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(jī)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(gè)生產(chǎn)工序，且對生產(chǎn)安全性有很大的影響。為實(shí)現(xiàn)燒結(jié)環(huán)冷機(jī)臺(tái)車的穩(wěn)定運(yùn)行，基于環(huán)冷機(jī)臺(tái)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(jìn)行分析，并針對性采取控制措施，最終實(shí)現(xiàn)了成本的大幅降低，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)順進(jìn)行。
關(guān)鍵詞：環(huán)冷機(jī)；臺(tái)車；故障；分析
1 環(huán)冷機(jī)的應(yīng)用及性能概述
首鋼長鋼公司煉鐵廠現(xiàn)有 2 臺(tái) 228 m2 鼓風(fēng)環(huán)式冷卻機(jī)（以下簡稱“環(huán)冷機(jī)”），與 2 臺(tái) 200 m2 燒結(jié)機(jī)配套使用。主要功能是為燒結(jié)礦冷卻、降溫，主要負(fù)責(zé)將燒結(jié)機(jī)燒成的熟料冷卻后輸送至篩分系統(tǒng)，環(huán)冷機(jī)臺(tái)車在受料區(qū)域，接受燒結(jié)機(jī)單輥破碎機(jī)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(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)過程中燒結(jié)礦經(jīng) 4 臺(tái)環(huán)冷機(jī)鼓風(fēng)冷卻，旋轉(zhuǎn)一周到達(dá)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(tái)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(jī)運(yùn)往下一道工序，完成一個(gè)循環(huán)。臺(tái)車運(yùn)轉(zhuǎn)一周，正常產(chǎn)量條件下需耗時(shí) 88 min，最大產(chǎn)量條件下需耗時(shí) 83.2 min。
環(huán)冷機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置主要由 2 套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。每套系統(tǒng)都由 2 臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)（型號(hào) YVP180L-8 11kW）、2 臺(tái)減速器（型號(hào) HHW50B-1540-11）、2 套主動(dòng)摩擦輪、被動(dòng)摩擦輪及圍繞環(huán)冷機(jī)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(jī)臺(tái)車運(yùn)行靠 2 臺(tái)電機(jī)同步驅(qū)動(dòng) 2 臺(tái)減速器，減速器驅(qū)動(dòng)摩擦輪，再驅(qū)動(dòng)固定于臺(tái)車回轉(zhuǎn)框架外環(huán)一圈的摩擦板，進(jìn)而帶動(dòng)臺(tái)車?yán)@內(nèi)外水平軌道作圓周運(yùn)動(dòng)。環(huán)冷機(jī)臺(tái)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(hào)為 ES90）、銷軸組成，臺(tái)車轉(zhuǎn)動(dòng)過程，兩側(cè)臺(tái)車輪在內(nèi)外環(huán)軌道上隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。
整套環(huán)冷機(jī)由 54 塊臺(tái)車組成，內(nèi)外環(huán)共計(jì) 108 個(gè)臺(tái)車輪，車輪內(nèi)腔裝有軸承（型號(hào)為 352224），軸承裝配于兩側(cè)車輪軸上外部用絲圈定位。臺(tái)車寬度 3.2 m，欄板高度 1.5 m。
2 環(huán)冷機(jī)臺(tái)車輪故障經(jīng)濟(jì)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(jī)臺(tái)車長期處在高溫運(yùn)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(xì)顆粒會(huì)隨冷卻風(fēng)進(jìn)入軸承導(dǎo)致潤滑效果變差。臺(tái)車輪內(nèi)腔裝有軸承，軸承滾動(dòng)體保持架均為雙列可分離式裝配，日常點(diǎn)檢過程中無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)臺(tái)車輪傳動(dòng)部位存在的隱患，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)非計(jì)劃停機(jī)，每次處理需要將損壞臺(tái)車轉(zhuǎn)至曲軌部位，耗時(shí)約3~4 h，職工勞動(dòng)強(qiáng)度較大，作業(yè)環(huán)境惡劣。
臺(tái)車輪潤滑周期為 3~4 個(gè)月，每次更換處理需停機(jī) 3~4 h，每年因臺(tái)車輪故障影響主機(jī)生產(chǎn)（6~8）次×4 h/ 次 =24~32 h，按環(huán)冷機(jī)燒結(jié)礦的正常生產(chǎn)處理量為 448 t/h 計(jì)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(tái)燒結(jié)機(jī)日產(chǎn)燒結(jié)礦 11 000~12 000 t。
3 環(huán)冷機(jī)臺(tái)車故障的影響因素及原因分析
3.1 環(huán)冷機(jī)的工作原理
環(huán)冷機(jī)臺(tái)車運(yùn)行時(shí)，由 2 臺(tái)電機(jī)同步驅(qū)動(dòng) 2 臺(tái)減速器，減速器驅(qū)動(dòng)摩擦輪，再驅(qū)動(dòng)固定于臺(tái)車回轉(zhuǎn)框架外環(huán)一圈的摩擦板，進(jìn)而帶動(dòng)臺(tái)車?yán)@內(nèi)外水平道軌作圓周運(yùn)動(dòng)。環(huán)冷機(jī)臺(tái)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(tái)車轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，兩側(cè)臺(tái)車輪在內(nèi)外環(huán)軌道上隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.2 影響環(huán)冷機(jī)臺(tái)車使用效果的因素
環(huán)冷機(jī)臺(tái)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(jī)臺(tái)車設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式及潤滑方式的影響
環(huán)冷機(jī)臺(tái)車主要由臺(tái)車本體、臺(tái)車輪、篦板、側(cè)板、人形架組成。對車輪踏面進(jìn)行淬火處理，以提高壽命。車輪軸與臺(tái)車本體軸向固定采用螺栓連接；臺(tái)車本體與三角梁之間設(shè)有定位塊，以限制臺(tái)車本體的正確位置[3]。臺(tái)車輪在內(nèi)外環(huán)軌道作水平運(yùn)動(dòng)。臺(tái)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(dòng)加油。
此外，臺(tái)車輪設(shè)計(jì)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(huì)直接影響臺(tái)車的實(shí)際使用效果
3.2.2 實(shí)際運(yùn)行工況對環(huán)冷機(jī)臺(tái)車的影響
環(huán)冷機(jī)臺(tái)車主要負(fù)責(zé)將燒結(jié)機(jī)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(jī)的生產(chǎn)，定修周期為 3 個(gè)月。在實(shí)際工藝生產(chǎn)中，尤其是增加余熱發(fā)電后，環(huán)冷機(jī)臺(tái)車運(yùn)行環(huán)境溫度高、灰塵較大，長時(shí)間在此惡劣環(huán)境下會(huì)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(tái)車經(jīng)運(yùn)行一段時(shí)間后，油品機(jī)雜、灰塵等含量變高，導(dǎo)致油質(zhì)劣化[4]。此外，不良的運(yùn)行環(huán)境（如灰塵、高溫等）都會(huì)導(dǎo)致臺(tái)車密封結(jié)構(gòu)變形、劣化，直接影響到環(huán)冷機(jī)的使用效果。
3.3 臺(tái)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(shí)裝配于內(nèi)側(cè)的軸承保持架、滾動(dòng)體不可見，維護(hù)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(shí)，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(shí)，帶動(dòng)油脂注入車輪軸承內(nèi)腔，從而實(shí)現(xiàn)對車輪軸承的潤滑和冷卻。運(yùn)行時(shí)間較長會(huì)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(shí)間后，油品中水分、機(jī)雜、灰塵等含量變高，會(huì)導(dǎo)致油質(zhì)劣化、油量減少，最終導(dǎo)致了軸承損壞[5]。臺(tái)車輪內(nèi)部軸承不便于點(diǎn)檢維護(hù)是導(dǎo)致臺(tái)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(jìn)入環(huán)冷機(jī)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(jī)長時(shí)間在高溫狀態(tài)下運(yùn)行，臺(tái)車輪結(jié)構(gòu)磨損、變形，密封結(jié)構(gòu)損壞，機(jī)雜進(jìn)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(tái)車輪框動(dòng)磨損加劇，甚至移位掉道，如圖 1 所示。
此外，由于臺(tái)車在高溫環(huán)境中運(yùn)行時(shí)密封變形，密封效果變差，潤滑油泄漏嚴(yán)重，在無法停機(jī)進(jìn)行處理的情況下無法進(jìn)行人工補(bǔ)油，也加劇了密封損壞，導(dǎo)致潤滑變差，劣化趨向更加嚴(yán)重。每次更換臺(tái)車輪或軸承都需將故障臺(tái)車車輪先行固定，再轉(zhuǎn)至曲軌部位，用倒鏈掉起臺(tái)車車輪離開軌道上沿才可進(jìn)行更換。工作溫度高、灰塵大、人員需交替進(jìn)行作業(yè)也是造成臺(tái)車故障時(shí)間較長的又一原因。
檢修時(shí)，對更換下的臺(tái)車進(jìn)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(jìn)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(dá)到潤滑效果。軸承被異物填滿，運(yùn)行負(fù)荷過大，強(qiáng)制啟動(dòng)也會(huì)造成運(yùn)行負(fù)荷過大，從而導(dǎo)致軸承損壞抱死，車輪軸磨損。強(qiáng)行運(yùn)行是導(dǎo)致臺(tái)車輪掉落、造成臺(tái)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(shí)際及環(huán)冷機(jī)臺(tái)車實(shí)際的運(yùn)行環(huán)境，總結(jié)得出臺(tái)車故障原因：臺(tái)車車輪密閉設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)存在不足和缺陷，無法適應(yīng)環(huán)冷機(jī)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，在長期處在高溫、灰塵大的環(huán)境中運(yùn)行一段時(shí)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(jī)燒損，從而直接導(dǎo)致臺(tái)車輪故障損壞。因此，消除故障應(yīng)從完善設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式、改善潤滑、改進(jìn)工作方法、降低作業(yè)難度這幾方面入手，實(shí)現(xiàn)快速、高效處理，加強(qiáng)日常檢查維護(hù)，以適應(yīng)燒結(jié)工藝生產(chǎn)和環(huán)冷機(jī)的實(shí)際運(yùn)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(lì)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(jì)效益，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求，對環(huán)冷機(jī)臺(tái)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(shí)間等方面進(jìn)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(jī)增加 2 臺(tái)人工干油泵，同時(shí)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(shí)將臺(tái)車輪端蓋逐一拆下進(jìn)行人工加油的方式。在日常生產(chǎn)維護(hù)中，不需停機(jī)即可實(shí)現(xiàn)人工補(bǔ)油，高效快捷，以適應(yīng)目前燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)工況運(yùn)行[7]。如圖 2 所示，所用手動(dòng)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(jī)更換臺(tái)車輪位置
1）整體改動(dòng)更換裝置簡單易于實(shí)施，在設(shè)備定修時(shí)即可實(shí)施，可先行選定位置，將軌道改為活動(dòng)軌，無圖 2 增加人工干油泵需專門申請檢修時(shí)間，導(dǎo)致非計(jì)劃停機(jī)，影響生產(chǎn)，檢修工作量變小。
2）改造費(fèi)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(jī)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(dòng)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(jī)水平段內(nèi)外環(huán)完成對臺(tái)車輪或軸承的更換，不需進(jìn)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(dòng)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(hù)和突發(fā)性停機(jī)時(shí)檢查、更換軸承。
6）如圖 3 所示，將更換位置改動(dòng)后，簡化了作業(yè)步驟，降低了更換難度，不需將臺(tái)車整體吊起超出軌道上沿，只需用倒鏈固定，保持現(xiàn)有臺(tái)車輪位置不變，在臺(tái)車輪到達(dá)更換位置前，移開活動(dòng)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(tái)車輪前，隨著臺(tái)車轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)道軌復(fù)位，更換完成[8]。環(huán)冷機(jī)臺(tái)車輪更換前后位置如圖 3 所示。
5 改造效果
由于 5 號(hào)燒結(jié)機(jī)產(chǎn)量比 4 號(hào)機(jī)大，料溫也較 4 號(hào)機(jī)高，決定先對 5 號(hào)機(jī)進(jìn)行改造。 2023 年 9 月，利用工藝檢修時(shí)間將 5 號(hào)機(jī)內(nèi)外環(huán)軸承加油孔全部恢復(fù)，改為人工干油泵進(jìn)行補(bǔ)油，保證了軸承潤滑效果，檢修時(shí)打開仔細(xì)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(shí)補(bǔ)充的難題。同時(shí)，對內(nèi)外環(huán)水平軌道也進(jìn)行改造。2023 年 10 月 26 日，5 號(hào)環(huán)冷機(jī) 31 號(hào)臺(tái)車內(nèi)環(huán)臺(tái)車輪軸承抱死，臨時(shí)組織人員更換，僅僅用時(shí) 50 min，并且更換后運(yùn)行良好。日常維護(hù)中可由人工定期為臺(tái)車輪補(bǔ)油，改善潤滑效果，降低工作強(qiáng)度，保證設(shè)備安全、高效運(yùn)行，更好地服務(wù)生產(chǎn)。
6 結(jié)語
針對燒結(jié)環(huán)冷機(jī)臺(tái)車故障問題，通過增加人工加油泵及更換臺(tái)車輪位置的相關(guān)改造后，取得良好的使用效果。下一步計(jì)劃將首鋼長鋼公司煉鐵廠 4 號(hào)環(huán)冷機(jī)的潤滑方式、內(nèi)外環(huán)臺(tái)車輪更換位置均改造成現(xiàn)有 5 號(hào)環(huán)冷機(jī)的形式，達(dá)到降低工作強(qiáng)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(jìn)行的目的。
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