淺析轉(zhuǎn)爐設(shè)備系統(tǒng)典型故障及預(yù)防

邸亞東 王艷彬 劉曉坤

摘要：結(jié)合多年來轉(zhuǎn)爐設(shè)備系統(tǒng)管理實際經(jīng)驗，對轉(zhuǎn)爐設(shè)備系統(tǒng)耳軸軸承、傾動減速機(jī)、球鉸螺栓等三類典型故障進(jìn)行剖析，研究預(yù)防、改進(jìn)措施，促進(jìn)轉(zhuǎn)爐設(shè)備安全、穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐;典型故障;預(yù)防

前言

轉(zhuǎn)爐是冶金企業(yè)中的重要煉鋼設(shè)備，其主要功能是對鐵水、廢鋼進(jìn)行吹煉脫碳、脫磷、脫硫、升溫及造渣處理等。設(shè)備特點是爐體與托圈通常設(shè)計采用三點球面支撐方式，采用全懸掛四點嚙合柔性傳動、扭力桿平衡型式的傾動機(jī)構(gòu)，應(yīng)用半管覆蓋強(qiáng)制水冷爐帽、水冷爐口、水冷托圈、爐腹空冷技術(shù)等。在實際生產(chǎn)過程中，水冷托圈耳軸軸承損壞、傾動減速機(jī)系統(tǒng)損壞、爐體球鉸螺栓斷裂等故障比較典型，會直接造成轉(zhuǎn)爐停產(chǎn)，并且處理時間長、難度大、費用高，影響冶金企業(yè)整體生產(chǎn)平衡。

1 水冷托圈耳軸軸承損壞故障

水冷托圈耳軸是承載爐體和托圈重量的空心柱狀構(gòu)件。耳軸軸承損壞主要表現(xiàn)為軸承座外部悶蓋、透蓋緊固螺栓損壞斷裂，悶蓋、透蓋竄動，軸承滾柱竄出，軸承保持架變形、損壞等。

托圈耳軸軸承裝配不當(dāng)、潤滑不良、滾柱磨損超標(biāo)、保持架損壞、軸承超出疲勞極限、異常受力等都會造成軸承損壞。轉(zhuǎn)爐托圈軸承在正常使用的前提下，使用壽命一般為8-10年，超期使用將產(chǎn)生重大設(shè)備隱患。在正常潤滑條件下，軸承超出疲勞極限運轉(zhuǎn)是造成軸承損壞的主要原因之一。

因此，要對重點設(shè)備及部件進(jìn)行長周期綜合管理，定期對重點部位進(jìn)行點檢，預(yù)防性更換，根據(jù)軸承設(shè)計壽命、承載、環(huán)境、使用狀況等綜合考慮確定更換周期。利用定修、年修時間對托圈耳軸軸承進(jìn)行專項排查、檢測，更換超標(biāo)軸承，將點檢、檢測數(shù)據(jù)保存?zhèn)浒福瑸槿蘸缶S護(hù)工作提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。對軸承潤滑系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化完善，設(shè)置油量、油壓檢測報警系統(tǒng)，改善軸承潤滑效果。

2 轉(zhuǎn)爐傾動減速機(jī)系統(tǒng)損壞故障

轉(zhuǎn)爐傾動系統(tǒng)是用來產(chǎn)生扭矩使轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)動的重要部件。減速機(jī)系統(tǒng)損壞主要表現(xiàn)為傾動時的電流值偏高，電機(jī)保護(hù)性跳閘，減速機(jī)運轉(zhuǎn)時有異音，一次減速機(jī)輸出軸悶蓋緊固螺栓斷裂，一次減速機(jī)輸出軸悶蓋螺栓斷裂、悶蓋竄動，二次減速機(jī)輸入軸（一次減速機(jī)輸出軸）軸承損壞，輸入軸軸向竄動，二次減速機(jī)傳動大齒輪損壞等。

設(shè)計缺陷是造成減速機(jī)損壞的主要原因之一。一次減速機(jī)輸出齒輪軸軸端擋板、緊固螺栓必須具有足夠強(qiáng)度，螺栓通常為4*M24，設(shè)有軸承外圈定位套。早期設(shè)計中有4*M16緊固螺栓型式，并且無軸承外圈定位套，存在強(qiáng)度不足、無法精準(zhǔn)定位的隱患，必須及早治理。軸端擋板的缺少及緊固螺栓強(qiáng)度設(shè)計偏小會造成雙列圓錐滾子軸承外側(cè)的軸承內(nèi)圈受到軸向力作用（嚙合齒輪為斜齒），發(fā)生軸向竄動，加之軸承外圈無定位套限制其軸向位移，里側(cè)的軸承內(nèi)圈也會隨之發(fā)生軸向位移，導(dǎo)致整套軸承失效，促使二次減速機(jī)輸入軸（一次減速機(jī)輸出軸）與爐體耳軸傳動大齒輪中心距產(chǎn)生變化，造成齒輪軸和大齒輪損壞。

異常受力是造成減速機(jī)損壞的主要原因之二。經(jīng)過長時間使用，爐體托圈上的止動塊與爐體支撐座間的間隙增大，爐體傾動時耳軸會承受爐體相對位移產(chǎn)生的沖擊（異常峰值力矩），耳軸傳遞到減速機(jī)傳動軸，傳動軸受到的瞬間反作用力會達(dá)到峰值，增加了軸承的軸向竄動。轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)年修期間應(yīng)調(diào)整消除止動塊與爐體支撐座間的間隙。爐口積渣的清理不能使用廢鋼斗別撬等野蠻操作，否則會對減速機(jī)傳動軸產(chǎn)生異常反作用力，經(jīng)常性的異常受力會大幅度縮減減速機(jī)的使用壽命，造成減速機(jī)損壞。建議使用帶有挖掘臂的拆爐機(jī)對爐口積渣進(jìn)行規(guī)范清理，要求拆爐機(jī)操作者精細(xì)操作，避免對傾動減速機(jī)造成異常的沖擊。

傾動系統(tǒng)切向鍵松動、磨損是造成減速機(jī)損壞的主要原因之三。切向鍵松動，轉(zhuǎn)爐傾動時會形成異常沖擊力，降低減速機(jī)使用壽命。系統(tǒng)年修期間應(yīng)對切向鍵緊固情況進(jìn)行檢查。

減速機(jī)軸承潤滑不良、磨損超標(biāo)是造成減速機(jī)損壞的主要原因之四。保證系統(tǒng)正常潤滑是前提，同時應(yīng)對照圖紙、標(biāo)準(zhǔn)對減速機(jī)所有軸承定期進(jìn)行排查、檢測，更換超標(biāo)軸承，恢復(fù)設(shè)備功能精度。

同時，應(yīng)修訂完善電氣系統(tǒng)保護(hù)，根據(jù)現(xiàn)場情況縮短電機(jī)過流跳閘的時間，如發(fā)生電機(jī)過流跳閘情況，必須組織對系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)致排查確認(rèn)、徹底解決問題后再送電，避免故障狀態(tài)下再次啟動造成問題擴(kuò)大。

3 爐體球鉸螺栓斷裂故障

球鉸螺栓是連接爐體與托圈并傳遞傾動扭矩的重要部件。球鉸螺栓故障主要外觀表現(xiàn)為螺栓螺母與球面支撐間隙變大或直接脫落。

設(shè)計缺陷是造成支撐機(jī)構(gòu)損壞的主要原因之一。轉(zhuǎn)爐爐殼經(jīng)長期受熱后會發(fā)生變形，導(dǎo)致爐體三點球鉸螺栓支撐機(jī)構(gòu)受力不均勻，特別是在轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)轉(zhuǎn)動過程中，容易造成單點支撐機(jī)構(gòu)受力瞬間過載，這種設(shè)計結(jié)構(gòu)決定生產(chǎn)過程中球鉸螺栓在高溫條件下承受反復(fù)變化的拉應(yīng)力，球鉸螺栓因疲勞被拉長，同時受作業(yè)環(huán)境的影響以及高溫、粉塵的共同作用，導(dǎo)致球鉸螺栓使用一段時間后不能靈活動作，無法對爐殼膨脹力進(jìn)行補(bǔ)償，當(dāng)受力過載時，幾個因素疊加，即使螺栓沒有夾渣等制造缺陷，也容易發(fā)生瞬間被切斷現(xiàn)象。

針對爐體三點球鉸螺栓支撐機(jī)構(gòu)存在的設(shè)計缺陷，后期新設(shè)計、改造的轉(zhuǎn)爐支撐系統(tǒng)多采用五點吊掛系統(tǒng)型式，其特點是允許爐殼自由、不受約束以及非對稱變形。爐殼受熱膨脹會產(chǎn)生永久變形，懸掛裝置不會將由此變形而產(chǎn)生的附加應(yīng)力傳遞給托圈;在轉(zhuǎn)爐傾動過程中無沖擊載荷，確保構(gòu)件穩(wěn)定及各裝配不出現(xiàn)松動。轉(zhuǎn)爐下懸掛裝置都位于托圈的下方，有利于下懸掛部件與溫度較低的爐殼下部連接。由于懸掛系統(tǒng)是靜定系統(tǒng)，具有自動調(diào)整的特性，無需任何調(diào)整設(shè)備來補(bǔ)償永久變形。因此不需要定期校正也不會出現(xiàn)因為構(gòu)件松動而引起的維修和更換等問題。

日常監(jiān)管、檢測不到位，設(shè)備基礎(chǔ)管理薄弱是造成支撐機(jī)構(gòu)損壞的主要原因之二。由于爐體三點球鉸螺栓支撐機(jī)構(gòu)改造工期長、費用高，影響生產(chǎn)平衡及成本管控，需要根據(jù)企業(yè)實際情況綜合研究確定是否需在短期內(nèi)進(jìn)行改造。如果還需沿用爐體三點球鉸螺栓支撐機(jī)構(gòu)型式，則需要對球鉸螺栓進(jìn)行重點管控、監(jiān)測，新球鉸螺栓備件需要經(jīng)過探傷檢測合格后方可使用，對于在線安裝的球鉸螺栓，可以利用轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)年修時間對所有球鉸螺栓進(jìn)行在線無損探傷檢測，檢測工作必須由具有專業(yè)資質(zhì)的廠家進(jìn)行，出具無損探傷檢測報告存檔，并對歷次檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行累計對比分析，研究劣化趨勢，如發(fā)現(xiàn)球鉸螺栓存在隱患必須及時更換處理，避免帶病使用而造成惡劣后果。

4 結(jié)語

隨著轉(zhuǎn)爐煉鋼技術(shù)的不斷進(jìn)步，設(shè)備管理人員應(yīng)經(jīng)常性與設(shè)計院、同類企業(yè)溝通交流新技術(shù)和經(jīng)驗，對于早期設(shè)計不合理的結(jié)構(gòu)型式應(yīng)及早更新?lián)Q代，徹底消除設(shè)備隱患。充分發(fā)揮專職點檢員、點檢定修制作用，通過點檢提前發(fā)現(xiàn)隱患苗頭，利用定修、年修時間統(tǒng)一治理，避免故障發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]王連山，王亮.鋼廠轉(zhuǎn)爐設(shè)備懸掛系統(tǒng)焊接工藝研究[J].金屬加工（熱加工），2020（06）：41-42.

（作者單位：通化鋼鐵集團(tuán)股份有限公司）