環形爐進出料小車故障分析及改進

侯方羊，胡志輝

（中冶南方（新余）冷軋新材料技術有限公司，江西新余 338000）

環形爐進出料小車故障分析及改進

侯方羊，胡志輝

（中冶南方（新余）冷軋新材料技術有限公司，江西新余 338000）

某熱軋無縫鋼管機組環形爐進出料小車故障頻率高，嚴重制約生產。經過長期跟蹤觀察與故障統計分析出故障頻率高發的主要原因，并提出了針對性的改進措施。通過實施改造后，提高了設備的可靠性，故障頻率大大降低。

環形爐；變頻器；齒輪齒條

0 引言

?133熱軋無縫鋼管機組主要由環形爐、穿孔機、延伸機、高壓水除磷、定徑機、冷床及精整檢驗機組組成。環形爐是熱軋無縫鋼管機組的一個關鍵設備，環形爐的進出料是由進料小車和出料小車控制。進料是由進料小車通過鉗口將剪切符合尺寸的坯料夾緊后送入環形爐內；出料是由出料小車運行至環形爐內，通過鉗口將加熱符合軋制工藝要求溫度的坯料送至出料輥道上。經過穿孔機穿孔，延伸機精軋，高壓水除磷，然后經過定徑機減徑圓整后形成壁厚及管徑符合工藝要求的成品管。由于該機組生產效率較高，環形爐進出料小車運行頻繁，故障率較高。通過對環形爐故障的分析，原因有：一是進出料小車到位時，剎車后由于慣性，進出料小車輪子在軌道上打滑，導致軌道磨損嚴重，更換頻繁；二是由于電機速度不可調，輸出速度較快，剎車慣性大。

1 改造前的情況

圖1 車輪軌道裝配示意圖

環形爐進出料小車改造前如圖1，133環形爐進出料小車是采用普通的輪式驅動，在鋼軌上運行。小車運行時遇到限位制動停車，滑行距離不一致，導致無法使用自動控制操作。隨著運行次數的增加，逐漸加劇小車起制動的困難，在生產過程中，環形爐鋪料時管坯無法準確定位，經常撞擊爐內襯，對環形爐也造成傷害。因每加、出一次料就必須運行兩次（來回），按每天平均800支產量計算，小車必須運行1 600次，頻繁起動運行。環形爐進出料小車經常出現的故障有傳動齒輪損壞、傳動軸軸承座螺絲松動、電機燒壞、小車來回限位失效、軌道磨損等設備故障，嚴重影響生產。

2 故障原因分析

通過三年來的現場維修經驗及對環形爐進出料小車運動原理的了解，對環形爐常發故障導致的原因有了清晰的認識。導致傳動齒輪經常失效的原因主要是沖擊載荷，進出料小車每次帶負荷制動時都會滑移，且滑移的距離比沒帶負荷時要長，這就對傳動齒輪造成很大沖擊。由于傳動齒輪不是在中間位置，因此傳遞到傳動軸兩側的軸承上的力大小也不一致，導致軸承座螺絲也經常松動，車輪也容易掉落。通過實地觀察發現引起軌道磨損嚴重的原因主要也是制動后小車不能立即停止，由于慣性大而在軌道上滑移，每個來回在軌道的兩頭分別滑移兩次，三個月左右軌道就需要更換。由于進出料小車在前進或后退帶負荷不一致，導致車輪在軌道上滑移距離不同，并且會在滑移段產生凹型，對小車的來回限位的調整也帶來困難。由于小車在軌道上打滑，且運動頻繁所以電機的機械抱閘經常卡死損壞電機[2]。

3 改進措施

從環形爐進出料小車故障原因的分析中可以看出要想減少故障，提高進出料小車的可靠性，必須杜絕小車車輪與軌道間的打滑現象及降低小車的沖擊載荷。本著減少故障、降低生產成本、提高小車的控制能力的目的，提出改造方案，增加車輪與鋼軌之間的摩擦力，解決車輪打滑問題。為了降低投資費用，減少改造時間，提出將進出料小車主動軸和被動軸加長，在車輪旁加裝一個齒輪，同時在進出料小車車輪運行的軌道旁加裝一組直齒條，齒輪通過車輪驅動裝置與車輪同步在各自的運行軌跡上運行的解決方案，如圖2[1-2]。

圖2 齒輪齒條裝配示意圖

進出料小車的傳動裝置是由電機和減速機組成的，減速機速比是固定的，電機速度不可調。為了降低環形爐進出料小車運行速度，減少沖擊載荷，加裝變頻器的方案改造時間最短、投資最少，而且是最好的方法。安裝變頻器后，同時可以撤消機械抱閘制動，將原來異步電動機直接起動改為變頻起制動。設定3 s啟動時間、3 s制動時間，從而使小車平穩啟動，并且起到了電流保護的作用，大大減少啟動和制動沖擊，保障了進出料小車上電器線路接觸良好，減少燒電機事故及頻繁的調整限位的故障。該方案只是加裝了臺變頻器，就可以取消原來故障率高的機械抱閘系統，而且該變頻器還起到了節電、保護電機、完善自動控制的功能。

4 結束語

通過對環形爐進出料小車加裝齒輪齒條及變頻改造后，環形爐進出料小車至今未發生過任何故障（已使用一年半）。很好地解決了環形爐進出料小車的缺陷，大大降低了故障率，減輕了維修人員的工作強度，同時提高生產節奏，降低了燃氣消耗，節約了能源，取得了較好的經濟效益。

［1］濮良貴，紀明剛.機械設計：第八版［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理：第七版［M］.北京：高等教育出版社，2006.

Failure Analysis and Improvement of the Annular Furnace Feeding and Out Cart

HOU Fang-yang，HU Zhi-hui
（WISDRI（Xinyu）Cold Rolled New Material Technology Co.，Ltd.，Xinyu338000，China）

A hot rolling seamless steel tube plant of annular furnace discharging fault frequency is high，seriously affecting the production.Through the observation and statistical analysis of failure of long-term tracking of the main reasons for the failure of high frequency，and put forward the corresponding improvement measures.Through the implementation of transformation，improve the reliability of the equipment，greatly reduce the failure frequency.

circular furnace；inverter；gear rack

TG333

A

1009－9492(2015)10－0125－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.10.032

侯方羊，男，1986年生，陜西周至人，大學本科，助理工程師。研究領域：機械設計制造及自動化。

(編輯：王智圣)

2015－04－07