荊林山
（首鋼長治鋼鐵有限公司， 山西 長治 046031）
摘 要：鼓式環(huán)冷機在燒結(jié)工藝生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，直接關(guān)聯(lián)整個生產(chǎn)工序，且對生產(chǎn)安全性有很大的影響。為實現(xiàn)燒結(jié)環(huán)冷機臺車的穩(wěn)定運行，基于環(huán)冷機臺車在燒結(jié)工藝生產(chǎn)中的使用狀況，對常出現(xiàn)的故障原因進行分析，并針對性采取控制措施，最終實現(xiàn)了成本的大幅降低，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)順進行。
關(guān)鍵詞：環(huán)冷機；臺車；故障；分析
1 環(huán)冷機的應(yīng)用及性能概述
首鋼長鋼公司煉鐵廠現(xiàn)有 2 臺 228 m2 鼓風(fēng)環(huán)式冷卻機（以下簡稱“環(huán)冷機”），與 2 臺 200 m2 燒結(jié)機配套使用。主要功能是為燒結(jié)礦冷卻、降溫，主要負責(zé)將燒結(jié)機燒成的熟料冷卻后輸送至篩分系統(tǒng)，環(huán)冷機臺車在受料區(qū)域，接受燒結(jié)機單輥破碎機下料斗卸下的熾熱燒結(jié)礦后，隨回轉(zhuǎn)框架沿水平圓形軌道作圓周運動，轉(zhuǎn)動過程中燒結(jié)礦經(jīng) 4 臺環(huán)冷機鼓風(fēng)冷卻，旋轉(zhuǎn)一周到達卸礦區(qū)，水平圓形軌道改為向下彎曲的曲軌，裝滿燒結(jié)礦的臺車體底板隨曲軌軌跡傾斜，將冷卻的燒結(jié)礦從出料斗排出，經(jīng)皮帶輸送機運往下一道工序，完成一個循環(huán)。臺車運轉(zhuǎn)一周，正常產(chǎn)量條件下需耗時 88 min，最大產(chǎn)量條件下需耗時 83.2 min。
環(huán)冷機的驅(qū)動裝置主要由 2 套驅(qū)動系統(tǒng)組成。每套系統(tǒng)都由 2 臺驅(qū)動電機（型號 YVP180L-8 11kW）、2 臺減速器（型號 HHW50B-1540-11）、2 套主動摩擦輪、被動摩擦輪及圍繞環(huán)冷機外環(huán)一圈的摩擦板和安裝于內(nèi)環(huán)的側(cè)輥構(gòu)成[1]。環(huán)冷機臺車運行靠 2 臺電機同步驅(qū)動 2 臺減速器，減速器驅(qū)動摩擦輪，再驅(qū)動固定于臺車回轉(zhuǎn)框架外環(huán)一圈的摩擦板，進而帶動臺車繞內(nèi)外水平軌道作圓周運動。環(huán)冷機臺車前端用鉸鏈連接在回轉(zhuǎn)框架上，由鉸接座、中間裝配關(guān)節(jié)軸承（型號為 ES90）、銷軸組成，臺車轉(zhuǎn)動過程，兩側(cè)臺車輪在內(nèi)外環(huán)軌道上隨之轉(zhuǎn)動。
整套環(huán)冷機由 54 塊臺車組成，內(nèi)外環(huán)共計 108 個臺車輪，車輪內(nèi)腔裝有軸承（型號為 352224），軸承裝配于兩側(cè)車輪軸上外部用絲圈定位。臺車寬度 3.2 m，欄板高度 1.5 m。
2 環(huán)冷機臺車輪故障經(jīng)濟損失分析
受工藝生產(chǎn)及余熱發(fā)電需求影響，從受料區(qū)域接受的燒結(jié)礦料溫在 750~800 ℃，到排料口料溫在300 ℃左右，導(dǎo)致環(huán)冷機臺車長期處在高溫運行環(huán)境中[2]。溫度高，車輪內(nèi)側(cè)透蓋密封受熱裂化，密封效果差，料中的細顆粒會隨冷卻風(fēng)進入軸承導(dǎo)致潤滑效果變差。臺車輪內(nèi)腔裝有軸承，軸承滾動體保持架均為雙列可分離式裝配，日常點檢過程中無法及時發(fā)現(xiàn)臺車輪傳動部位存在的隱患，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)非計劃停機，每次處理需要將損壞臺車轉(zhuǎn)至曲軌部位，耗時約3~4 h，職工勞動強度較大，作業(yè)環(huán)境惡劣。
臺車輪潤滑周期為 3~4 個月，每次更換處理需停機 3~4 h，每年因臺車輪故障影響主機生產(chǎn)（6~8）次×4 h/ 次 =24~32 h，按環(huán)冷機燒結(jié)礦的正常生產(chǎn)處理量為 448 t/h 計算，每年直接影響產(chǎn)量 448 t/h×（24~32）h=10 752~14 336 t。正常生產(chǎn)狀態(tài)下，2 臺燒結(jié)機日產(chǎn)燒結(jié)礦 11 000~12 000 t。
3 環(huán)冷機臺車故障的影響因素及原因分析
3.1 環(huán)冷機的工作原理
環(huán)冷機臺車運行時，由 2 臺電機同步驅(qū)動 2 臺減速器，減速器驅(qū)動摩擦輪，再驅(qū)動固定于臺車回轉(zhuǎn)框架外環(huán)一圈的摩擦板，進而帶動臺車繞內(nèi)外水平道軌作圓周運動。環(huán)冷機臺車前端用鉸鏈連接在回轉(zhuǎn)框架上，由鉸接座、中間裝配關(guān)節(jié)軸承、銷軸組成，臺車轉(zhuǎn)動過程中，兩側(cè)臺車輪在內(nèi)外環(huán)軌道上隨之轉(zhuǎn)動。
3.2 影響環(huán)冷機臺車使用效果的因素
環(huán)冷機臺車的使用效果與結(jié)構(gòu)形式、車輪潤滑冷卻方式、使用環(huán)境等影響因素有關(guān)，甚至在某些特殊場合中，環(huán)境因素成為影響其使用效果的主導(dǎo)因素。
3.2.1 環(huán)冷機臺車設(shè)計結(jié)構(gòu)形式及潤滑方式的影響
環(huán)冷機臺車主要由臺車本體、臺車輪、篦板、側(cè)板、人形架組成。對車輪踏面進行淬火處理，以提高壽命。車輪軸與臺車本體軸向固定采用螺栓連接；臺車本體與三角梁之間設(shè)有定位塊，以限制臺車本體的正確位置[3]。臺車輪在內(nèi)外環(huán)軌道作水平運動。臺車鉸接座關(guān)節(jié)軸承為自潤滑軸承，車輪軸承主要靠人工手動加油。
此外，臺車輪設(shè)計結(jié)構(gòu)、軸承及車輪磨損、鉸接座及銷軸磨損、密封裂化等都會直接影響臺車的實際使用效果
3.2.2 實際運行工況對環(huán)冷機臺車的影響
環(huán)冷機臺車主要負責(zé)將燒結(jié)機燒成的熟料冷卻后輸送至篩分系統(tǒng)，屬于關(guān)鍵工序，直接影響到主機的生產(chǎn)，定修周期為 3 個月。在實際工藝生產(chǎn)中，尤其是增加余熱發(fā)電后，環(huán)冷機臺車運行環(huán)境溫度高、灰塵較大，長時間在此惡劣環(huán)境下會導(dǎo)致車輪內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)遭受一定程度破壞，軸承潤滑效果變差，潤滑油自身溫度升高，臺車經(jīng)運行一段時間后，油品機雜、灰塵等含量變高，導(dǎo)致油質(zhì)劣化[4]。此外，不良的運行環(huán)境（如灰塵、高溫等）都會導(dǎo)致臺車密封結(jié)構(gòu)變形、劣化，直接影響到環(huán)冷機的使用效果。
3.3 臺車損壞故障原因具體分析
由于車輪內(nèi)腔裝配軸承為雙列，日常檢查或檢修時裝配于內(nèi)側(cè)的軸承保持架、滾動體不可見，維護人員對其內(nèi)部損耗情況、油脂潤滑情況、劣化情況無法判斷。且人工加油時，主要通過外部端蓋從外到內(nèi)壓入油脂，通過車輪旋轉(zhuǎn)時，帶動油脂注入車輪軸承內(nèi)腔，從而實現(xiàn)對車輪軸承的潤滑和冷卻。運行時間較長會導(dǎo)致內(nèi)部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定程度破壞、磨損，潤滑油自身溫度升高，經(jīng)使用一段時間后，油品中水分、機雜、灰塵等含量變高，會導(dǎo)致油質(zhì)劣化、油量減少，最終導(dǎo)致了軸承損壞[5]。臺車輪內(nèi)部軸承不便于點檢維護是導(dǎo)致臺車故障率高的主要原因。
由于燒結(jié)工藝生產(chǎn)控制偏差，加上余熱發(fā)電的影響，進入環(huán)冷機的燒結(jié)礦在接料處料溫為 750~800 ℃，排料口的料溫也有 300 ℃，環(huán)冷機長時間在高溫狀態(tài)下運行，臺車輪結(jié)構(gòu)磨損、變形，密封結(jié)構(gòu)損壞，機雜進入軸承內(nèi)腔，潤滑油自身溫度升高，油量損耗，使軸承散架，導(dǎo)致臺車輪框動磨損加劇，甚至移位掉道，如圖 1 所示。
此外，由于臺車在高溫環(huán)境中運行時密封變形，密封效果變差，潤滑油泄漏嚴重，在無法停機進行處理的情況下無法進行人工補油，也加劇了密封損壞，導(dǎo)致潤滑變差，劣化趨向更加嚴重。每次更換臺車輪或軸承都需將故障臺車車輪先行固定，再轉(zhuǎn)至曲軌部位，用倒鏈掉起臺車車輪離開軌道上沿才可進行更換。工作溫度高、灰塵大、人員需交替進行作業(yè)也是造成臺車故障時間較長的又一原因。
檢修時，對更換下的臺車進行拆卸檢查，外部保持完好，其車輪內(nèi)部密封損壞導(dǎo)致異物進入車輪軸承內(nèi)部，油脂損耗且與異物凝結(jié)成塊狀，無法達到潤滑效果。軸承被異物填滿，運行負荷過大，強制啟動也會造成運行負荷過大，從而導(dǎo)致軸承損壞抱死，車輪軸磨損。強行運行是導(dǎo)致臺車輪掉落、造成臺車故障的直接原因。
4 改造方法及措施
結(jié)合燒結(jié)工藝生產(chǎn)實際及環(huán)冷機臺車實際的運行環(huán)境，總結(jié)得出臺車故障原因：臺車車輪密閉設(shè)計結(jié)構(gòu)存在不足和缺陷，無法適應(yīng)環(huán)冷機實際運行環(huán)境，在長期處在高溫、灰塵大的環(huán)境中運行一段時間后，結(jié)構(gòu)變形、磨損劣化，密封結(jié)構(gòu)遭到破壞，無法起到密封作用，潤滑效果變差，軸承被異物填滿堵塞，導(dǎo)致電機燒損，從而直接導(dǎo)致臺車輪故障損壞。因此，消除故障應(yīng)從完善設(shè)計結(jié)構(gòu)形式、改善潤滑、改進工作方法、降低作業(yè)難度這幾方面入手，實現(xiàn)快速、高效處理，加強日常檢查維護，以適應(yīng)燒結(jié)工藝生產(chǎn)和環(huán)冷機的實際運行環(huán)境[6]。
為了更好地解決上述問題，結(jié)合目前公司優(yōu)化提效、人員大幅減少的現(xiàn)狀，積極開展小改小革，鼓勵倡導(dǎo)技術(shù)革新，更好地利用有限資金產(chǎn)生最大的經(jīng)濟效益，根據(jù)實際生產(chǎn)需求，對環(huán)冷機臺車輪從改變潤滑方式、改變更換車輪及軸承位置、降低更換時間等方面進行改造。
4.1 增加人工干油泵
通過分析和討論決定在環(huán)冷機增加 2 臺人工干油泵，同時將原先車輪軸上的加油孔全部疏通恢復(fù)，縮短潤滑軸承周期，每月只需用人工加油泵加油一次，這使得操作難度降低，改變了傳統(tǒng)需定修時將臺車輪端蓋逐一拆下進行人工加油的方式。在日常生產(chǎn)維護中，不需停機即可實現(xiàn)人工補油，高效快捷，以適應(yīng)目前燒結(jié)機生產(chǎn)工況運行[7]。如圖 2 所示，所用手動干油泵現(xiàn)有備件均可通用，無需另行購置，降低了改造成本。
4.2 改變環(huán)冷機更換臺車輪位置
1）整體改動更換裝置簡單易于實施，在設(shè)備定修時即可實施，可先行選定位置，將軌道改為活動軌，無圖 2 增加人工干油泵需專門申請檢修時間，導(dǎo)致非計劃停機，影響生產(chǎn)，檢修工作量變小。
2）改造費用低，加工簡單，自己利用 M20 螺栓、 厚度為 10 mm、8 mm 的鋼板、主機廢棄的滑道制作壓軌板、調(diào)整墊片、道軌接口連接板，降低成本。
3）在兩段長軌道接口處一側(cè)選取一段 800 mm 長軌道，將其改為活動軌道，便于移開更換車輪。
4）改變更換位置后，作業(yè)人員可以在環(huán)冷機水平段內(nèi)外環(huán)完成對臺車輪或軸承的更換，不需進入曲軌端內(nèi)部，避免了溫度高、空間狹小、灰塵大的惡劣環(huán)境，作業(yè)操作更方便、高效，裝配、吊裝、安裝、潤滑可以直觀操作，且外部作業(yè)空間大，移動方便，各部位更換簡單、快捷。
5）改變更換位置后，也便于日常維護和突發(fā)性停機時檢查、更換軸承。
6）如圖 3 所示，將更換位置改動后，簡化了作業(yè)步驟，降低了更換難度，不需將臺車整體吊起超出軌道上沿，只需用倒鏈固定，保持現(xiàn)有臺車輪位置不變，在臺車輪到達更換位置前，移開活動道軌，騰出更換車輪空間，更換完畢后將制作的三角形引軌座放置于臺車輪前，隨著臺車轉(zhuǎn)動慢慢轉(zhuǎn)到水平軌道上，拆除固定用倒鏈，移開引軌座，將活動道軌復(fù)位，更換完成[8]。環(huán)冷機臺車輪更換前后位置如圖 3 所示。
5 改造效果
由于 5 號燒結(jié)機產(chǎn)量比 4 號機大，料溫也較 4 號機高，決定先對 5 號機進行改造。 2023 年 9 月，利用工藝檢修時間將 5 號機內(nèi)外環(huán)軸承加油孔全部恢復(fù)，改為人工干油泵進行補油，保證了軸承潤滑效果，檢修時打開仔細查看軸承內(nèi)腔油脂充足，這樣就解決了軸承油脂因溫度高、損耗加劇而得不到及時補充的難題。同時，對內(nèi)外環(huán)水平軌道也進行改造。2023 年 10 月 26 日，5 號環(huán)冷機 31 號臺車內(nèi)環(huán)臺車輪軸承抱死，臨時組織人員更換，僅僅用時 50 min，并且更換后運行良好。日常維護中可由人工定期為臺車輪補油，改善潤滑效果，降低工作強度，保證設(shè)備安全、高效運行，更好地服務(wù)生產(chǎn)。
6 結(jié)語
針對燒結(jié)環(huán)冷機臺車故障問題，通過增加人工加油泵及更換臺車輪位置的相關(guān)改造后，取得良好的使用效果。下一步計劃將首鋼長鋼公司煉鐵廠 4 號環(huán)冷機的潤滑方式、內(nèi)外環(huán)臺車輪更換位置均改造成現(xiàn)有 5 號環(huán)冷機的形式，達到降低工作強度、提高設(shè)備使用壽命、既降低生產(chǎn)成本又保障生產(chǎn)穩(wěn)順進行的目的。
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