燒結(jié)機臺車故障分析

楊龍 吳洪松 楊學(xué)斌 閆洪林 肖聰國

(紅河鋼鐵有限公司燒結(jié)廠 云南蒙自 661100)

1 前言

燒結(jié)機臺車是燒結(jié)生產(chǎn)工藝的主體設(shè)備，它能否正常運行直接影響到整個生產(chǎn)工藝過程的穩(wěn)定。燒結(jié)機臺車作為燒結(jié)機的核心組成部分，其對燒結(jié)生產(chǎn)穩(wěn)定順行起著至關(guān)重要的作用[1]。紅鋼260m2燒結(jié)機在線運轉(zhuǎn)臺車數(shù)量116臺，本體制造重量7.67T；臺車尺寸W4xLl.5xH0.70m；容積V=(4x1.5x0.7)m=4.2m3。燒結(jié)礦堆比重取1.7t/m3，單臺臺車工作時需承重M=Vx1.7t/m3=7.14T。由于臺車部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工況條件惡劣，其故障停機在燒結(jié)系統(tǒng)占比達45～55%。

2 臺車故障原因析

2.1 車輪裝置故障

燒結(jié)機臺車車輪運行時承重：M=本體重量+物料重量=7.67T+7.14T=14.81T。在抽風(fēng)燒結(jié)過程下臺車本體導(dǎo)熱，車輪本體溫度可達45～90℃，加之頭尾星輪密封罩內(nèi)粉塵沖刷，工作環(huán)境惡劣。車輪數(shù)量較多(464套)，燒結(jié)過程要求燒結(jié)機不間斷運轉(zhuǎn)，車輪軸承維護周期不及時，臺車車輪軸承發(fā)生油脂皂化、保持架破裂、軸承滾珠缺損等故障，當軸承損壞的臺車繼續(xù)再運行時，臺車車輪會自行脫落，若不及時停機更換臺車，車輪在進入尾部彎道時脫落，車輪會卡入機尾彎道和導(dǎo)軌之間，造成卡阻。機尾星輪周邊設(shè)置有除塵密封罩，車輪脫落不易被發(fā)現(xiàn)，事故往往造成燒結(jié)機卡阻跳機才會被發(fā)現(xiàn)，該故障處理難度大，燒結(jié)機故障停機時間較長。燒結(jié)機臺車結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 燒結(jié)機臺車局部圖1-車體；2-篦條；3-隔熱件；4-車輪裝置；5-密封滑塊；6-篦條銷子；7-欄板；8-鋼軌；9-固定滑道；10-輥子；11-風(fēng)箱側(cè)板

2.2 篦條隔熱墊故障

臺車經(jīng)過10年時間生產(chǎn)中，臺車橫梁在隔熱墊反復(fù)摩擦磨損下；抽風(fēng)燒結(jié)氣氛中SO2、水蒸氣和微粒飛塵等對臺車腐蝕、沖刷下，橫梁兩側(cè)磨損嚴重，橫梁與隔熱墊之間配合間隙松動，導(dǎo)致臺車在翻轉(zhuǎn)過程中篦條和隔熱墊晃動，運轉(zhuǎn)一段時間后，篦條整體位移歪斜現(xiàn)象較為突出，出現(xiàn)大面積篦條脫落。

2.3 密封滑塊故障

燒結(jié)機臺車采用雙板簧密封滑板，由圓柱螺旋彈簧壓縮滑塊貼緊固定滑道，銷軸和固定螺栓防止滑板前后、橫向移動，滑塊結(jié)構(gòu)如圖2，臺車移動滑板與風(fēng)箱固定滑道的接觸面即為密封面。固定滑道上均勻分布有潤滑油孔，通過定時定量給油保持滑板和滑道之間減小摩擦磨損和密封面漏風(fēng)，同時減小臺車運行阻力保護驅(qū)動電機電流過高跳機。近年來潤滑系統(tǒng)超期服役，電纜老化造成潤滑點不出油，滑塊在干澀的滑道上相對摩擦，經(jīng)常出現(xiàn)滑塊銷軸斷裂、滑塊進入頭部滑道時抵彎掉落，如圖3，通過對脫落的滑塊檢查，發(fā)現(xiàn)工作面有較深的磨痕。臺車超周期運行密封滑塊銷軸磨損嚴重，造成滑塊整體脫落導(dǎo)致臺車漏風(fēng)停機更換臺車。嚴重時發(fā)生固定滑道緊固螺栓斷裂，固定滑道被擦抵脫落，發(fā)生較大設(shè)備停機事故。

圖2 密封滑塊示意圖1-銷軸；2-圓柱螺旋彈簧；3-固定螺栓；4-滑道固定螺栓；5-油孔；6-密封面；7-滑板；8-固定滑道

2.4 配重裝置故障

2.4.1 配重鏈條斷裂

當臺車進入尾部彎道時，機尾移動架在兩側(cè)配重(各6T)重力下產(chǎn)生向機頭方向的作用力，在該力下燒結(jié)面臺車及回程段臺車相互貼合緊密，尾部星輪齒槽始終與臺車輥子正常嚙合。移動架和配重的連接機構(gòu)采用鏈條、齒輪、拉桿結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)剛性強，在臺車卸料時緩解星輪反作用力時沒有韌性，反復(fù)受力后鏈條容易斷裂，鏈條斷裂后配重箱脫落。配重脫落后燒結(jié)機臺車跑偏，車輪與導(dǎo)軌接觸處形成擠壓，使車軸逐漸脫出臺車孔，兩輪間距增大，加快臺車車輪的損壞。這種情況急需被迫停機處理鏈條，配重箱脫落同時存在安全隱患。

2.4.2 臺車回程段起拱

起拱現(xiàn)象就是由于臺車的后輪出現(xiàn)上臺離開軌道，在進入回車道后無法接觸到下軌道的現(xiàn)象。由于燒結(jié)機尾部星輪是前后移動式結(jié)構(gòu)，星輪齒板同經(jīng)過了尾部彎道進入回車道的臺車的卡輪間產(chǎn)生一個推力，該推力的摩擦分力方向指向上部，因而促使臺車向前追趕前列臺車，從而經(jīng)過回車道向燒結(jié)機頭部運動。下一列臺車卡輪擺平后又會受到星輪轉(zhuǎn)動而致使齒板產(chǎn)生的推力的作用，向燒結(jié)機頭部運行，在頭部的星輪作用下，臺車運行到頭部時會被頭輪下壓力瞬間壓下撞擊在軌道上，由于撞擊而產(chǎn)生的作用力較大極易造成車輪軸承損壞。如圖3，國內(nèi)燒結(jié)機一般的起拱高度在1cm到5cm之間[2]。

圖3 機尾回程段臺車起拱示意圖1-軌道；2-尾部星輪齒板；3-臺車；4-導(dǎo)軌；5-鏈條、拉桿結(jié)構(gòu)；6-齒輪；7-配重箱；8-車輪起拱；9-回程段水平軌道；10-鋼構(gòu)立柱；11-星輪軸承座

3 治理措施

3.1 車輪裝置故障治理措施：

通過對臺車故障點原因進行分析，首先通過改進臺車車輪加油周期，由原2個月加油周期改為每月加油一次，通過提高加油頻次、更換耐高溫潤滑油脂后，車輪潤滑維護不夠、油脂皂化現(xiàn)象基本已不存在；其次通過改善臺車車輪修復(fù)工藝，對下線臺車四輪全面解體拆檢，更換易損件、油脂，杜絕有缺陷的車輪上線，提高臺車車輪壽命，提高設(shè)備穩(wěn)定性，降低軸承損壞率；最后通過優(yōu)化檢查方法，及時發(fā)現(xiàn)故障車輪，及時更換臺車，如圖5。

圖4 臺車輪子故障檢查點1-臺車上攔板；2-臺車下攔板；3-攔板連接螺栓；4-車輪；5-車輪檢查點

圖5 改造后的隔熱墊

在臺車輪子工作面兩側(cè)軌道上制作一個檢查點，車輪到該點后處于懸空狀態(tài)，檢查人員即可通過‘聽異響、搬、推、轉(zhuǎn)’即可確定輪子是否存在損壞，隱患車輪提前檢查發(fā)現(xiàn)，避免進入尾部彎道后脫落，該檢查方法推出后，沒有出現(xiàn)車輪在尾部星輪卡堵事故，取得了較好效果。

3.2 篦條隔熱墊故障治理措施

針對橫梁磨損隔熱墊、篦條晃動的問題，通過改變隔熱件內(nèi)腿厚度來抵消臺車橫梁的磨損，將隔熱墊兩腿內(nèi)側(cè)的厚度由原的30mm改為32mm，內(nèi)側(cè)寬度變?yōu)?6mm，減少4mm，如圖6，盡量保證緊密配合，使隔熱墊內(nèi)側(cè)固定到橫梁門槽內(nèi)穩(wěn)固，保證臺車運轉(zhuǎn)過程中隔熱墊不晃動，防止篦條發(fā)生擠裂、歪斜導(dǎo)致的脫落[3]。

為避免篦條、隔熱墊失修，結(jié)合單系統(tǒng)作業(yè)檢修周期長等特點，對燒損篦條隔熱墊采取檢修中整體拆檢、新篦條單獨組裝使用，拆下的舊篦條根據(jù)磨損情況進行再更換上線或淘汰，盡量避免新舊搭配使用。檢修48小時以上時，確保得到維護臺車達到75%以上，通過采取以上兩種措施后，檢修后一個月內(nèi)燒結(jié)機極少因篦條和隔熱墊故障更換臺車。

3.3 密封滑塊故障治理措施

為解決密封滑板與滑道潤滑不足的問題，將原來潤滑系統(tǒng)中的電纜進行全部更換耐高溫電纜，給油器短路現(xiàn)象明顯減少[4]。通過2018年現(xiàn)場給油器集成集中更換25套后滑道給油情況好轉(zhuǎn)，由于該套潤滑系統(tǒng)使用年限較長，維護保養(yǎng)成本較高，積極推動系統(tǒng)升級，不久潤滑不足問題將得到徹底解決。為避免密封滑塊進入頭部滑道時抵彎掉落，根據(jù)現(xiàn)場情況，將原有導(dǎo)板進行改造，如圖6。

圖6 臺車軌道導(dǎo)板結(jié)構(gòu)示意圖1-風(fēng)箱支板；2-頭部滑道；3-δ20mm斜三角鋼板；4-熱彎鋼軌

改造前導(dǎo)板采用δ20mm斜三角鋼板焊接，由于接觸面積小，在滑板上留下加深磨痕。改造后使用和滑板同等寬度的熱彎鋼軌，有效增大接觸面積，有效減少磨痕和抵觸，滑板能順利進入滑道，而不發(fā)生抵觸掉落。

3.4 配重裝置故障治理措施

1)為減小沖擊力把鏈條和拉桿換成鋼絲繩，但是要滿足拉力，必須用直徑較大的鋼絲繩，配合合適直徑的滑輪。燒結(jié)機配重5t，連接一組動滑輪，所以鋼絲繩最大靜負荷拉力為100KN，現(xiàn)場備件有鋼絲繩6×19W+IWR-Φ24MM，直徑d0=24mm。由GB8918-2006查處此鋼絲繩最小破斷拉力322KN；為保證鋼絲繩安全可靠地運行，由JB/T9005.1-1999查得，用于機動起重的滑輪和鋼繩直徑比為20，滑輪輪緣寬度B=(1.5～1.8)×d0=1.5×24mm=36mm。由鋼繩直徑可得出滑輪直徑D≥20×24mm=480mm。取用直徑D=500mm滑輪，輪緣寬度42mm，即可滿足現(xiàn)場使用要求。治理情況如圖7。

圖7 燒結(jié)機配重裝置治理前后對比

更換鋼絲繩和滑輪組后，傳力效率提高，燒結(jié)機工作面、回程段均無拉縫現(xiàn)象，使用壽命長，穩(wěn)定性高、故障率低，維修簡單，節(jié)約備件費用及潤滑油費用2萬/年。

2)機尾移動架是自動調(diào)節(jié)回程段臺車松緊的裝置，機尾配重過大，移動架移動余量較小，機尾配重小移動架過松沒有推力作用回程臺車，燒結(jié)機運轉(zhuǎn)將出現(xiàn)故障。經(jīng)過2年的摸索實踐，不斷調(diào)整配重箱重力大小，配重箱重量由原兩側(cè)各6t減小到5.05t和4.85t，有效降低回程臺車所受推力，尾部移動架靈活性起升范圍達到130mm-210mm。除了減少尾部移動架配重，同時還采取了對燒結(jié)機臺車輥子更換和進行定期更換鋼繩來消除起拱現(xiàn)象，取得了良好效果，燒結(jié)機回程臺車起拱已由最大時的200mm降低到15mm。

5 治理效果

通過以上針對性治理后，燒結(jié)機故障率大幅降低，更換臺車數(shù)量逐年減少，燒結(jié)工序產(chǎn)質(zhì)量和經(jīng)濟效益取得了一定的效果。紅鋼3#燒結(jié)機近3年更換臺車數(shù)量如表1，故障停機時間如表2。

表1 3#燒結(jié)機近年臺車更換數(shù)量統(tǒng)計(臺)表2 3#燒結(jié)機近年臺車故障停機時間統(tǒng)計(小時) 年月2017201820192020 年月20172018201920201月大修7541月大修3.753.741.152月大修5502月大修2.82.7103月大修4423月大修2.352.570.784月811644月10.745.133.562.155月2110215月12.034.680.90.266月10436月9.22.081.157月184107月12.22.464.238月1114118月12.497.564.549月16289月7.231.073.7510月1518910月7.649.464.3811月134811月10.672.173.812月1291312月14.615.054.03合計124928411合計96.8148.5639.364.34

燒結(jié)具體經(jīng)濟技術(shù)指標如表3所示。

表3 燒結(jié)機2018～2019年產(chǎn)質(zhì)量統(tǒng)計

得益燒結(jié)機穩(wěn)定順行，工藝操作制度得到統(tǒng)一執(zhí)行，2019年增產(chǎn)燒結(jié)礦14.6萬噸，主要指標創(chuàng)近年最優(yōu)，這充分說明設(shè)備的穩(wěn)定順行就是最好的提質(zhì)增效與節(jié)能降耗。

6 結(jié)語

本文主要對燒結(jié)機臺車故障進行分析，結(jié)合自身實際情況，采取相應(yīng)對策改善，2020年1-5月臺車更換數(shù)量同2019年同比減少50%，故障時間減少67.8%，按停機成本每分鐘800元計算，每年節(jié)約43萬余元。通過實踐證明改造是成功的，燒結(jié)機利用系數(shù)提高、產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定、能源消耗下降、職工勞動強度降低，改造效益明顯。