750m3高炉无料钟炉顶溜槽传动箱损坏原因分析与改进解析.docx

750m3高炉无料钟炉顶溜槽传动箱损坏原因分析与改进解析.docx

《750m3高炉无料钟炉顶溜槽传动箱损坏原因分析与改进解析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《750m3高炉无料钟炉顶溜槽传动箱损坏原因分析与改进解析.docx（6页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

750m3高炉无料钟炉顶溜槽传动箱损坏原因分析与改进解析

750m3高炉无料钟炉顶溜槽传动箱损坏原因分析与改进

　　　张延国1,崔晓明2

　　　（1莱芜钢铁集团股份有限公司设备维修厂;2莱芜钢铁集团股份有限公司炼铁厂,山东莱芜271126）

摘 要：

因倾动箱蜗轮副磨损、润滑失效以及行星减速箱高速轴圆锥齿轮装配失效、轴承旋转困难等,导致莱钢750m3高炉无料钟炉顶溜槽传动箱整体寿命缩短。

为此,采取了改进倾动箱输入、输出轴的密封、改进蜗轮装配形式等措施,溜槽传动箱的寿命将达到一代炉龄的设计寿命。

关键词：

高炉;无料钟炉顶;溜槽传动箱;倾动箱;润滑

中图分类号:

TF573.1　　文献标识码：

B　　文章编号：

10044620（2000）04001503

　　　FailureCauseAnalysisandImprovementMethodofChutDriveHousingofNonbellTopof750m3 BlastFurnace

　　　　ZHANGYanguo1,CUIXiaoming2

　　（1TheEquipmentMaintenancePlantofLaiwuIronandSteelGroupCo.,Ltd.;

2TheIronmakingPlantofLaiwuIronandSteelGroupCo.,Ltd.,Laiwu271126,China）

Abstract:

Becauseofwearingofwormgearpairandlubricatingfailureoftipbox,mountingfailureofbevelgearwheelofhighspeedshaftofepicyclicrdeucercasing,diffcultbearingrotation,etc,theintegralservicelifeofchutdrivehousingofnonbelltopof750m\+3blastfurnaceinLaiwuironandsteelCo.,Ltdisshorted.Throughtakingonsomemeasuresconsistedofimprovingsealofinputandontputshaftsoftipbox,improvingthemountingmodelofwormgear,etc,theserivelifeofchutdrivehousingwillbeestimatedatdesignlifeofacampaignlife.

Keywords:

blastfurnace;nonbelltop;chutdrivehousing;tipbox;lubrication

　　莱芜钢铁集团股份有限公司炼铁厂（简称莱钢炼铁厂）750m\+3高炉炉顶装料设备采用PW式无料钟装料设备（见图1）,其中溜槽传动箱是无料钟炉顶装料设备中最关键的部分。

生产中2座高炉溜槽传动箱都因部件的损坏,导致了溜槽传动箱整体寿命短,未达到一代炉龄8～１０年的设计要求。

对此,莱钢炼铁厂从溜槽传动箱的使用、维护与处理方面,对溜槽传动箱部件损坏的原因进行了分析,提出了部分改进建议。

1　溜槽传动箱概况

　　溜槽传动箱又称汽密箱,是无料钟炉顶设备中用于驱动并控制溜槽进行旋转和倾动,以完成炉内布料功能的关键设备。

其性能的优劣对于高炉的稳定持续生产,具有直接的影响。

溜槽传动箱安装在炉顶钢圈上,下部与炉顶煤气相通,承受着炉顶荒煤气的冲刷、侵蚀及炉喉料面的热辐射,在高温、多粉尘的环境下工作,工况条件极为恶劣。

只有确保溜槽传动箱各传动部位的正常运转,才能达到一代炉龄的设计要求。

　　溜槽传动箱组成如图2所示。

其工作原理是:

布料溜槽的传动靠2台（主、副）直流电机分别驱动,通过箱体顶部的行星（差动）减速箱传入箱体内的溜槽传动机构,以实现布料溜槽的旋转（β角）和倾动（α角）动作。

由于主、副电机均通过行星减速箱传动,布料溜槽的α、β角既可单独动作,又可联合动作,从而实现溜槽的环形布料、螺旋布料、扇形布料、定点布料等4种布料方式,满足高炉均衡生产需要。

　　溜槽传动箱性能参数如表所示。

溜槽传动箱性能参数

名称

性能参数

主电机

ZZY-32-H  12kW   750r/min

副电机

ZZY-21-H  4.5kW  960r/min

行星减速箱

α角    i=58.5

β角    i=8.9285

倾动箱

i=36

中心喉管

Ø=600mm   L=1450mm

溜槽

旋转速度（β）:

（2~15）r/min

倾动速度（α）:

（0.082~0.282）r/min

溜槽长度:

2400mm

α角倾动范围:

5~57°

α角工作范围:

17~52°

传动箱温度,℃

工作温度:

＜40~50

最高温度:

＜70

炉顶压力,MPa

0.1

2　溜槽传动箱部件失效原因分析

2.1　左、右倾动箱

　　左、右倾动箱安装在溜槽传动箱本体内部,是实现α角倾动的最终传动部分。

2＃炉在休风检查时发现左、右倾动箱箱体内全部是水,且蜗轮副磨损严重。

从倾动箱结构来分析,蜗轮、蜗杆及蜗杆下部轴承损坏后,在炉顶上无法更换。

从倾动箱安装图来分析,左、右倾动箱输出轴与炉内的溜槽挂架用花键联接,若左、右倾动箱在损坏后无法拆卸,则左、右倾动在炉顶上也不能够整体更换,这就要求左、右倾动箱的使用寿命必须达到一代炉龄8~10年的设计要求。

但在炉顶高温多尘恶劣条件下,蜗轮、蜗杆及轴承的寿命不可能达到一代炉龄的寿命,因此倾动箱在设计方面存在问题。

即倾动箱蜗轮副磨损失效是导致1＃、2＃高炉溜槽传动箱提前失效的主要原因。

　　从倾动箱结构来分析失效的原因:

（1）蜗轮副磨损。

倾动箱输出轴与炉内溜槽挂架相联接,输出轴与旋转筒体的轴套间有相对运动,即有间隙。

这样,炉内高温气流将沿输出轴轴向直接冲刷倾动箱输出轴密封圈,密封圈长期在高温气流的冲刷下,很快老化失效。

又溜槽传动箱内采用淋浴式循环水冷却,冷却水在高温气流作用下,沿轴向通过失效的密封圈流进了倾动箱,沿输入蜗杆轴流进倾动箱,造成蜗轮副润滑失效,导致了蜗轮副磨损加剧。

蜗轮副磨损是倾动箱失效的一个主要原因。

（2）润滑失效。

倾动箱蜗轮副采用浸油式润滑,在正常工作状态下,α角在17°~52°范围内往返工作。

但是在设计上,蜗轮副的啮合部分在17°~52°工作范围内根本润滑不到位。

即溜槽在最大工作角度52°时,蜗轮有1.5个齿润滑不到;在最小工作角度17°时,蜗轮有5个齿润滑不到。

所以润滑不好是倾动箱失效的另一个主要原因。

2.2　行星减速箱

　　行星减速箱安装在溜槽传动箱上部,其作用是为溜槽传动箱的旋转和倾动提供动力,并将这两种运动隔离,以使溜槽的复合运动（旋转和倾动）能够分别调节和控制。

2座750m3高炉在投产后的几年中,行星减速箱损坏了6台,最短使用时间只有360天。

根据行星减速箱损坏情况分析原因:

（1）行星减速箱β角高速轴齿轮打齿。

β角第一级齿轮为圆锥齿轮啮合,高速轴装配为圆锥齿轮装在输入轴上,用挡圈、止动垫螺栓固定（见图3）。

在运转中,由于高速轴锥齿轮止动垫松动,使锥齿轮退出,造成圆锥齿轮的啮合位置发生了变化,致使高速轴圆锥齿轮经常打齿。

高速轴圆锥齿轮的装配失效是行星减速箱整体失效的主要原因。

（2）β角不转。

根据行星减速箱结构分析,β角输出轴下部轴承箱无排油孔,行星减速箱长时间运转,轴承箱内油垢增多,造成轴承旋转困难或损坏,致使β角不转,这是行星减速箱失效的另一个原因。

3　溜槽传动箱部件的改进

3.1　左、右倾动箱的改进

3.1.1　倾动箱输入轴密封的改进 

（1）输入轴原设计为橡胶Ⅰ-1骨架密封圈,改为骨架密封圈加O型密封圈双级密封。

（2）在倾动箱输入蜗杆轴外部透盖与齿轮轮芯之间增加挡水圈,齿轮与轮芯的装配凹槽增加密封盖,防止冷却水沿蜗杆轴流进箱体。

3.1.2 倾动箱输出轴密封的改进 输出轴原设计为骨架密封圈PD180mm×220mm×18mm,改为骨架密封圈PD220mm×260mm×18mm与O型密封圈220mm×5.3mm双级密封,并在输出轴上增加挡水圈,挡住炉内高温气流的冲刷,加强密封效果。

3.1.3  倾动箱蜗轮装配的改进 α角在17°~52°范围内工作,这样蜗轮缘磨损只占圆周的144%。

原设计蜗轮装配（见图4）是轮缘在轮毂的内侧,且轮毂与轴的装配属过盈配合,这样在计划休风时轮缘无法拆卸。

在对更换下的倾动箱修复时,对蜗轮的装配形式进行了改进,改进内容:

（1）蜗轮缘与轮芯装配调转方向,使轮缘装在轮毂外侧,用定位销定位;

（2）蜗轮缘与轮芯装配采用过渡配合,轮芯螺孔攻丝螺栓联结,两个顶丝,便于轮缘拆卸调转角度。

这样蜗轮缘通过检修时调转角度使用,一个蜗轮缘可调转角度使用4次,其寿命将延长4倍。

3.1.4  倾动箱蜗杆下部轴承装配改进 蜗杆下部轴承在失效后,原设计在炉顶上无法更换。

莱钢炼铁厂在修复换下的溜槽传动箱时,改造了倾动箱箱体,抬高了蜗杆轴装配高度,增加一个法兰轴承套,使蜗杆下部轴承装在轴承套内,便于下部轴承在炉顶上的拆装更换。

3.1.5  倾动箱润滑油位改进改进 倾动箱润滑油位显示窗,提高油位显示高度,增加润滑油量,加强润滑效果,使α角在17°~52°工作状态下,轮齿润滑到位。

3.2 行星减速箱的改进

3.2.1 β角高速轴装配的改进  将β角高速轴与圆锥齿轮改为高速伞齿轴（见图5）,并改变轴承装配位置,解决了β角高速轴齿轮因装配失效打齿的难题。

3.2.2  行星减速箱下部轴承部位 在行星减速箱立轴上加工4—12mm斜排污孔,通入立轴中下部27mm孔,用M30×2丝堵封住（见图6）,便于休风时卸下丝堵,排放行星减速箱下部的油污。

4  结 语

　　通过几年来750m\+3高炉无料钟炉顶装料设备的维修实践,莱钢对无料钟炉顶装料设备发生的故障能够及时判断并排除。

对溜槽传动箱提出的部分改进建议,已于1999年3月在1＃750m\+3高炉中修安装的溜槽传动箱上应用,预计这个溜槽传动箱的使用寿命将会达到一代炉龄的设计寿命。