高炉炉顶水冷齿轮箱原理及故障分析

总第１４７期　山西冶金　ＳＨＡＮＸＩ　ＭＥＴＡＵ　ＵＲＧＹ　Ｔ０ｔａｌ　１４７　Ｎｏ．１，２０１４　２０１４年第１期　生产实践・应用技术　高炉炉顶水冷齿轮箱原理及故障分析　沈文卫，　陈征宇，　李丹，　张威为　（武汉钢铁集团公司，　武汉摘４３００８３）　要：对炼铁厂高炉炉项水冷齿轮箱的结构、工作原理、润滑系统进行了详细的介绍。并对水冷齿轮箱发生的　水冷齿轮箱故障分析　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—１１５２（２０１４）０１—００８０—０２　故障进行了分析。　关键词：高炉中图分类号：ＴＦ０６３￣．５　一，高炉水冷齿轮箱是高炉生产中的重要设备之　高炉炉顶水冷齿轮　１］是由上部齿轮箱和水冷　传动齿轮箱组成，分别控制布料溜槽旋转和倾动机　构。无料钟炉顶水冷齿轮箱是从卢森堡公司引进的　先进设备。实践证明，无料钟炉顶具有布料灵活和密　封性好的特点，适应高压、高风温、高强度的操作。齿　轮箱内部为无料钟布料溜槽传动齿轮，传动齿轮外　接倾动、旋转电机，带动布料溜槽进行布料，其动力　源由炉顶电力系统提供电能。无料钟炉顶的螺旋布　料、环形布料、定点布料和扇形布料等多种布料方式　是通过布料溜槽的旋转和倾动装置来实现的。布料　溜槽在高温、高压和严重物料磨损恶劣条件下工作。　１设备用途简介　图１水冷齿轮箱结构图　在炼铁高炉的最上部是炉喉锥段，在炉喉锥段上　焊接炉顶钢圈，水冷齿轮箱（见图１）就安装在炉顶钢圈　上。两者之间用螺栓连接并加以四道陶瓷纤维盘根密　是外齿，加强型的扇形齿轮是内齿。在中心距和齿数　相同的情况下，加强型的承载能力更高。　封２］。也就是说水冷齿轮箱位于高炉炉顶装料设备的最　下部，直接受高炉炉温的高温烘烤，正常情况下炉顶温　度约２００～３５０℃，事故状态下达６００℃甚至更高。为　了保护设备并使其正常工作，在其内部布置有水冷板，　上部齿轮箱连接在水冷传动齿轮箱壳体的上　面，它带有２个电机（旋转电机和倾动电机），布料溜　槽运动的动力就来自上部齿轮箱。上部齿轮箱输出　端２个小齿轮与水冷齿轮箱本体的２个回转轴承齿　轮啮合，２个大回转轴承的内圈与齿轮箱壳体固定，　外圈齿轮可转动，旋转体均连接在上回转轴承的外　圈上。在下回转轴承的下部连接一大齿圈，大齿圈与　下回转轴承的外圈成为一体。倾动机箱装在水冷传　动齿轮箱里面旋转底盘上，倾动机箱上的小齿轮与大　齿圈啮合，倾动机箱的终端是悬挂溜槽的倾动轴。当　旋转电机动作而倾动电机制动时，上部行星差动齿轮　水冷板内盘有蛇形管，循环的冷却水从管内流过，将热　负荷带走，以保证水冷齿轮箱内的温度在允许范围　（７Ｏ℃以内）。水冷齿轮箱由２台电机驱动，通过一系　列的齿轮传动驱使布料溜槽作旋转和倾动。　２水冷齿轮箱结构及工作原理　水冷齿轮箱分为标准型和加强型２种，主要区　别是在倾动机箱的扇形齿轮上，标准型的扇形齿轮　收稿日期：２０１３—１１－２７　第一作者简介：沈文卫（１９８５～），男，现在武钢设备维修总厂　箱使得上下回转轴承作同一速度的转动，上回转轴　承带动整个旋转体作旋转运动，布料溜槽随之旋转。　大齿圈与倾动机箱上面的小齿轮之间无相对转动，　从事高炉设备维护工作，工程师。Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｈｅｎｗｅｎｗｅｉ２２４１００　＠１２６．ｃｏｍ　这样溜槽便只有旋转而无倾动。当倾动电机动作而　２０１４年第１期　沈文卫，等：高炉炉顶水冷齿轮箱原理及故障分析　旋转电机制动时，上回转轴承不动，下回转轴承通过　箱运行４　ｈ，倾动运行到４。撞击２台撞击泵分别给　２台倾动机箱轴套供油一次，２台倾动机箱蜗杆底部　各有１台稀油泵，当倾动运行时，蜗杆带动稀油泵给　大齿圈带动倾动机箱上小齿轮，倾动机箱便有了运　动和动力的输人，机箱内的蜗轮蜗杆带动倾动轴转　动，从而驱动布料溜槽改变倾角。当旋转、倾动２台　电机同时动作时，上下回转轴承有速度差，这样也使　得大齿圈与小齿轮之间有相对运动，从而驱动布料溜　槽在旋转的同时改变倾角。　倾动蜗轮、蜗杆及轴承润滑。通过以上润滑保证齿轮　箱正常工作。　４水冷齿轮箱故障分析　２０１２年１月份中旬，１号高炉齿轮箱倾动电流　水冷齿轮箱的控制元件及仪表都安装在上部齿　轮箱上。上部齿轮箱，　２个轴的下端连接１个中间旋　转齿轮箱，其输出轴的速度与溜槽的旋转速度一致，　该输出轴安装有控制溜槽旋转角度的控制元件（如　编码器或开闭器等）。其作用是控制溜槽的旋转角　度。上部齿轮箱３个轴上连接一个中间倾动齿轮箱，　其输出轴的速度与溜槽的倾动速度之比为３．６　Ｉ，　该输出轴安装有控制溜槽倾动角度的２个控制元件　（如编码器、自整角机等），自整角机速度之比为５００　１。工作方式为１用１备，其作用是控制溜槽的倾　动角度。与倾动电机相连的蜗杆的另一端安装１个　少齿差行星减速器，其输出轴可以接上１个控制元　件（如开闭器等），其作用是控制布料溜槽０。，４。，　５１。，５３。，７５。，９０。倾动角位，确保布料溜槽正常　工作时不上超和下超极限位，每天到４ｏ时润滑打　油一次。溜槽倾动齿轮箱，安装在水冷齿轮箱的旋转　底盘上左右各１个。且倾动轴１、３伸人炉中悬挂和　夹持布料溜槽，２个中间齿轮箱和少齿差行星减速　器上的编码器、开闭器、自整角机等与高炉计算机控　制中心相连。在炉顶系统调试时，编码器等的数据要　和溜槽的实际位置对应，这样在高炉正常操作的情　况下，溜槽的位置主要靠高炉计算机控制中心自动　控制。为安全可靠另有机械安全销，正常情况下，２　个上限位销轴用来限定倾斜角度机械行程（５３。），　防止布料溜槽旋转时端部撞上锥台的耐火材料和密　封罩。２个下部限位销用来作２ｏ的机械限位，以防　开闭器失灵。　３水冷齿轮箱的润滑　齿轮箱上共有２７个干油润滑点，其中２４个润　滑点供齿轮箱本体上的旋转大齿圈和倾动大齿圈的　轴承润滑。其余３个润滑点供上部齿轮箱立轴上的　轴承及密封润滑。上部齿轮箱上还有１套稀油泵，安　装在上部齿轮箱的Ⅱ轴上，通过Ⅱ轴齿轮旋转带动　稀油泵供齿轮箱１、２轴上部轴承和倾动蜗轮、蜗杆　润滑。另外，倾动机箱干油润滑方式是独立的，齿轮　波动较大，布料角度总是存在误差，１月１８日，倾动　电机电流过高，布料角度误差较大，高炉临时休风，　打开大方孔后，检修人员发现布料溜槽与倾动机箱　连接的耳子断裂。随即怀疑是涡轮的齿被切了，造成　了布料溜槽一端受力，另外一端被动受力动作，最终　导致耳子断裂事故。判断是一侧的倾动机箱损坏，休　风３６　ｈ更换倾动机箱。　溜槽的倾动齿轮箱左右各１个，通过涡轮、蜗杆　经小齿轮把动力传给扇形齿轮。２月２日，我们同机　总人员一起对损坏的倾动机箱进行分解，进一步找　出故障的根源，当拆开涡轮齿轴后发现轴上的２个　键没有装，涡轮长期处于空转状态。此齿轮箱是一高　炉２０１１年３月份中修更换的，生产初期，涡轮与轴　之间为过盈配合，两者依靠摩擦力一起转动，溜槽的　２个耳子也一同受力，随着使用时间延长，涡轮与轴　之间产生了相对转动，不断产生磨损，最终涡轮在轴　上一直空转，溜槽这端的耳子并未受力。此时溜槽抬　升下降全依靠的是另外一端的耳子，这端的传动齿　轮负荷变大，倾动电流随之变大。　５结语　水冷齿轮箱是高炉生产中及其重要的设备，１　台进口齿轮箱价值２　０００多万元，国产齿轮箱也有　８００多万元，一般从高炉设计上讲１台齿轮箱的周　期应该为一代炉龄，这就必须加强对炉顶水冷齿轮　箱的维护，严格遵守设备维护和使用规程，提高设备　检修质量，加强日常点检，绝不能忽视设备运行的微　小劣化趋势。同时要依靠在线检测诊断技术，使得设　备处于受控状态，提高使用寿命，降低生产成本。　参考文献　［１］闻邦椿，主编．机械设计手册［Ｍ］．（第２版）．北京：机械工业出版　社，２００５．　［２］李应强．冶金生产工艺及设备［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９９９．　［３］王宏启，王明海．高炉炼铁设备［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，　２ｏｏ８．　（编辑：苗运平）　（下转第９９页）　２０１４年第１期　陶蔚：锰矿开采管理中的问题分析　几个部门相互协作完成，类似于房地产建筑办证的　保险，从法律上履行义务，保障作业人员的安全。最　流程从而严格其办理。而检查部门的严格执行，需要　后除了以上谈到的一些方面以外，笔者还提出了一　执法部门不能徇私枉法，这就依赖于督查部门的严格　下几个方面：第一点在内部管理中要重视工作人员　执行，可以令其定期制定报告上交对于地方的开采　的再教育，由于一般的井下作业人员缺少文化知识，　企业进行定期的检查并提供图像、文字等综合资料。　所以其对于器械设备以及地质知识几乎一无所知，　２）加强采矿宣传教育。宣传的形式不能只局限　这就需要企业对其进行内部再教育了，通过考试等　在几张宣传画上，要具体落实，例如：针对下井作业　形式对其进行应聘看似夸张，实则能为企业降低风　等从事危险职业的矿上人员，要为其发放安全教育　险并实现更大的经济效益；二者，可以使老员工对新　手册。对于维权问题等可以将教育手册发放到其家　员工进行点对点的教育，使其以学员的方式进行作　人手上，从侧面帮助其提高自我保护和安全意识，这　业练习，练习期满后转正；第三点则是要对所有员工　样往往能提高其技术和思想水平，从基层反作用矿　尤其技术人员进行定期的考试，除了专业知识以外，　主提高管理水平。　重点考察法律内容，这样必然能起到更好的效果。　３）采用科学的绿色开采技术。首先要保护水资　３结语　源，开矿过程中一旦发现出现水泄露和漏失情况要及　我国是资源大国也是人口大国，资源耗量越来　时展开研讨确立综合科学的解决途径；对于露天开　越大，然而资源是有限的需求是无限的，严格当下部　采，要事先对开采做评估，尽量减少对植被破坏，尽　门以及企业内部的管理势在必行，但重点还在于提　可能地采取纵向开采，对于稀有植被或较脆弱的食　高科技水平，如何从科技中找资源是未来企业与国　物链要做好各链条的正常供应和链接；对于大规模　家面临的共同问题了。　的地下开采要在开采撤出后采用离层注浆，以此来　参考文献　保护建筑。其次针对于安全问题，一方面需要作业人　［１］涂建平．矿床地下开采［Ｍ］．北京：化工出版社，２００９：３．　员掌握足够的逃生应急能力，具备基本的安全素质；　（编辑：苗运平）　另一方面要求管理人员和矿主为其制定人生财产等　（上接第８１页）　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｔｏｐ　Ｗａｔｅｒ　Ｇｅａｒ　Ｂｏｘ　Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　Ｆａｕｌｔ　ｏｆ　Ｂｌａｓｔ　Ｆｕｒｎａｃｅ　Ｓｈｅｎ　Ｗｅｎｗｅｉ，Ｃｈｅｎ　Ｚｈｅｎｇｙｕ，Ｌｉ　Ｄａｎ，Ｚｈａｎｇ　Ｗｅｉｗｅｉ　（Ｗｕｈａｎ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｇｒｏｕｐ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｗｕｈａｎ　Ｈｕｂｅｉ　４３００８３）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｌａｓｔ　ｗａｔｅｒ－ｃｏｏｌｅｄ　ｇｅａｒｂｏｘ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｂｌａｓｔ　ｆｕｍａｃｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｌｕｂｒｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｂｌａｓｔ　ｆｕｍａｃｅ　ｔｏｐ　ｗａｔｅｒ－ｃｏｏｌｉｎｇ　ｇｅａｒ　ｂｏｘ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ．　Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆａｉｌｕｒｅ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ－ｃｏｏｌｉｎｇ　ｇｅａｒｂｏｘ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｌｓａｔ　ｆｕｍａｃｅ，ｗａｔｅｒ－ｃｏｏｌｅｄ　ｇｅａｒｂｏｘ，ｆａｕｌｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ　（上接第８３页）Ｔｈｅ　ｓＯ１ｕｔｉ０ｎ　０ｆ　ｔｈｅ　ｓｔｏｐ　ｉｎ　Ｓｔｒａｉｇｈｔ　Ｃｕｒｖｅｄ　ＳＩａｂ　Ｃａｓｔｅｒ　Ｙａｎｇ　Ｓｈｕｙｕｎ　（Ｓｔｅｅｌ　Ｍｉｌｌｓ　ｏｆ　Ｓｈａｎｘｉ　Ｌｉｎｆｅｎ　Ｉｒｏｎ　ａｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｃｏ．，Ｌｉｎｆｅｎ　Ｓｈａｎｘｉ　０４１０００）　Ａｂｓｔａｒｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｔｈｅ　ｃａｕｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｏｐ　ｏｆ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｂｌａｎｋ　ｉｎ　ｃｈａｎ￣ｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｓｌａｂ　ｉｎ　ｓｔｅｅｌ　ｍｉｌ１．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ａｎｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ａｓ　ｗｅｌ１．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｔｒａｉｇｈｔ　ａｒｃ，ｔｈｅ　ｓｔｏｐ　ｏｆ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｂｌａｎｋ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｃａｓｔ　ｍａｃｈｉｎｅ