高爐爐頂齒輪箱故障與改進探究

陳杰 沈衛芳

摘 要 本文將詳細介紹高爐爐頂齒輪箱的主要故障，并針對具體故障提出設立氮氣入口通道、改善齒輪箱運行狀態及安裝冷卻器三項有效的改進措施，從而使爐頂齒輪箱的運行更為通暢。

關鍵詞 高爐;爐頂齒輪箱;冷卻器

引言

高爐冶煉技術隨著科學技術的快速發展已變得愈發精準，其對設備工作的連續性與精準度要求也逐漸提升，只有在保證其精度與功能穩定的前提下才能延長設備的使用壽命，變得更為可靠與穩定。

1高爐爐頂齒輪箱的主要故障

高爐爐頂齒輪箱的運行需按照一定的程序，其會在控制布料溜槽旋轉的基礎上掌握其內部傾角角度，從而順利實現多項功能要求，如定點布料、扇形布料與環形布料等。采用齒輪箱不僅能實現其程序中的多項功能，在與上部閥箱配合后還會密封高溫荒煤氣與爐內高壓等，防止出現因爐內高壓、高溫而造成的粉塵反竄，也會進一步導致設備損壞或各類安全事故的發生。雖然當前工作人員的技術有所提升，但齒輪箱在實際運行時仍會產生些許問題，如氮氣消耗量過大、溢水問題或溫度偏高等，應找出該問題產生的原因與現象，從而設計出合理的應對措施。

（1）氮氣消耗量較大。高爐爐頂齒輪箱內部的氮氣在運行過程中其會從氣密箱的側面與頂部進入內部，并在經過旋轉筒體的下部后進入到爐中，該裝置的主要作用為正壓密封與帶走部分熱量。通常來講，氮氣的消耗量需在500Nm3/h以內，但受裝配或制造精度的影響，其密封口在受到磨損后會增大間隙，當前消耗量難以達到氮氣密封的基本需求，在生產期間由于齒輪箱內部與周圍會出現積灰現象，技術人員經過試驗與調查后了解到氮氣真實的消耗量在800～1500Nm3/h之間。基于氮氣的消耗量較大，技術人員需適時改進密封裝置，控制其內部間隙。

（2）溢水問題。齒輪箱最為常見的問題屬溢水現象，冷卻水通過齒輪箱的頂部進入，再經過旋轉筒體上部與上水槽匯合，在重力作用下其進入到內部的蛇形管中，在對齒輪箱降溫以后，全部匯集到其殼體的下水槽中再借助回水管進入到泵站，從而使冷卻水能夠循環使用。在發生溢水問題時，上水槽中的水位計會發出報警信號，冷卻水會通過上水槽溢到爐中，不僅影響設備的正常冶煉，也會造成多重安全隱患。雖然在冶煉現場及時調整水量能緩解該項問題，但若不采取科學的控制方法仍會出現該現象，若不斷調整相關水量，會降低水量值，不利于溢水問題的解決。

（3）溫度偏高。通常來講，齒輪箱的主要功能為氣體密封與傳送功能，在工作狀態中其會受到爐況波動或爐內氣流的影響，降低或升高箱中溫度。當溫度偏高時各部位因受熱而發生膨脹，不僅會縮小齒輪間隙，還會因齒輪間隙的消失而導致齒輪卡死。此外，高爐爐頂齒輪箱在開展布料以前，該裝置的具體位置要調整到工作位上，若遇到較大的上傾阻力，會因電流較大而出現跳電現象。

2高爐爐頂齒輪箱的有效改進措施

（1）設置科學的氮氣入口通道。齒輪箱在實際運行過程中由于氮氣的消耗量過高，技術人員為改善當前狀況，需設立合適的氮氣入口通道。具體來說，裝置密封間隙直接影響著氮氣的消耗量，技術人員需詳細考察設備的裝配制度與制造精度，在運用過程中為增強齒輪箱的密封效果，要嚴格控制氮氣壓力值，相較于爐頂壓力，其要超出15-20kPa左右，從而更好地控制氮氣的消耗量。此外，針對氮氣的入口通道，技術人員不僅要保證裝置的密封性，還要采用科學手段合理消耗氮氣，將其使用量控制在合適的范圍內，使齒輪箱運行的更為順利。

（2）優化齒輪箱運行狀態。根據齒輪箱中的溢水現象，技術人員進行了多種試驗，首先，其檢測到齒輪箱內部含有鐵元素氧化物，通過實際觀察，裝置外部的進回水管道的材質為碳鋼，而其內部水管材質屬不銹鋼，因而鐵元素氧化物的來源為進回水管道。技術人員在發現該項物質后應立即維修或更換相關管道，并利用有效清洗消除氧化物。其次，發生溢水現象可能源于裝置內部的油脂，由于齒輪箱的大齒圈與內部旋轉的結構為開放式，并通過自動潤滑補給油脂。在檢查齒輪箱內部裝置的過程中，技術人員可發現旋轉筒體與密封蓋板的上部匯聚了較多油脂，在溫度的不斷影響下，其滲入到下水槽中，再借助回水管進入到水箱中并傳送到裝置的各個部分中。技術人員應設置合理的潤滑周期，并及時調整油量，不斷縮減油脂在齒輪箱中的堆積，降低溢水現象出現的概率。最后，技術人員還需逐項修理齒輪箱中的冷卻管路、潤滑管路與均壓管路等，切實改善其運行狀態，在多次疏通冷卻管路后，可適當在回水管道中設置加液裝置，從而改善溢水故障[1]。

（3）安裝冷卻器。為解決溫度偏高問題，技術人員可采用通氮密封與通水冷卻法，由于夏季的溫度偏高，在遭受陽光照射后氮氣的溫度也會逐漸升高，齒輪箱中的溫度也會順勢增高，在安裝冷卻器以后，當冬季無須氮氣冷卻時，可讓氮氣直通相應裝置;在夏季打開冷卻器在冷卻氮氣的同時也會降低周遭溫度，齒輪箱的降溫效果也會獲得明顯改善。當溫度突然升高時技術人員可借助爐頂灑水降溫來控制溫度，并適時加大氮氣的消耗量，不但能有效改善溫度問題，還能使設備運行變得更為安全。

若齒輪箱在工作過程中發生跳電現象，技術人員應立即檢查布料溜槽的連接部位，并留意是否含有異物卡組。為保證冷卻效果，要仔細檢查冷卻水的運行情況，查看傾動軸的實際位置。與此同時，工作人員需定期維修裝置內部的潤滑管路，檢查所有的潤滑點，并逐一進行人工潤滑。為解決電流過大問題，應適時查看傾動機箱中的齒輪磨損狀況，在完成相關維修工作后保障齒輪整體的磨損度。此外，針對機箱中的潤滑油，不但要查看其數量有無減少，還應及時檢測其質量，從而提升爐頂齒輪箱整體的運行效率[2]。

3結束語

綜上所述，在實際運行高爐爐頂齒輪箱的過程中由于裝置內部的配置與精度值的變化可能會出現些許問題，技術人員為使其適應冶煉需求，需利用科學的周期與日常維護，使其達到較好的潤滑效果，從而使齒輪箱的運行更為穩定、安全。

參考文獻

[1] 張東勝，李步虎，向何.高爐爐頂齒輪箱故障分析與改進[J].冶金設備，2019（S1）：5-7.

[2] 張世聰.本鋼5號高爐爐頂齒輪箱故障分析及處理方法[J].本鋼技術，2018（1）：26-28.