50t轉(zhuǎn)爐潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)可靠性研究與應(yīng)用

郭 峰，王景志，吳茂成

山鋼股份萊鋼煉鋼廠，山東 萊蕪 271104

0 引言

煉鋼廠老區(qū)1-3號(hào)轉(zhuǎn)爐自2003年擴(kuò)容改造為50t轉(zhuǎn)爐后，設(shè)備潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)長(zhǎng)期使用后暴露問(wèn)題較多，耳軸軸承、旋轉(zhuǎn)接頭、爐帽埋管等設(shè)備多次發(fā)生故障，設(shè)備故障的頻繁發(fā)生已嚴(yán)重影響設(shè)備的作業(yè)率，不能滿足正常生產(chǎn)需要。

為降低設(shè)備故障率，提高設(shè)備作業(yè)效率，徹底解決爐傾系統(tǒng)潤(rùn)滑及冷卻問(wèn)題，因此引用新技術(shù)對(duì)爐傾系統(tǒng)潤(rùn)滑裝置及爐體冷卻部件進(jìn)行研究分析和改進(jìn)。

1 存在問(wèn)題分析

1.1 生產(chǎn)線主要概況

煉鋼廠老區(qū)1-3號(hào)轉(zhuǎn)爐公稱容量為50t，單爐年產(chǎn)96萬(wàn)噸；爐傾系統(tǒng)為全懸掛式減速機(jī)，傳動(dòng)側(cè)耳軸軸承為剖分式，非傳動(dòng)側(cè)為整體式。耳軸軸承及二次減速機(jī)軸承潤(rùn)滑脂為1#極壓鋰基脂，潤(rùn)滑方式為手動(dòng)干油泵給油；爐帽冷卻方式為埋管式，埋管焊接在爐殼上；冷卻水管路采用串水管聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)接頭為二通路。

1.2 目前存在主要問(wèn)題

隨著工藝及產(chǎn)量要求的提高，加之設(shè)備檢修周期也在不斷延長(zhǎng)，1-3號(hào)轉(zhuǎn)爐設(shè)備保障能力受到挑戰(zhàn)，暴露出冷卻系統(tǒng)故障率高、耳軸潤(rùn)滑可靠性不高等一系列問(wèn)題，制約生產(chǎn)順行。

1）耳軸軸承潤(rùn)滑可靠性差。由于轉(zhuǎn)爐耳軸潤(rùn)滑依靠人工定期打油實(shí)現(xiàn)，受操作人員責(zé)任心影響較大，定量、定時(shí)不易保證，可靠性不高。2010年萊鋼3號(hào)50噸轉(zhuǎn)爐傳動(dòng)側(cè)耳軸軸承損壞，導(dǎo)致了軸承磨壞耳軸的重大設(shè)備事故，給生產(chǎn)及設(shè)備維護(hù)工作造成極大損失，與耳軸的潤(rùn)滑效果有密切關(guān)系；

2）耳軸旋轉(zhuǎn)接頭壽命短。旋轉(zhuǎn)接頭屬于串水管插入式相連，同軸度偏差大，設(shè)備使用壽命短，旋轉(zhuǎn)接頭屬兩通路接頭，只能將托圈水與爐帽冷卻水串聯(lián)，冷卻效果不好；

3）爐體冷卻水管分布在托圈外側(cè)，易被積渣擠裂，誘發(fā)設(shè)備事故。

2 改造措施

2.1 設(shè)計(jì)安裝智能潤(rùn)滑系統(tǒng)

在安裝一臺(tái)自動(dòng)潤(rùn)滑泵及一臺(tái)自動(dòng)補(bǔ)脂泵。潤(rùn)滑管路直接連接到各1-3號(hào)轉(zhuǎn)爐耳軸軸承座潤(rùn)滑點(diǎn)，考慮到轉(zhuǎn)爐經(jīng)常噴濺，輻射溫度高等特點(diǎn)，在軸承座內(nèi)側(cè)加裝防護(hù)擋板以保護(hù)管路。

給油量及油脂的確定。轉(zhuǎn)爐低速重載運(yùn)行，應(yīng)選用針入度小、粘附性好具有極壓性的潤(rùn)滑脂。采用潤(rùn)滑泵給油時(shí)，應(yīng)選用針入度大、泵送性好的潤(rùn)滑脂；滾動(dòng)摩擦選粘附性好，有足夠膠體安定性的潤(rùn)滑脂，使其不易流失。通過(guò)對(duì)比日常時(shí)用的極壓鋰基脂與U1脲基脂兩種潤(rùn)滑脂，從表1可以看出脲基脂更適合轉(zhuǎn)爐耳軸軸承使用，所以選用脲基脂作為潤(rùn)滑脂:

表1 潤(rùn)滑脂主要參數(shù)比較

軸承油量計(jì)算可根據(jù)公式:Q= c×D×B計(jì)算求得式中:c=0.00003～0.00005（潤(rùn)滑系數(shù)）

通過(guò)計(jì)算并對(duì)潤(rùn)滑泵PLC系統(tǒng)編程，實(shí)現(xiàn)每4小時(shí)自動(dòng)給油5min，每4天可對(duì)耳軸軸承內(nèi)潤(rùn)滑脂更新一次，完全滿足使用要求。

2.3 耳軸及旋轉(zhuǎn)接頭重新設(shè)計(jì)

現(xiàn)使用耳軸為雙向旋轉(zhuǎn)空心轉(zhuǎn)軸，如圖1所示，原設(shè)計(jì)傳動(dòng)側(cè)耳軸及非傳動(dòng)側(cè)耳軸內(nèi)腔孔為Φ200mm，串水管直徑為Φ64mm。

圖1 傳動(dòng)側(cè)非傳動(dòng)側(cè)耳軸原設(shè)計(jì)截面圖

圖2 非傳動(dòng)側(cè)耳軸設(shè)計(jì)截面圖

圖3 改造后的旋轉(zhuǎn)接頭形式

改造后，耳軸與旋轉(zhuǎn)接頭的聯(lián)接方式改為目前比較成熟可靠的斷面式壓合聯(lián)接，取消了串水管，安裝更加方便，同時(shí)旋轉(zhuǎn)接頭的壽命也由原來(lái)的3-5個(gè)月提高到2年左右。耳軸與托圈水路的聯(lián)接由外部水管串接改為由耳軸內(nèi)部直接與托圈的兩個(gè)腔體聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)托圈冷卻水無(wú)任何外露的聯(lián)接方式，徹底消除了托圈串水管被鋼渣擠斷的隱患。

耳軸安全性:

通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)側(cè)內(nèi)圓直徑與原設(shè)計(jì)相比變小，因此傳動(dòng)側(cè)危險(xiǎn)截面安全系數(shù)與原設(shè)計(jì)相比只會(huì)增大，不會(huì)減小。

非傳動(dòng)側(cè)耳軸空腔直徑與原設(shè)計(jì)相比增大1.6倍，重新根據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算抗彎截面系數(shù):

原設(shè)計(jì):

基本無(wú)明顯變化，因此重新設(shè)計(jì)的耳軸不影響設(shè)備安全運(yùn)行。

圖5 冷卻水管改造后布置圖

3 實(shí)施效果

3.1 耳軸軸承潤(rùn)滑情況得到了改善

為進(jìn)一步比較增上智能潤(rùn)滑系統(tǒng)后軸承的使用情況，在轉(zhuǎn)爐的同一部位、同一周期，對(duì)潤(rùn)滑脂取樣進(jìn)行光譜分析，油脂質(zhì)量明顯提高，軸承磨損量大大減少，軸承適用壽命延長(zhǎng)約1/3。

3.3 旋轉(zhuǎn)接頭使用壽命延長(zhǎng)

自實(shí)施改造至今2年時(shí)間，旋轉(zhuǎn)接頭未出現(xiàn)損壞漏水現(xiàn)象。

3.4 轉(zhuǎn)爐設(shè)備故障率明顯降低

實(shí)施改造后轉(zhuǎn)爐設(shè)備故障率由0.06%降低至0.01%,實(shí)施改造后未出現(xiàn)設(shè)備潤(rùn)滑及冷卻故障。而2009年僅冷卻水系統(tǒng)共發(fā)生故障14次，爐帽埋管故障4次，影響正常冶煉時(shí)間106小時(shí)。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)煉鋼廠3座50t轉(zhuǎn)爐影響其潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)可靠性因素的調(diào)查分析，通過(guò)重新設(shè)計(jì)潤(rùn)滑系統(tǒng)、耳軸裝配及旋轉(zhuǎn)接頭，研究軸承潤(rùn)滑技術(shù)、旋轉(zhuǎn)接頭工作原理及條件等對(duì)策，使轉(zhuǎn)爐潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)可靠性大幅提高，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。50t轉(zhuǎn)爐潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)可靠性研究與應(yīng)用，提高了設(shè)備的可靠性，有效的提高了設(shè)備作業(yè)率，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，在同行業(yè)中具有良好的推廣意義。

[1]譚牧田.氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼設(shè)備.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1983.

[2]潘毓諄.煉鋼機(jī)械.北京鋼鐵學(xué)院冶金機(jī)械教研室.北京:冶金工業(yè)出版社，1984.