王金海， 趙衛紅， 王 單

(河北鋼鐵集團邯鋼公司， 河北 邯鄲 056015)

熱鍍鋅線加熱爐的主要作用是使帶鋼在爐內加熱到一定溫度，改善帶鋼的機械性能，同時使帶鋼具有一個潔凈的無氧化物存在的活性表面，并使帶鋼密封進入鋅鍋中進行熱鍍鋅作業[1]。熱鍍鋅線加熱爐一般由無氧化加熱段、輻射管加熱段、均熱段、噴氣冷卻段、爐鼻段等幾部分組成。

在生產中無氧化加熱段溫度較高（達到1 200 ℃以上），在高溫環境下如出現爐底輥冷卻水堵塞很快會導致爐底輥變形甚至斷裂影響帶鋼質量，必須停爐進行降溫更換爐底輥。

無氧化加熱段爐底輥內冷卻水發生堵塞，就會在輥內瞬間形成蒸汽[2]，蒸汽蓄積到一定程度會造成旋轉接頭崩脫，嚴重時引起輥體爆裂，造成大量冷卻水泄露。如果爐輥冷卻水泄露在爐內，造成爐墻、爐襯產生裂紋或塌陷脫落。生產中一旦出現爐輥堵水現象，就必須停止供應冷卻水，停水后輥身的溫度急劇升高，輥身會發生不同程度的彎曲變形，對帶鋼的表面會造成劃傷，嚴重時發生輥體斷裂等現象，同時有時還會造成軸承受力不均，發生軸承損壞抱死現象。事故停車后如果爐輥不能持續轉動，輥身在短時間內就會彎曲變形不能恢復轉動，造成質量事故必須停車進行處理，對熱鍍鋅線產量的損失影響極大。

1 無氧化加熱段原爐底輥裝置存在的問題及原因

1.1 原爐輥輥冷卻裝置堵塞原因

爐底輥內部有絞龍結構，靠端部卡套固定，由電機帶動減速機來帶動爐底輥和絞龍結構同步轉動，冷卻水一部分順著絞龍結構流動，來冷卻爐底輥面，一部分從排水孔流入爐底輥內部來冷卻爐底輥，冷卻水管入口有DN25 閥門，一般是常開的，在冷卻水出口有流量計，通過流量計來監控爐底輥冷卻水流量，進水溫度一般是常溫，出水溫度正常是40~60 ℃。

絞龍結構位于冷卻水管變徑處，螺旋的焊接在輥芯外壁。原有爐底輥內部絞龍結構的端部擋板為圓形無開口，阻礙冷卻水流量，容易造成水管堵塞，輥芯端板上的排水孔的直徑較小，尺寸為5~9 mm，直接影響了水流速率。

另外原有的爐底輥旋轉接頭（圖1 中標注1）的內孔中有外徑35~45 mm 單側大彈簧，爐輥冷卻水通過彈簧時，由于水溫度較高，容易形成水垢，堆積到彈簧內側，對冷卻水阻力大，造成冷卻水堵塞，同時固定密封作用相對較差。

圖1 無氧化加熱段爐底輥總示意圖

1.2 爐底輥更換問題

由于爐輥的旋轉由電機帶動減速機來驅動，在更換無氧化加熱段爐輥都要將驅動爐輥轉動的減速機從舊爐輥上拆下來安裝到更換的新爐輥上，在新爐輥上安裝減速機的過程中，由于減速機輸出端為平行空心軸結構，爐輥安裝部位穿插在減速機輸出端空心軸內，減速機輸出端空心軸和爐底輥驅動側之間為過盈配合，如下頁圖2 所示，在以往的安裝過程中，依靠大錘敲擊減速機，將減速機安裝到位，在這個敲擊減速機安裝過程中，爐輥勢必在敲擊方向上受力竄動，由于在安裝爐底輥減速機的過程中，爐底輥軸承座已經固定到位，爐底輥在敲擊方向上受力竄動，這個時候軸承座中的軸承必然會受到不同程度的損傷，嚴重的時候，在生產過程中軸承會抱死，爐底輥不轉動；另外，在錘擊減速機過程中，錘擊的次數越多，越容易造成減速機漏油，一旦減速機缺油，減速機內部齒輪會受到極大損傷，造成爐底輥不旋轉。以上兩種情況，都會造成帶鋼劃傷，造成質量事故，對熱鍍鋅線產量的損失影響極大。

圖2 無氧化加熱段爐底輥電機裝配圖

2 爐底輥裝置改進措施

2.1 爐底輥冷卻水裝置改進

改進后的爐底輥絞龍結構端部擋板邊緣有四處圓弧形型凹槽（圖3 中標注1），圓弧形型凹槽沿著絞龍端部圓周均布，圓弧形型凹槽的兩端與輥芯支撐的兩側相對應。每個圓弧形凹槽的尺寸為4~7 mm，圓弧形凹槽與以往設計的圓形絞籠端部擋板結構相比，明顯減少絞龍結構端部擋板對水的阻力，增大爐底輥冷卻水流量。絞龍結構的輥芯端板的4 個排水孔（圖3 中標注2）的孔徑為10~14 mm，增加爐底輥內冷卻水流量，提高冷卻效果。

圖3 絞龍端面示意圖

對旋轉接頭中的彈簧（圖4 中標注1）改為4-6個，并分布于旋轉接頭的內孔外周的內壁中，沿旋轉接頭圓周均布，彈簧外徑改為為6~10 mm，這樣可以避免彈簧對冷卻水的阻力而引起的堵塞現象，同時起到了固定密封作用；另外將旋轉接頭兩端的連接內螺紋和連接外螺紋變為錐形螺紋，錐度為2~4°，用于緊固作用。

2.2 爐底輥減速機安裝工具制定

將自制接頭（圖5 中標注1）和全螺紋螺桿（圖5中標注2）的焊接體利用爐底輥驅動側端部內螺紋和自制接頭外螺紋連接，使爐底輥和自制接頭和全螺紋螺桿連為一體，使用1 t 倒鏈將減速機吊起，使減速機輸出端空心軸穿過全螺紋螺桿和自制接頭至爐底輥驅動側端部位置，套管管芯穿過全螺紋螺桿和自制接頭其端部與減速機輸出端空心軸接觸，20 t穿心式液壓千斤頂液壓缸內芯穿過全螺紋螺桿和自制接頭，20 t 穿心式液壓千斤頂液壓缸活塞桿頂部與套管另一端部接觸，將螺母擰到全螺紋螺桿上直到和20 t 穿心式液壓千斤頂液壓缸底部接觸，此時，減速機、套管、千斤頂液壓缸、螺母全部穿在自制接頭和全螺紋螺桿焊接體上，安裝開始時，利用千斤頂手柄將20 t 穿心式液壓千斤頂液壓缸活塞桿伸出，此時，由于螺母擰到全螺紋螺桿上和20 t 穿心式液壓千斤頂液壓缸底部接觸，將千斤頂位置固定，使千斤頂位置不能后移，隨著千斤頂活塞桿伸出，將與之接觸的套管位置前移，由于套管端部和減速機輸出端空心軸接觸，隨著套管位置前移，減速機位置也前移，由于此時減速機輸出端空心軸和爐底輥驅動側端部位置接觸，另外爐底輥驅動側端部內螺紋和自制接頭外螺紋連接，使爐底輥和自制接頭和全螺紋螺桿連為一體，爐底輥位置固定，減速機位置前移，就平穩的安裝到位。

圖4 旋轉接頭剖視圖

圖5 自制接頭和全螺紋螺桿焊接體示意圖

3 爐底輥裝置改進后的應用及效果

3.1 降低了爐底輥及減速機消耗

改進后的爐底輥裝置有效的避免了爐底輥消耗，年可節少使用6 支爐底輥（1.8 萬元/支），軸承10盤（600 元/盤），減速機損壞5 臺（2 萬/臺），年可節約備件費合計21.4 萬元。

3.2 提高熱基鍍鋅產品質量等級

改進后的爐底輥裝置年可避免12 次劃傷帶鋼事故，每次產生二級品20 t，缺陷產品的差價在200元/t，年可創效4.8 萬元。

3.3 提高生產效率

年可減少5 次以上爐底輥更換時間，每次節省時間3 h，熱鍍鋅線小時產量60 t，噸鋼效益300 元，年可創效27 萬元。

3.4 社會效應良好

改進后的爐底輥裝置避免爐輥溫度急劇升高造成質量缺陷或者事故停車，提高了帶鋼實物質量，力學性能和鋅層結構得到明顯提高，同時還提高了生產節奏，降低了生產成本，具有顯著的經濟效益，在熱鍍鋅生產線中有著良好的應用前景。

4 結語

通過對爐底輥絞龍結構的端部擋水板邊緣采用多個圓弧形凹槽開口設計，使擋水板在起到水流緩沖作用的同時，明顯減小了絞籠端部擋水板對進入冷卻輥內部的水流阻力，提高了冷卻效率；將多個彈簧均勻分布在旋轉接頭的內孔四周，可以避免彈簧在內孔中對冷卻水的阻力而引起的堵塞現象；旋轉接頭螺紋采用錐形設計，可以提高緊固作用。采用以上結構的改進，有效地防止了爐輥內冷卻水堵塞。

通過自制工具采用穿心式液壓千斤頂將減速機平穩安裝到位，有效地防止了安裝爐輥減速機過程中因錘擊減速機造成的軸承座中的軸承必然受損和減速機漏油，避免了在生產過程中因軸承抱死和減速機內部齒輪損壞而造成爐底輥不轉動，劃傷帶鋼造成帶鋼質量缺陷的生產事故發生；由于改進后的爐底輥裝置比較簡單實用，在熱基鍍鋅生產線有著廣泛的應用前景。