荊林山

（首鋼長治鋼鐵有限公司， 山西 長治 046031）

摘 要：鼓式環冷機在燒結工藝生產中的應用非常廣泛，直接關聯整個生產工序，且對生產安全性有很大的影響。為實現燒結環冷機臺車的穩定運行，基于環冷機臺車在燒結工藝生產中的使用狀況，對常出現的故障原因進行分析，并針對性采取控制措施，最終實現了成本的大幅降低，保證了生產的穩順進行。

關鍵詞：環冷機；臺車；故障；分析

1 環冷機的應用及性能概述

首鋼長鋼公司煉鐵廠現有 2 臺 228 m² 鼓風環式冷卻機（以下簡稱“環冷機”），與 2 臺 200 m² 燒結機配套使用。主要功能是為燒結礦冷卻、降溫，主要負責將燒結機燒成的熟料冷卻后輸送至篩分系統，環冷機臺車在受料區域，接受燒結機單輥破碎機下料斗卸下的熾熱燒結礦后，隨回轉框架沿水平圓形軌道作圓周運動，轉動過程中燒結礦經 4 臺環冷機鼓風冷卻，旋轉一周到達卸礦區，水平圓形軌道改為向下彎曲的曲軌，裝滿燒結礦的臺車體底板隨曲軌軌跡傾斜，將冷卻的燒結礦從出料斗排出，經皮帶輸送機運往下一道工序，完成一個循環。臺車運轉一周，正常產量條件下需耗時 88 min，最大產量條件下需耗時 83.2 min。

環冷機的驅動裝置主要由 2 套驅動系統組成。每套系統都由 2 臺驅動電機（型號 YVP180L-8 11kW）、2 臺減速器（型號 HHW50B-1540-11）、2 套主動摩擦輪、被動摩擦輪及圍繞環冷機外環一圈的摩擦板和安裝于內環的側輥構成^[1]。環冷機臺車運行靠 2 臺電機同步驅動 2 臺減速器，減速器驅動摩擦輪，再驅動固定于臺車回轉框架外環一圈的摩擦板，進而帶動臺車繞內外水平軌道作圓周運動。環冷機臺車前端用鉸鏈連接在回轉框架上，由鉸接座、中間裝配關節軸承（型號為 ES90）、銷軸組成，臺車轉動過程，兩側臺車輪在內外環軌道上隨之轉動。

整套環冷機由 54 塊臺車組成，內外環共計 108 個臺車輪，車輪內腔裝有軸承（型號為 352224），軸承裝配于兩側車輪軸上外部用絲圈定位。臺車寬度 3.2 m，欄板高度 1.5 m。

2 環冷機臺車輪故障經濟損失分析

受工藝生產及余熱發電需求影響，從受料區域接受的燒結礦料溫在 750~800 ℃，到排料口料溫在300 ℃左右，導致環冷機臺車長期處在高溫運行環境中^[2]。溫度高，車輪內側透蓋密封受熱裂化，密封效果差，料中的細顆粒會隨冷卻風進入軸承導致潤滑效果變差。臺車輪內腔裝有軸承，軸承滾動體保持架均為雙列可分離式裝配，日常點檢過程中無法及時發現臺車輪傳動部位存在的隱患，導致設備出現非計劃停機，每次處理需要將損壞臺車轉至曲軌部位，耗時約3~4 h，職工勞動強度較大，作業環境惡劣。

臺車輪潤滑周期為 3~4 個月，每次更換處理需停機 3~4 h，每年因臺車輪故障影響主機生產（6~8）次×4 h/ 次 =24~32 h，按環冷機燒結礦的正常生產處理量為 448 t/h 計算，每年直接影響產量 448 t/h×（24~32）h=10 752~14 336 t。正常生產狀態下，2 臺燒結機日產燒結礦 11 000~12 000 t。

3 環冷機臺車故障的影響因素及原因分析

3.1 環冷機的工作原理

環冷機臺車運行時，由 2 臺電機同步驅動 2 臺減速器，減速器驅動摩擦輪，再驅動固定于臺車回轉框架外環一圈的摩擦板，進而帶動臺車繞內外水平道軌作圓周運動。環冷機臺車前端用鉸鏈連接在回轉框架上，由鉸接座、中間裝配關節軸承、銷軸組成，臺車轉動過程中，兩側臺車輪在內外環軌道上隨之轉動。

3.2 影響環冷機臺車使用效果的因素

環冷機臺車的使用效果與結構形式、車輪潤滑冷卻方式、使用環境等影響因素有關，甚至在某些特殊場合中，環境因素成為影響其使用效果的主導因素。

3.2.1 環冷機臺車設計結構形式及潤滑方式的影響

環冷機臺車主要由臺車本體、臺車輪、篦板、側板、人形架組成。對車輪踏面進行淬火處理，以提高壽命。車輪軸與臺車本體軸向固定采用螺栓連接；臺車本體與三角梁之間設有定位塊，以限制臺車本體的正確位置^[3]。臺車輪在內外環軌道作水平運動。臺車鉸接座關節軸承為自潤滑軸承，車輪軸承主要靠人工手動加油。

此外，臺車輪設計結構、軸承及車輪磨損、鉸接座及銷軸磨損、密封裂化等都會直接影響臺車的實際使用效果

3.2.2 實際運行工況對環冷機臺車的影響

環冷機臺車主要負責將燒結機燒成的熟料冷卻后輸送至篩分系統，屬于關鍵工序，直接影響到主機的生產，定修周期為 3 個月。在實際工藝生產中，尤其是增加余熱發電后，環冷機臺車運行環境溫度高、灰塵較大，長時間在此惡劣環境下會導致車輪內部密封結構遭受一定程度破壞，軸承潤滑效果變差，潤滑油自身溫度升高，臺車經運行一段時間后，油品機雜、灰塵等含量變高，導致油質劣化^[4]。此外，不良的運行環境（如灰塵、高溫等）都會導致臺車密封結構變形、劣化，直接影響到環冷機的使用效果。

3.3 臺車損壞故障原因具體分析

由于車輪內腔裝配軸承為雙列，日常檢查或檢修時裝配于內側的軸承保持架、滾動體不可見，維護人員對其內部損耗情況、油脂潤滑情況、劣化情況無法判斷。且人工加油時，主要通過外部端蓋從外到內壓入油脂，通過車輪旋轉時，帶動油脂注入車輪軸承內腔，從而實現對車輪軸承的潤滑和冷卻。運行時間較長會導致內部結構出現一定程度破壞、磨損，潤滑油自身溫度升高，經使用一段時間后，油品中水分、機雜、灰塵等含量變高，會導致油質劣化、油量減少，最終導致了軸承損壞^[5]。臺車輪內部軸承不便于點檢維護是導致臺車故障率高的主要原因。

由于燒結工藝生產控制偏差，加上余熱發電的影響，進入環冷機的燒結礦在接料處料溫為 750~800 ℃，排料口的料溫也有 300 ℃，環冷機長時間在高溫狀態下運行，臺車輪結構磨損、變形，密封結構損壞，機雜進入軸承內腔，潤滑油自身溫度升高，油量損耗，使軸承散架，導致臺車輪框動磨損加劇，甚至移位掉道，如圖 1 所示。

此外，由于臺車在高溫環境中運行時密封變形，密封效果變差，潤滑油泄漏嚴重，在無法停機進行處理的情況下無法進行人工補油，也加劇了密封損壞，導致潤滑變差，劣化趨向更加嚴重。每次更換臺車輪或軸承都需將故障臺車車輪先行固定，再轉至曲軌部位，用倒鏈掉起臺車車輪離開軌道上沿才可進行更換。工作溫度高、灰塵大、人員需交替進行作業也是造成臺車故障時間較長的又一原因。

檢修時，對更換下的臺車進行拆卸檢查，外部保持完好，其車輪內部密封損壞導致異物進入車輪軸承內部，油脂損耗且與異物凝結成塊狀，無法達到潤滑效果。軸承被異物填滿，運行負荷過大，強制啟動也會造成運行負荷過大，從而導致軸承損壞抱死，車輪軸磨損。強行運行是導致臺車輪掉落、造成臺車故障的直接原因。

4 改造方法及措施

結合燒結工藝生產實際及環冷機臺車實際的運行環境，總結得出臺車故障原因：臺車車輪密閉設計結構存在不足和缺陷，無法適應環冷機實際運行環境，在長期處在高溫、灰塵大的環境中運行一段時間后，結構變形、磨損劣化，密封結構遭到破壞，無法起到密封作用，潤滑效果變差，軸承被異物填滿堵塞，導致電機燒損，從而直接導致臺車輪故障損壞。因此，消除故障應從完善設計結構形式、改善潤滑、改進工作方法、降低作業難度這幾方面入手，實現快速、高效處理，加強日常檢查維護，以適應燒結工藝生產和環冷機的實際運行環境^[6]。

為了更好地解決上述問題，結合目前公司優化提效、人員大幅減少的現狀，積極開展小改小革，鼓勵倡導技術革新，更好地利用有限資金產生最大的經濟效益，根據實際生產需求，對環冷機臺車輪從改變潤滑方式、改變更換車輪及軸承位置、降低更換時間等方面進行改造。

4.1 增加人工干油泵

通過分析和討論決定在環冷機增加 2 臺人工干油泵，同時將原先車輪軸上的加油孔全部疏通恢復，縮短潤滑軸承周期，每月只需用人工加油泵加油一次，這使得操作難度降低，改變了傳統需定修時將臺車輪端蓋逐一拆下進行人工加油的方式。在日常生產維護中，不需停機即可實現人工補油，高效快捷，以適應目前燒結機生產工況運行^[7]。如圖 2 所示，所用手動干油泵現有備件均可通用，無需另行購置，降低了改造成本。

4.2 改變環冷機更換臺車輪位置

1）整體改動更換裝置簡單易于實施，在設備定修時即可實施，可先行選定位置，將軌道改為活動軌，無圖 2 增加人工干油泵需專門申請檢修時間，導致非計劃停機，影響生產，檢修工作量變小。

2）改造費用低，加工簡單，自己利用 M20 螺栓、 厚度為 10 mm、8 mm 的鋼板、主機廢棄的滑道制作壓軌板、調整墊片、道軌接口連接板，降低成本。

3）在兩段長軌道接口處一側選取一段 800 mm 長軌道，將其改為活動軌道，便于移開更換車輪。

4）改變更換位置后，作業人員可以在環冷機水平段內外環完成對臺車輪或軸承的更換，不需進入曲軌端內部，避免了溫度高、空間狹小、灰塵大的惡劣環境，作業操作更方便、高效，裝配、吊裝、安裝、潤滑可以直觀操作，且外部作業空間大，移動方便，各部位更換簡單、快捷。

5）改變更換位置后，也便于日常維護和突發性停機時檢查、更換軸承。

6）如圖 3 所示，將更換位置改動后，簡化了作業步驟，降低了更換難度，不需將臺車整體吊起超出軌道上沿，只需用倒鏈固定，保持現有臺車輪位置不變，在臺車輪到達更換位置前，移開活動道軌，騰出更換車輪空間，更換完畢后將制作的三角形引軌座放置于臺車輪前，隨著臺車轉動慢慢轉到水平軌道上，拆除固定用倒鏈，移開引軌座，將活動道軌復位，更換完成^[8]。環冷機臺車輪更換前后位置如圖 3 所示。

5 改造效果

由于 5 號燒結機產量比 4 號機大，料溫也較 4 號機高，決定先對 5 號機進行改造。 2023 年 9 月，利用工藝檢修時間將 5 號機內外環軸承加油孔全部恢復，改為人工干油泵進行補油，保證了軸承潤滑效果，檢修時打開仔細查看軸承內腔油脂充足，這樣就解決了軸承油脂因溫度高、損耗加劇而得不到及時補充的難題。同時，對內外環水平軌道也進行改造。2023 年 10 月 26 日，5 號環冷機 31 號臺車內環臺車輪軸承抱死，臨時組織人員更換，僅僅用時 50 min，并且更換后運行良好。日常維護中可由人工定期為臺車輪補油，改善潤滑效果，降低工作強度，保證設備安全、高效運行，更好地服務生產。

6 結語

針對燒結環冷機臺車故障問題，通過增加人工加油泵及更換臺車輪位置的相關改造后，取得良好的使用效果。下一步計劃將首鋼長鋼公司煉鐵廠 4 號環冷機的潤滑方式、內外環臺車輪更換位置均改造成現有 5 號環冷機的形式，達到降低工作強度、提高設備使用壽命、既降低生產成本又保障生產穩順進行的目的。

參考文獻

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