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        延長鐵水罐及鋼包耳軸使用壽命的制作方法

        2014-12-02 01:39:26鄭蕾
        機(jī)械工程師 2014年8期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)

        鄭蕾

        (萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司 檢修中心,山東 萊蕪 271104)

        0 引言

        鋼包、鐵水罐屬盛鋼類產(chǎn)品,是鋼鐵生產(chǎn)如企業(yè)煉鋼廠、煉鐵廠等熱線生產(chǎn)所用的裝載、運(yùn)輸鋼水和鐵水的設(shè)備。耳軸是起吊鋼包(鐵水罐)的部件,承載著整個鋼包和鋼水的重量并且在高溫下作業(yè),因此耳軸是整個鋼包構(gòu)造中的關(guān)鍵部件,它直接影響著整套設(shè)備的安全。在生產(chǎn)實(shí)踐中,鋼包經(jīng)常因?yàn)殇撍w濺、吊鉤撞擊、頻繁接觸、擠壓對耳軸造成磨損,影響耳軸的使用壽命,其更換困難且成本較高,導(dǎo)致整個鋼包的大修,帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。我們在制作鋼包耳軸過程中采取了一系列的工藝措施,可以在保證耳軸的使用性能的前提下,延長其使用壽命。

        1 耳軸材質(zhì)選用

        鋼包(鐵水罐)耳軸承重量大,需要較高的安全性;耳軸與包體之間有一定量的焊接,需要具備較好的焊接性能;鋼包工作環(huán)境惡劣,處于高溫作業(yè)?;谝陨蠋c(diǎn)考慮,耳軸一般情況下由鍛制而成,材料可選用35CrMo 合金結(jié)構(gòu)鋼,該材料具有很高的靜力強(qiáng)度、沖擊韌性及抗疲勞極限,淬透性比40Cr 高,高溫下有高的蠕變強(qiáng)度與持久強(qiáng)度,長期工作溫度可達(dá)500℃。該材質(zhì)熱強(qiáng)度較高,淬透性較好,在520℃以下有較好的熱強(qiáng)性,無回火脆性,焊接性相當(dāng)好,形成冷裂的傾向很小,可切削性極好。鍛造后,精加工前應(yīng)該做調(diào)質(zhì)處理,處理過后其硬度在220~260 HBW 之間,其綜合性能滿足生產(chǎn)需求。

        2 耳軸的結(jié)構(gòu)

        耳軸的制作首先應(yīng)考慮安全因素,其次由于大批量的使用,還需考慮其經(jīng)濟(jì)適用性。鑒于此,我們對目前國內(nèi)盛鋼容器的耳軸結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。大多數(shù)采用耳軸塊為鑄件,耳軸為鍛件,耳軸與耳軸塊焊接,耳軸塊與鋼包體焊接。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是耳軸為小型鍛件,易加工。耳軸塊為鑄鋼件,成本低。缺點(diǎn)是耳軸與耳軸塊之間為過盈配合才能夠達(dá)到安全使用的效果,此裝配工藝較難控制。該結(jié)構(gòu)適用于各種類型的盛鋼類容器。

        3 耳軸耐磨套

        由于耳軸的使用壽命直接影響鋼包(鐵水罐)的使用壽命,耳軸的更換也非常不易,所以在耳軸上增加耐磨套可以有效防止因鋼水飛濺、吊鉤撞擊、磨損等原因損壞鋼包耳軸。在以往的生產(chǎn)當(dāng)中軸端擋板圓環(huán)形,與耳軸一般采用焊接形式連接。此結(jié)構(gòu)簡單易實(shí)施,但焊接應(yīng)力對耳軸本體有所傷害,且耳軸耐磨套無法進(jìn)行更換。為達(dá)到上述目的,設(shè)計了一種延長鋼包耳軸使用壽命的軸端擋板組合裝置(如圖1 所示)。

        該裝置包括第一軸端擋板、第二軸端擋板和軸套。在耳軸上加工兩處長槽,定位軸端擋板,防止軸端擋板轉(zhuǎn)動。

        將原來圓環(huán)形軸端擋板改為以下結(jié)構(gòu):第一軸端擋板和第二軸端擋板。第一軸端擋板和第二軸端擋板之間通過螺栓固定,相對固定于耳軸端部的卡槽上。第一軸端擋板和第二軸端擋板相同,均成Ω 形。如此便將軸端擋板分成兩半,通過螺栓連接軸端擋板,在保證定位尺寸的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)其功能,不轉(zhuǎn)動,方便制作、拆卸、更換(圖2、3 中 尺 寸a、b、c 相對應(yīng))。

        軸端擋板與耳軸之間為間隙配合,方便拆裝。軸端擋板不與耳軸進(jìn)行焊接,避免了此處焊接應(yīng)力對耳軸本體的傷害。

        圖1 軸端擋板組合裝置結(jié)構(gòu)簡圖

        圖2 耳軸

        圖3 軸端擋板

        4 耳軸的對裝

        耳軸與耳軸塊裝配時,從設(shè)計理論上一般要求過盈配合。裝入時多采用火焰加熱的方式進(jìn)行熱裝。但由于耳軸塊壁厚較大,鏜制孔加熱不均勻,熱脹效果不好。且火焰加熱本身對局部材質(zhì)形成一定的破壞,會損害其原有的機(jī)械性能。所以經(jīng)過分析,設(shè)計了一種新型耳軸裝配方法——冷卻收縮法。設(shè)計一個密閉的冷卻箱體,箱體周圍用保溫材料保護(hù),工作時,打開上蓋,將耳軸放置于箱體內(nèi),倒入液態(tài)氮,直至沒過耳軸整體。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)證明,每冷卻10 min,軸徑可縮減0.5 mm。耳軸由于冷卻收縮,直至尺寸縮減至裝配的理想狀態(tài)。待耳軸裝入后放置幾小時,待耳軸溫度恢復(fù)常溫狀態(tài)后再進(jìn)行焊接等后續(xù)工序。

        5 結(jié)語

        經(jīng)我公司跟蹤調(diào)研已生產(chǎn)的鋼包、鐵水罐,耳軸的制作工藝改進(jìn)、附加耐磨套以后,其使用壽命至少延長3 倍以上,并且耐磨套本身制作成本較低,加工制作也較方便。

        本制作方法是一種改變耳軸磨損、改變耳軸軸端擋板連接形式的新型冷卻收縮裝配方法。解決了鋼包(鐵水罐)耳軸因無軸套保護(hù)易損壞,使用普通軸套更換困難、軸端擋板焊接應(yīng)力對耳軸本體的傷害,熱裝耳軸對耳軸材質(zhì)的傷害等問題,從而延長了耳軸的使用壽命。它的特點(diǎn)是效率高、結(jié)構(gòu)簡單、更換方便、制造方便,可廣泛應(yīng)用于此類冶金設(shè)備的制作。

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