豎爐齒輥卸料器的改造

1、豎爐齒輥卸料器的改造上傳于：1970-01-01 08:00:00   作者：zozo   來源：譚銀河    瀏覽：2次   評論：0條豎爐齒輥卸料器的改造譚銀河(湘潭瑞通球團有限公司)摘 要：湘潭瑞通球團公司的豎爐先后采用過兩種結構的齒輥卸料器，但效果均不佳，并引發(fā)種種問題，嚴重地影響了生產。在對其結構及存在的問題進行分析后，采取了三種改進方案并予以實施。使用結果表明，三種改進方案均取得了成功，齒輥使用壽命都能達兩年以上，其降本增產效益每年可達300萬元以上。關鍵詞：齒輥卸料器 改造結構 材質效益1 概 述齒輥

2、卸料機作為冶金行業(yè)豎爐球團生產的關鍵設備，其作用是將豎爐內的大塊破碎，并不斷往下排料，保證爐內暢通順行。我公司于2001年建成第一座4 m2豎爐，其齒輥卸料器設計為三動二靜，動齒輥結構為整體式，材質為45鑄鋼。2005年3月建成第二座10 m2豎爐，設計院應我們業(yè)主單位的要求，將卸料器齒輥全部設計為動齒輥(8根)，其結構改為分體式。但從使用情況來看，二者均存在問題，效果不太理想，甚至嚴重影響了生產，其使用壽命通常不足8個月。因此，尋求一種高效、長壽的齒輥成了我公司亟待解決的課題。從2007年9月至年底，我公司通過招標的形式，與國內幾家供應商共同研制，生產了三種不同結構的齒輥。自2008年1月1

3、5日投入使用后，效果顯著，預計使用壽命可達到24個月以上，保證了生產的順暢，同時大大降低了備件消耗和生產成本。2 原齒輥存在的缺陷及分析我廠最早采用的齒輥為整體鑄造，齒輥中心通水冷卻，其結構見圖1。由于材質為45鋼鑄件，在爐內高溫下耐磨性很差，不到半年齒尖即被磨平，加之鑄造缺陷，極易發(fā)生漏水現(xiàn)象，并造成以下危害：漏水造成爐內溫度降低、粉末增多、風機葉輪粘泥破壞平衡、爐內下跑風、甚至結瘤等；齒尖磨損造成相鄰齒輥間間隙增大，部分大塊得不到有效破碎。第二座豎爐對齒輥結構進行了改進，采用分體式，分主軸和齒套兩大部分，套與軸之間用雙鍵聯(lián)結，主軸為通孔，用循環(huán)水冷卻，如圖2所示。其材質：主軸選用45鋼鍛件

4、；齒套選用ZG40Cr25 Ni20，熔模鑄造。該結構齒輥自2005年3月投運以來，齒輥套的耐磨性與耐高溫性能均良好，但連續(xù)出現(xiàn)開裂脫落現(xiàn)象，造成豎爐下部漏斗被脫落的齒套堵塞而無法排料，嚴重影響了生產。分析其原因，主要是卸料機齒輥套在設計和制造加工上存在較大缺陷，其內部存在大量氣孔、夾渣，組織疏松，當生產過程中不斷受爐內高溫料層及大塊擠壓后，嚴重的鑄造缺陷便引起強度和韌性大大降低，以致齒套開裂脫落。檢查開裂的齒套發(fā)現(xiàn)，裂紋均出現(xiàn)在應力集中的鍵槽處。3 改進措施齒輥卸料機漏水及齒輥套開裂問題在國內球團廠普遍存在，我們在充分分析其原因后，有針對性地對齒輥套進行了改造。整體思路是：采用分體式結構，仍

5、按圖2型式裝配，主軸通水冷卻，保證在高溫下不彎曲變形；齒套采用耐高溫及耐磨材質，其核心改造部分是保證齒套不開裂。在設備制造時，我們通過公開招標，選定了江蘇聯(lián)興成套設備制造有限公司作為合作單位，并與其簽訂了使用壽命大于16個月的技術協(xié)議。供需雙方在技術上充分協(xié)商，根據(jù)經久耐用又經濟實惠的原則，采用三種方案制造并投入實用。結果證明，三種齒輥套使用19個月后，均未出現(xiàn)開裂掉落現(xiàn)象，效果均良好，預計壽命可達兩年以上。31 方案一齒套結構如圖3所示，材質仍選用ZG40Cr25Ni20，鑄造加工成形。為了保證使用效果，供需雙方進行充分交流后，決定在鑄造上采取以下方式進行控制：(1)為了提高結構致密性，在齒

6、套內放置冷鐵，并設置保溫冒口，以避免內部組織疏松并消除齒根部應力。(2)為了細化晶粒，增加高熔點化合物成核核心，在澆注前加入適量的稀土元素以及W、Mo、Ti等合金元素1，使其在高溫凝固時先形成WC等析出相，細化晶粒，造成彌散強化以消除粗大組織，同時降低C含量，提高高溫延伸率。(3)盡量降低S、P含量。為此，設置了陶瓷過濾網，控制原材料中的硫化物含量，并加入某些元素使夾雜物從條狀變?yōu)轭w粒狀，以提高其高溫強度和韌性。(4)鑄造完畢，作固溶處理，在急冷急熱下若不產生裂變，即作為成品，反之若有輕度裂紋產生，則重新回爐熔化再澆注。另外，考慮到熱膨脹因素，將單個齒套軸向長度由314 mm改為310 mm。

7、32 方案二齒套結構及外形尺寸仍按圖3制造，但材質選用1Cr18Ni9i鋼錠，先鍛打成毛坯，然后機加工成齒形，見圖4。齒輥套齒型布置由直齒分布改為斜齒分布，鍵槽與齒根不平行，以避免應力集中，齒套的強度也大為提高。33 方案三選用與方案一相同的材質(ZG40Cr25Ni20)，但結構尺寸按圖5制造。將齒輥套的寬度減小，即將齒輥套的每一圈齒形做成一個單片的齒輥套；鑄造過程基本按方案一的步驟保證質量；裝配時，原每根齒輥由5個齒套變?yōu)?0個齒套，其使用功能不受任何影響。該方案的優(yōu)點在于，即使遇到齒套開裂脫落，掉落的齒套也會因體積較小而隨爐料排出，不會在卸料漏斗處造成卡堵。4 三種方案比較上述三種齒輥于

8、2008年元月15日投入使用(兩座豎爐均用)，效果顯著，至2009年8月排空爐料進行檢查，均未發(fā)現(xiàn)齒套有任何裂紋，其磨損量也在35 mm左右。此時齒輥已使用19個月，由此推算，其使用壽命可達24個月以上，改造非常成功。但三種齒輥也各有優(yōu)劣：就單根齒輥而言，第一種方案成本相對較低(因澆注次數(shù)、機加工次數(shù)都少)，但鑄造過程要求特別嚴格，因齒套寬度較厚(310 mm)，內部產生氣孔的可能性較大，出現(xiàn)廢品的幾率也較高；第二種方案成本相對較高，機加工費用大，且鍛件毛坯加工后近23變成了廢料。其優(yōu)勢在于它是鍛件，強度高，是三種方案中壽命最長的一種；第三種方案成本居中，優(yōu)點是齒套寬度較薄(785 mm)，故

9、澆注時質量容易掌握，內部產生氣孔的可能性較低，出現(xiàn)廢品的幾率不大。其缺點是澆注次數(shù)、加工次數(shù)較多。從性價比來看，我們偏向于第一種方案。5 經濟效益估算改造后至今，兩座豎爐的齒輥卸料機運行正常，狀態(tài)良好，大大提高了設備作業(yè)率，使困擾多年的生產瓶頸得到了徹底解決。其經濟效益估算如下：(1)我廠兩座豎爐共有11根齒輥，單根采購費用為143萬元，原齒輥壽命為8個月，現(xiàn)達到兩年，每年節(jié)約直接成本為143×11=1573萬元。(2)節(jié)約設備檢修費用10萬元年。(3)挽回產量損失，產值達135萬元。改造前由于齒輥開裂經常造成堵料導致豎爐停產，每年非計劃停產達120小時以上，累計損失產量=75 th×120h=9000t，產值9000×150元t=135萬元。(4)減少了輔助備件更換，每年節(jié)約的費用也在10萬元以上。以上幾項相加，本改造創(chuàng)造的年總價值至少在312萬元以上。6 結 論改造后的齒輥完全解決了我公司最突