徐 林¹，徐兆春¹，劉曉超²

（1馬鋼股份設(shè)備管理部；2馬鋼股份煉鐵總廠，安徽馬鞍山243000）

【摘 要】 介紹了燒結(jié)帶冷機(jī)存在的問(wèn)題，傳統(tǒng)檢修方案對(duì)生產(chǎn)的影響，經(jīng)計(jì)算校核，提出了傳動(dòng)輪齒板部分改造檢修方案，優(yōu)化施工方案，實(shí)現(xiàn)了燒結(jié)帶冷機(jī)快速大修的目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】 燒結(jié)帶冷機(jī)；齒輪；鏈節(jié)；快速大修

引言

馬鋼煉鐵總廠北區(qū)有2座4 000 m³ 高爐，日產(chǎn)鐵水 17 600 t，配套 2 臺(tái) 360 m² 燒結(jié)機(jī)，日產(chǎn)燒結(jié)礦24 000 t。A#燒結(jié)機(jī) 2006 年 10 月投產(chǎn),運(yùn)行 13 年無(wú)大修，帶冷機(jī)傳動(dòng)輪及鏈節(jié)磨損嚴(yán)重，成為嚴(yán)重危及安全生產(chǎn)的重大隱患。

1 存在的問(wèn)題

帶冷機(jī)功能是對(duì)經(jīng)單輥破碎機(jī)破碎的熱燒結(jié)礦進(jìn)行冷卻。外形尺寸帶寬 4.5 m，有效冷卻長(zhǎng)度96 m，冷卻面積 432 m²。傳動(dòng)形式為多點(diǎn)嚙合全懸掛。

設(shè)備存在的問(wèn)題主要有：

（1）齒狀環(huán)狀件傳動(dòng)輪（分度圓直徑 3 236 mm） 經(jīng)13年不間斷運(yùn)行，整體磨損嚴(yán)重（見(jiàn)圖1），表象為齒面磨損、斑蝕；齒形改變、配合間隙差。

（2）帶冷機(jī)鏈節(jié)的鏈板、銷(xiāo)軸磨損加劇。鏈板節(jié)距由原來(lái) 1 000 mm 增加到 1 020～1 030 mm，銷(xiāo)軸磨損量超過(guò) 3 mm。嚙合位置后移超過(guò) 35 mm，鏈板與齒板非工作面發(fā)生干涉，啃齒（如圖2）。

（3）臺(tái)車(chē)與鏈板幾何形變剪切聯(lián)接螺栓，臺(tái)車(chē)松動(dòng)位移,見(jiàn)圖3。

帶冷機(jī)整體設(shè)計(jì)壽命 8年，無(wú)法與高爐 15年?duì)t齡有效匹配，12 天檢修工期將嚴(yán)重影響燒結(jié)礦供料，高爐須休風(fēng)應(yīng)對(duì)。尤其適逢高爐壯年期，停產(chǎn)12天亦無(wú)主要檢修項(xiàng)目，對(duì)爐況影響及產(chǎn)能壓制的負(fù)面作用難以估量。

因此優(yōu)化帶冷機(jī)傳動(dòng)輪、鏈節(jié)更換方案，實(shí)施快速大修，消除設(shè)備隱患是此項(xiàng)課題的核心與關(guān)鍵。

2 方案優(yōu)化

2.1 傳統(tǒng)年修網(wǎng)絡(luò)

帶冷機(jī)傳動(dòng)輪、鏈節(jié)同時(shí)更換，工期為25天。 傳統(tǒng)帶冷機(jī)年修網(wǎng)絡(luò)圖見(jiàn)圖4。

2.2 優(yōu)化方案及工藝計(jì)算

帶冷機(jī)傳動(dòng)輪齒板為整體結(jié)構(gòu)，原更換方案須將柔傳裝置拆除?？紤]起吊高度與距離，且現(xiàn)場(chǎng)需配備250 t以上的吊車(chē)以及制作大型吊裝工具，全過(guò)程與鏈節(jié)更換工序干涉，占主線工期 5 天以上。為此經(jīng)負(fù)荷校驗(yàn)，在確保安全的前提下，通過(guò)對(duì)其采用剖分式改造，實(shí)現(xiàn)不占主工期的在線更換。

2.2.1 兩半對(duì)稱(chēng)剖分式的結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖5。

2.2.2 齒板連接所需最少螺栓個(gè)數(shù)的計(jì)算及齒板強(qiáng)度校驗(yàn)

齒板扭矩N=2 200 kN·m ；精制螺栓孔直徑為d=φ47H7 ；精制孔分度直徑為 D=2 580 mm ；精制螺栓材質(zhì)為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。

(1)螺栓的需用最小許用剪切應(yīng)力[τ]

采用絞制孔用螺栓連接時(shí)，載荷主要靠螺栓的剪切和擠壓來(lái)承受。

對(duì)于塑性材料當(dāng)應(yīng)力達(dá)到屈服極限 σ_s時(shí)，將產(chǎn)生顯著塑性變形，常會(huì)使構(gòu)件不能正常工作。因此塑性材料的需用拉應(yīng)力[σ]為：

對(duì)于塑性材料，ns=1.2~2.5。

一般情況下，塑性材料的許用切應(yīng)力[τ]要比同樣材料的許用拉應(yīng)力[σ]小，而許用擠壓應(yīng)力[σ_bs]比[σ]大：

經(jīng)查《重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)》，螺栓的屈服強(qiáng)度 σ_s=370MPa，安全系數(shù) n 取最大值，n=2.5，分別代入公式

（1），可得其許用拉應(yīng)力：

將許用拉應(yīng)力[ σ ]值代入公式（2）中得許用切 應(yīng)力[ τ ]：

[ τ ] = (0.6~0.8 )[ σ ] = 88.8 ∼ 118.4 MPa 取最小值，

[ τ ]=88.8 MPa。

(2)單個(gè)精制螺栓所承受的剪切應(yīng)力τ

其中，F(xiàn)為螺栓所承受剪切力，A為單個(gè)螺栓的截面面積，n為螺栓個(gè)數(shù)。

分別代入數(shù)值得：

螺栓滿(mǎn)足剪切強(qiáng)度的條件為： τ≤[τ]

代入數(shù)值可得：n≥12.6

因此，鉸制螺栓至少為13個(gè)。

(3)驗(yàn)證螺栓擠壓強(qiáng)度是否滿(mǎn)足強(qiáng)度條件， 即σ_bs ≤ [σ_bs]

由公式 1~3可得螺栓最小許用擠壓強(qiáng)度

 [σ_bs] = 1.5 [ σ ]=222 MPa

式中，F(xiàn)為螺栓所承受剪切力，Abs為單個(gè)螺栓的 截面面積，n為螺栓個(gè)數(shù)。

Abs = td （8）

式中，t為擠壓長(zhǎng)度，t=103 mm，d為螺栓直徑d= 44 mm 代入數(shù)值得σbs =22.95 MPa，

σ_bs ≤ [σ_bs]  

經(jīng)計(jì)算校核，鉸制螺栓數(shù)量大于13個(gè)。為提高安全系數(shù)，選取半個(gè)鏈輪精制螺栓16個(gè)。

3 項(xiàng)目實(shí)施

3.1 編制施工網(wǎng)絡(luò)

煉鐵總廠A#燒結(jié)帶冷機(jī)年修網(wǎng)絡(luò)圖見(jiàn)圖6。

提前拆除帶冷機(jī)中部煙罩和煙囪→停機(jī)→拆除全部臺(tái)車(chē)→拆除上部鏈節(jié)→回裝上部新鏈節(jié)及臺(tái)車(chē)→同步更換傳動(dòng)輪齒板→轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)輪更換下部鏈節(jié)及回裝臺(tái)車(chē)→再次轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)輪更換剩余全部鏈節(jié)及回裝臺(tái)車(chē)→煙罩回裝及收尾工作→試車(chē)。

3.2 實(shí)施準(zhǔn)備工作

汲取以往施工經(jīng)驗(yàn)，提前拆除兩段帶冷煙罩和煙囪，擴(kuò)大工作面，并增加一個(gè)吊車(chē)占位，3 個(gè)作業(yè)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行臺(tái)車(chē)及鏈節(jié)的拆除及回裝，每個(gè)作業(yè)點(diǎn)間隔約 10 輛臺(tái)車(chē)的距離，每次拆除 5 輛臺(tái)車(chē)，效率提高30%。

3.3 臺(tái)車(chē)與鏈節(jié)的拆除

帶冷上臺(tái)面靠傳動(dòng)輪位置設(shè)一作業(yè)點(diǎn)，每 5 輛臺(tái)車(chē)轉(zhuǎn)至上部后立即拆除臺(tái)車(chē)聯(lián)接螺栓，每隔15輛臺(tái)車(chē)切割一輛臺(tái)車(chē)的扇形板，以便臺(tái)車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)到吊裝位置后可直接起吊落地。三處作業(yè)點(diǎn)分別完成5輛臺(tái)車(chē)提升吊裝后，帶冷機(jī)再次逆向轉(zhuǎn)動(dòng)15輛臺(tái)車(chē)至吊裝點(diǎn)，按此方法重復(fù)直至所有上部臺(tái)面臺(tái)車(chē)拆除完成。所有臺(tái)車(chē)拆除完后將上部鏈節(jié)從頭尾輪處切斷，并將上部鏈節(jié)按6節(jié)一段切割，用卷?yè)P(yáng)機(jī)拖到吊裝點(diǎn)落地。

3.4 上部鏈節(jié)及臺(tái)車(chē)回裝

與以往全部鏈節(jié)更換完后再回裝臺(tái)車(chē)不同，此次上部鏈節(jié)拆除完成立即回裝上部鏈節(jié)與臺(tái)車(chē)。裝一段新鏈節(jié)即回裝臺(tái)車(chē)，從兩個(gè)作業(yè)面分別往頭尾輪兩個(gè)方向同步回裝，人工設(shè)卷?yè)P(yáng)拉動(dòng)鏈節(jié)及臺(tái)車(chē)，此方法大大節(jié)約了回裝時(shí)間并且前期上部鏈節(jié)及臺(tái)車(chē)的回裝作業(yè)不需要轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)輪，期間傳動(dòng)輪齒板更換同步進(jìn)行，不占用主線工期。

3.5 傳動(dòng)輪齒板更換

上部鏈節(jié)在傳動(dòng)輪處斷開(kāi)后開(kāi)始，與“上部鏈節(jié)及臺(tái)車(chē)回裝”節(jié)點(diǎn)重合進(jìn)行。設(shè)兩個(gè)作業(yè)組同時(shí)進(jìn)行，12 h一班，連續(xù)作業(yè)。完成舊齒板割除后，兩片式新齒板按出廠標(biāo)記位置調(diào)整安裝就位。使用4臺(tái)磁座鉆配合 Φ48空心鉆頭鉆孔，可調(diào)鉸刀進(jìn)行鉸孔，測(cè)繪、加工、安裝絞制螺栓，76 h 完成齒板的更換。

3.6 下部鏈節(jié)及臺(tái)車(chē)回裝

齒板更換完成后通過(guò)兩次轉(zhuǎn)動(dòng)，將下部舊鏈節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)到帶冷機(jī)上方，完成最后剩余鏈節(jié)的更換及臺(tái)車(chē)的回裝。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)新技術(shù)、新工藝、新工法的引進(jìn)以及施工方案的優(yōu)化，僅用7天時(shí)間，高質(zhì)量完成包括帶冷機(jī)頭部齒輪、鏈節(jié)本體及臺(tái)車(chē)更換等內(nèi)容的快速大修，為非高爐爐役條件下，燒結(jié)系統(tǒng)大修提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 冶金工業(yè)部長(zhǎng)沙黑色冶金礦山設(shè)計(jì)研究院.燒結(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2008.

[2] 周志宏 . 關(guān)于帶冷機(jī)后期的常見(jiàn)故障與維護(hù)探討[J]. 河南科技, 2013(14):107-109.