郭 峰,王景志,吳茂成
山鋼股份萊鋼煉鋼廠,山東 萊蕪 271104
煉鋼廠老區(qū)1-3號轉(zhuǎn)爐自2003年擴容改造為50t轉(zhuǎn)爐后,設(shè)備潤滑冷卻系統(tǒng)長期使用后暴露問題較多,耳軸軸承、旋轉(zhuǎn)接頭、爐帽埋管等設(shè)備多次發(fā)生故障,設(shè)備故障的頻繁發(fā)生已嚴(yán)重影響設(shè)備的作業(yè)率,不能滿足正常生產(chǎn)需要。
為降低設(shè)備故障率,提高設(shè)備作業(yè)效率,徹底解決爐傾系統(tǒng)潤滑及冷卻問題,因此引用新技術(shù)對爐傾系統(tǒng)潤滑裝置及爐體冷卻部件進行研究分析和改進。
煉鋼廠老區(qū)1-3號轉(zhuǎn)爐公稱容量為50t,單爐年產(chǎn)96萬噸;爐傾系統(tǒng)為全懸掛式減速機,傳動側(cè)耳軸軸承為剖分式,非傳動側(cè)為整體式。耳軸軸承及二次減速機軸承潤滑脂為1#極壓鋰基脂,潤滑方式為手動干油泵給油;爐帽冷卻方式為埋管式,埋管焊接在爐殼上;冷卻水管路采用串水管聯(lián)接,旋轉(zhuǎn)接頭為二通路。
隨著工藝及產(chǎn)量要求的提高,加之設(shè)備檢修周期也在不斷延長,1-3號轉(zhuǎn)爐設(shè)備保障能力受到挑戰(zhàn),暴露出冷卻系統(tǒng)故障率高、耳軸潤滑可靠性不高等一系列問題,制約生產(chǎn)順行。
1)耳軸軸承潤滑可靠性差。由于轉(zhuǎn)爐耳軸潤滑依靠人工定期打油實現(xiàn),受操作人員責(zé)任心影響較大,定量、定時不易保證,可靠性不高。2010年萊鋼3號50噸轉(zhuǎn)爐傳動側(cè)耳軸軸承損壞,導(dǎo)致了軸承磨壞耳軸的重大設(shè)備事故,給生產(chǎn)及設(shè)備維護工作造成極大損失,與耳軸的潤滑效果有密切關(guān)系;
2)耳軸旋轉(zhuǎn)接頭壽命短。旋轉(zhuǎn)接頭屬于串水管插入式相連,同軸度偏差大,設(shè)備使用壽命短,旋轉(zhuǎn)接頭屬兩通路接頭,只能將托圈水與爐帽冷卻水串聯(lián),冷卻效果不好;
3)爐體冷卻水管分布在托圈外側(cè),易被積渣擠裂,誘發(fā)設(shè)備事故。
在安裝一臺自動潤滑泵及一臺自動補脂泵。潤滑管路直接連接到各1-3號轉(zhuǎn)爐耳軸軸承座潤滑點,考慮到轉(zhuǎn)爐經(jīng)常噴濺,輻射溫度高等特點,在軸承座內(nèi)側(cè)加裝防護擋板以保護管路。
給油量及油脂的確定。轉(zhuǎn)爐低速重載運行,應(yīng)選用針入度小、粘附性好具有極壓性的潤滑脂。采用潤滑泵給油時,應(yīng)選用針入度大、泵送性好的潤滑脂;滾動摩擦選粘附性好,有足夠膠體安定性的潤滑脂,使其不易流失。通過對比日常時用的極壓鋰基脂與U1脲基脂兩種潤滑脂,從表1可以看出脲基脂更適合轉(zhuǎn)爐耳軸軸承使用,所以選用脲基脂作為潤滑脂:
表1 潤滑脂主要參數(shù)比較
軸承油量計算可根據(jù)公式:Q= c×D×B計算求得式中:c=0.00003~0.00005(潤滑系數(shù))
通過計算并對潤滑泵PLC系統(tǒng)編程,實現(xiàn)每4小時自動給油5min,每4天可對耳軸軸承內(nèi)潤滑脂更新一次,完全滿足使用要求。
現(xiàn)使用耳軸為雙向旋轉(zhuǎn)空心轉(zhuǎn)軸,如圖1所示,原設(shè)計傳動側(cè)耳軸及非傳動側(cè)耳軸內(nèi)腔孔為Φ200mm,串水管直徑為Φ64mm。
圖1 傳動側(cè)非傳動側(cè)耳軸原設(shè)計截面圖
圖2 非傳動側(cè)耳軸設(shè)計截面圖
圖3 改造后的旋轉(zhuǎn)接頭形式
改造后,耳軸與旋轉(zhuǎn)接頭的聯(lián)接方式改為目前比較成熟可靠的斷面式壓合聯(lián)接,取消了串水管,安裝更加方便,同時旋轉(zhuǎn)接頭的壽命也由原來的3-5個月提高到2年左右。耳軸與托圈水路的聯(lián)接由外部水管串接改為由耳軸內(nèi)部直接與托圈的兩個腔體聯(lián)接,實現(xiàn)托圈冷卻水無任何外露的聯(lián)接方式,徹底消除了托圈串水管被鋼渣擠斷的隱患。
耳軸安全性:
通過計算發(fā)現(xiàn)傳動側(cè)內(nèi)圓直徑與原設(shè)計相比變小,因此傳動側(cè)危險截面安全系數(shù)與原設(shè)計相比只會增大,不會減小。
非傳動側(cè)耳軸空腔直徑與原設(shè)計相比增大1.6倍,重新根據(jù)公式進行計算抗彎截面系數(shù):
原設(shè)計:
基本無明顯變化,因此重新設(shè)計的耳軸不影響設(shè)備安全運行。
圖5 冷卻水管改造后布置圖
為進一步比較增上智能潤滑系統(tǒng)后軸承的使用情況,在轉(zhuǎn)爐的同一部位、同一周期,對潤滑脂取樣進行光譜分析,油脂質(zhì)量明顯提高,軸承磨損量大大減少,軸承適用壽命延長約1/3。
自實施改造至今2年時間,旋轉(zhuǎn)接頭未出現(xiàn)損壞漏水現(xiàn)象。
實施改造后轉(zhuǎn)爐設(shè)備故障率由0.06%降低至0.01%,實施改造后未出現(xiàn)設(shè)備潤滑及冷卻故障。而2009年僅冷卻水系統(tǒng)共發(fā)生故障14次,爐帽埋管故障4次,影響正常冶煉時間106小時。
通過對煉鋼廠3座50t轉(zhuǎn)爐影響其潤滑冷卻系統(tǒng)可靠性因素的調(diào)查分析,通過重新設(shè)計潤滑系統(tǒng)、耳軸裝配及旋轉(zhuǎn)接頭,研究軸承潤滑技術(shù)、旋轉(zhuǎn)接頭工作原理及條件等對策,使轉(zhuǎn)爐潤滑冷卻系統(tǒng)可靠性大幅提高,取得了可觀的經(jīng)濟效益。50t轉(zhuǎn)爐潤滑冷卻系統(tǒng)可靠性研究與應(yīng)用,提高了設(shè)備的可靠性,有效的提高了設(shè)備作業(yè)率,降低了職工勞動強度,在同行業(yè)中具有良好的推廣意義。
[1]譚牧田.氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備.北京:機械工業(yè)出版社,1983.
[2]潘毓諄.煉鋼機械.北京鋼鐵學(xué)院冶金機械教研室.北京:冶金工業(yè)出版社,1984.