒結(jié)機(jī)產(chǎn)量。在機(jī)尾更換故障臺(tái)車，時(shí)間大概需要8～10分鐘。以360m²燒結(jié)機(jī)為例，每次更換一塊故障臺(tái)車大概損失200t燒結(jié)礦產(chǎn)量。

由于臺(tái)車在運(yùn)行過程中布滿上層、下層軌道，機(jī)頭、機(jī)尾彎道。正常情況下如臺(tái)車掉落一個(gè)車輪，只要該臺(tái)車仍在上層、或下層軌道上運(yùn)行，由于該臺(tái)車受前后兩塊臺(tái)車的擠壓，該臺(tái)車仍可軌道上直線運(yùn)動(dòng)，不會(huì)影響燒結(jié)機(jī)運(yùn)行。

以臺(tái)車體為研究對(duì)象，如圖3所示正常在上層軌道運(yùn)行的臺(tái)車收到后部臺(tái)車的推力F以及前部臺(tái)車與軌道摩擦力形成的反向推力Nf，臺(tái)車自身重力W，軌道對(duì)其車輪A、B支撐力NA、NB，臺(tái)車處于平衡狀態(tài)，故可正常向前運(yùn)動(dòng)。

如果臺(tái)車輪B出現(xiàn)掉落，則其受力情況如圖4所示。臺(tái)車收到后部臺(tái)車的推力F以及前部臺(tái)車與軌道摩擦力形成的反向推力Nf，臺(tái)車自身重力W，軌道對(duì)其車輪A支撐力NA。由于臺(tái)車輪B出現(xiàn)掉落，故軌道不再提供支撐力NB。臺(tái)車體出現(xiàn)以A點(diǎn)為圓心向前傾斜的趨勢，此時(shí)前部臺(tái)車欄板會(huì)提供反向推力N欄板。臺(tái)車體仍會(huì)達(dá)到新的平衡狀態(tài)，故可繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，不會(huì)出現(xiàn)脫軌的問題。

如果故障臺(tái)車經(jīng)過機(jī)頭、機(jī)尾彎道時(shí)，臺(tái)車體不再處于互相擠壓的狀態(tài)。后部臺(tái)車不再提供反向推力N欄板，則容易出現(xiàn)臺(tái)車體傾斜，從而發(fā)生臺(tái)車體頂壞彎道等大型故障。

４　改進(jìn)

通過對(duì)燒結(jié)機(jī)臺(tái)車輪掉落原因及危害進(jìn)行分析，對(duì)臺(tái)車輪掉落問題可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)：

4.1改善臺(tái)車輪潤滑

由于臺(tái)車輪長期在高溫、粉塵狀態(tài)下工作，對(duì)于潤滑需求相對(duì)較好。如果僅靠停機(jī)檢修時(shí)進(jìn)行潤滑，難以對(duì)所有臺(tái)車輪實(shí)施潤滑。針對(duì)這種情況，需要在燒結(jié)機(jī)臺(tái)車運(yùn)轉(zhuǎn)過程中實(shí)施潤滑。目前國內(nèi)部分燒結(jié)產(chǎn)線正在研討機(jī)器人在燒結(jié)機(jī)運(yùn)行過程中實(shí)施臺(tái)車輪自動(dòng)潤滑。由于機(jī)器人成本相對(duì)較高，該技術(shù)尚在探索階段。在現(xiàn)階段，可在燒結(jié)機(jī)下層軌道設(shè)置固定潤滑點(diǎn)，人工使用電動(dòng)潤滑泵進(jìn)行半機(jī)械化進(jìn)行潤滑。

4.2調(diào)整燒結(jié)機(jī)跑偏

燒結(jié)機(jī)跑偏的原因有多種，如齒板磨損、軌道移位、星輪不正等，我們可以調(diào)整燒結(jié)機(jī)主星輪對(duì)燒結(jié)機(jī)上層臺(tái)車跑偏進(jìn)行處理，調(diào)整機(jī)尾彎道對(duì)燒結(jié)機(jī)下層臺(tái)車跑偏進(jìn)行處理；使燒結(jié)機(jī)處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)運(yùn)行［4］。

4.3改進(jìn)臺(tái)車輪結(jié)構(gòu)

通過對(duì)臺(tái)車輪掉落過程進(jìn)行分析，我們得知當(dāng)臺(tái)車輪內(nèi)部軸承損壞后并不會(huì)直接導(dǎo)致臺(tái)車輪掉落。只有當(dāng)臺(tái)車輪故障軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中造成鎖母螺母損壞后，臺(tái)車輪才會(huì)出現(xiàn)掉落。我們可以對(duì)臺(tái)車輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，將臺(tái)車輪軸向鎖緊裝置移至臺(tái)車輪外部。這樣就能達(dá)到故障軸承不與鎖緊裝置發(fā)生相互作用，從而實(shí)現(xiàn)即便臺(tái)車輪軸承出現(xiàn)損壞，臺(tái)車輪也不會(huì)發(fā)生掉落的問題。按照此方案我們設(shè)計(jì)了改進(jìn)后的臺(tái)車輪，如圖5所示。

該改進(jìn)后的車輪將原端蓋分為兩個(gè)部分，一部分為環(huán)形的透蓋用于壓緊軸承的外套、另一部分為圓形壓蓋用于壓緊軸承的內(nèi)套。其中透蓋使用螺栓固定在臺(tái)車輪上，壓蓋使用鎖緊螺母固定在臺(tái)車輪軸上。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中透蓋隨臺(tái)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，壓蓋固定在臺(tái)車輪軸上固定不動(dòng)。此方案較傳統(tǒng)的臺(tái)車輪，將鎖緊裝置移至臺(tái)車輪外部避免了鎖緊裝置與故障的軸承發(fā)生相互作用出現(xiàn)磨損失效的問題；可有效地實(shí)現(xiàn)即便臺(tái)車輪軸承損壞也不會(huì)出現(xiàn)臺(tái)車輪掉落的問題。

該型式臺(tái)車輪為北京首鋼股份有限公司自行設(shè)計(jì)并申請(qǐng)了專利，專利授權(quán)號(hào)為CN212806539U［5］。

該型式臺(tái)車輪并于2020年6月在二燒360m2燒結(jié)機(jī)全線投入、于2021年1月在三燒360m2燒結(jié)機(jī)全線投入，運(yùn)行至發(fā)稿為止兩條產(chǎn)線1120個(gè)臺(tái)車輪實(shí)現(xiàn)了0掉落。

4.4加裝報(bào)警裝置

通過前文所述，正常情況下臺(tái)車出現(xiàn)車輪掉落時(shí)在上層和下層軌道上仍可運(yùn)行。當(dāng)?shù)袈滠囕喌呐_(tái)車經(jīng)過燒結(jié)機(jī)彎道時(shí)，則可能發(fā)生大型故障。故如能通過加裝報(bào)警裝置實(shí)現(xiàn)臺(tái)車輪掉落后、在進(jìn)入燒結(jié)機(jī)彎道前發(fā)生報(bào)警信號(hào)，則可有效地避免大型故障的發(fā)生。該報(bào)警裝置可在臺(tái)車進(jìn)入彎道前，在臺(tái)車輪行走軌跡的側(cè)邊安裝一個(gè)接近開關(guān)。假定兩個(gè)車輪經(jīng)過接近開關(guān)，接近開關(guān)發(fā)出檢測信號(hào)的實(shí)際時(shí)間間隔為T，兩個(gè)車輪之間的距離為s，車輪運(yùn)行速度的為v。兩個(gè)相鄰的車輪通過檢測開關(guān)的理論時(shí)間為t，則t＝s／v。

當(dāng)Ｔ≥1.5t時(shí)，控制程序可判定臺(tái)車輪已經(jīng)掉落，控制程序發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)或在監(jiān)控電腦上出現(xiàn)彈窗報(bào)警、或者自動(dòng)保護(hù)停機(jī)。通過該方式可實(shí)現(xiàn)掉落車輪的燒結(jié)機(jī)臺(tái)車在進(jìn)入燒結(jié)機(jī)彎道前進(jìn)行報(bào)警，可有效地避免較大故障的發(fā)生［6］。

5　結(jié)論

由于燒結(jié)機(jī)工作環(huán)境惡劣、作業(yè)率高，且燒結(jié)機(jī)臺(tái)車輪數(shù)量多，燒結(jié)機(jī)臺(tái)車輪掉輪是燒結(jié)行業(yè)普遍面臨的問題。我們通過改進(jìn)現(xiàn)有臺(tái)車輪結(jié)構(gòu)，改善設(shè)備潤滑有效地實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)機(jī)臺(tái)車輪0掉落的目標(biāo)。通過加裝報(bào)警裝置，可實(shí)現(xiàn)掉落臺(tái)車輪的燒結(jié)機(jī)在進(jìn)入彎道前進(jìn)行報(bào)警，可有效地避免大型故障的發(fā)生。以上措施，可為同行業(yè)燒結(jié)產(chǎn)線解決燒結(jié)機(jī)臺(tái)車輪掉落問題提供有益參考。

參考文獻(xiàn)

［1］楊龍，吳洪松，楊學(xué)斌，等．燒結(jié)機(jī)臺(tái)車故障分析［J］．冶金設(shè)備，2020（06）：47－51．

［2］程明森．寶鋼燒結(jié)臺(tái)車輪給脂機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用［J］．冶金設(shè)備，2021（05）：71－74．

［3］李宏林．燒結(jié)機(jī)臺(tái)車運(yùn)行故障預(yù)防與處理［J］．冶金管理，2021（05）：50－51．

［4］王二林．360平燒結(jié)機(jī)跑偏分析與調(diào)整［C］．／／第十六屆全國大高爐煉鐵學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，2015：903－911．

［5］北京首鋼股份有限公司．一種防掉落裝置及燒結(jié)機(jī)：CN202021571195.2［P］．2021－03－26．

［6］北京首鋼股份有限公司．一種環(huán)冷機(jī)車輪掉落檢測裝置：CN202022979273．9［P］．2021－09－03．

來源：冶金信息裝備網(wǎng)

（版權(quán)歸原作者或機(jī)構(gòu)所有）