320 m2 燒結環冷機快速更換車輪裝置生產實踐

閆洪林， 楊學斌

（紅河鋼鐵有限公司， 云南 蒙自 661100）

1 紅鋼燒結廠環冷機概況

鼓風式環冷機是我國燒結生產中冷卻熱燒結礦的主要設備之一，環冷機臺車作為燒結系統的核心組成部分，其對燒結機燒結生產工藝過程的穩定，作業率有著重要的作用[1]。

紅河鋼鐵有限公司（全文簡稱紅鋼）燒結廠環冷機冷卻面積320 m2，臺車72 塊，每塊臺車內、外圈各有一個車輪，共計144 套車輪布置在環形水平軌上做圓周運動。臺車為焊接的梯形結構，主要由臺車本體，車輪、篦板和側板組成，如圖1 所示。車輪裝配軸與臺車本體軸孔間隙裝配，車輪裝置質量為392 kg，軸頭部分采用D 型孔配合鎖緊螺母防退，間隙裝配既保證車輪運轉精度，又便于安裝拆卸，有效避免車輪軸打滑。臺車車輪采用鑄鋼制造，其踏面進行高頻淬火，保證其耐磨性和接觸應力內裝雙列圓錐滾子軸承徑向負荷能力大，承受臺車內熱燒結礦重量與運轉沖擊的負荷[2]。

圖1 環冷機臺車機構圖

車輪裝置是環冷機工作運轉中的重要運動和受力零件，車輪裝置數量多，車輪軸承壽命周期也會出現較大波動，經常出現車輪脫落的事故。紅鋼近3年車輪脫落事故統計如表1 所示。

表1 紅鋼環冷機車輪脫落檢修停機時間統計表

停機統計表中車輪脫落后更換時間均較長，通過紅鋼不斷摸索檢修方法，不斷思考工具改進，自2019年7月采用新方法、新工具以后更換時間大大縮短，如圖2 所示。

圖2 更換車輪次數與停機時間關系圖

環冷機車輪損壞較頻繁，車輪點多面廣無明顯的損壞規律可循，在加強日常潤滑和定期更換易損件外，快速更換車輪在燒結生產設備管理中高效、低耗具有重要意義。

2 環冷機車輪故障分析

內、外圈車輪，其所受外力包括臺車自身設備質量；工況下臺車中的燒結礦質量；向上的冷卻風壓力對其影響甚微可忽略不計；行走過程中傳動機構的牽引力，車輪主要承受垂直方向重力載荷支撐在水平圓軌道上[3]。在高溫、重載、沖擊振動、粉塵沖刷和雨淋水浸的工況下有以下幾種故障：

1）車輪軸承失效。臺車輪在線不旋轉，軸承卡死，造成輪面和導軌直接摩擦。

2）臺車輪整體脫落。臺車輪軸承結構破壞，造成軸承內套旋轉，軸面磨損擦傷、鎖緊螺母脫落，導致臺車輪整體退出。

3）臺車輪擺動。油封磨損，臺車輪內部潤滑油污染，燒結粉礦與油脂形成泥狀，導致保持架損壞，滾動體穿動。

以上三種故障后軸承損壞滾珠脫落在輪子內部相互凸臺磨損，造成軸承內套旋轉，軸面磨損擦傷、鎖緊螺母脫落，車輪裝置損壞嚴重，無法更換軸承等易損件修復，必須停機更換車輪裝置。

3 初期更換臺車輪子的方法

車輪藏在環冷機龐大的回轉體與摩擦板鋼結構下方，其所在位置空間狹隘局限，發現車輪掉落時，環冷機臺車上往往布滿熱燒結礦，更換時必須把臺車頂升離軌道20 mm，初期更換車輪分為三步：

1）準備工作。吊裝工具沒有支點，更換車輪需在有吊裝點的地方進行，初期在內外圈設置兩個固定吊裝點，環冷機需要冒著鉸鏈斷裂的風險運行到定點位置下才能進行更換，期間臺車不裝料空車到更換位置點，臺車三角梁和風箱橫梁之間間隙太小，普通千斤頂完全不能放入，臺車抬升不到需要的高度，此時只能割除一段軌道，制作成活動軌道（方便拆卸回裝多次更換）。活動軌道旁長期定置擺放好車輪備件，停機前2個工人往損壞車輪上纏繞好鋼繩，更換點正前方準備好手動葫蘆。

2）更換過程。環冷機停到定點位置后，停止鼓風機工作，檢修工3 人進入風道內部用手動機械30 t千斤頂把臺車頂到合適高度，然后拆除軸頭鎖緊螺母，外側檢修人員用手拉葫蘆橫向把損壞車輪拉出。拉出后再將新輪子分兩頭吊裝起來，到達臺車軸孔高度后，作業人員只能依靠手拉葫蘆和撬棍配合下一點一點緩慢把車輪送入軸孔，期間需要不斷更換吊裝位置4 至5 次，該過程需要20 min 多，最后對準“D”孔（“D”型軸孔隱藏在臺車內部，需要進入風管內部才能看到）時又需要用手拉葫蘆加吊帶捆綁盤動車輪軸緩慢地才能對準孔位，對準“D”孔后檢修工用配重撞擊車輪軸，才能裝配到位。

3）收尾工作。車輪進入軸孔，“D”孔對準后，外部檢修人員在活動軌道原來位置上焊接一塊斜三角“⊿”導板，風道內檢修工拆除千斤頂后啟動環冷機讓新輪子踩著導板爬到水平軌道上，割除斜三角導板，最后恢復活動軌道，至此更換完成。

初期更換工作需要檢修工人7 人、手拉葫蘆3 套、普通30 t 千斤頂1 套、吊帶2 套，更換時間大于2 h。

4 改進后快速更換車輪的方法

1）車輪結構的改進。臺車輪軸孔裝配間隙是在環冷機車輪備件軸上加工兩個對稱中心距為50 mm，M20×60 mm 的內螺紋，如圖1 更換時內螺紋擰緊M20×600 mm 螺栓兩顆，一人雙手轉動M20 兩根螺栓，能快速找到車輪平衡并與軸孔配合的“D”型孔，取消了手拉葫蘆吊裝找中心點和吊帶纏繞盤轉輪軸的工序，安裝快捷，方便實用，最后緊固軸頭鎖緊螺母即可，如圖3 所示。

圖3 車輪裝置結構示意圖

2）電動液壓千金取代機械千斤頂，臺車三角梁和風箱橫梁之間間隙內用30 t 超薄電動液壓千斤頂，可快捷輕松將臺車頂升到合適高度，免去拆除軌道安裝導板再恢復軌道的步驟。風箱內部同樣采用電動液壓千斤頂，有效減少起頂臺車時間，降低檢修工人勞動強度。拆除。

3）采用特制配有3 爪液壓升降100 t 拉拔液壓千斤頂一體式移動小車。拆除損壞車輪時，固定好小車避免移動，用千斤頂拉拔即可輕松拔出損壞車輪。輪子備件安裝時將車輪輪緣固定小車四角爪盤內，即可推動小車左右前后移動，小車配有升降液壓系統，可以任意高度升降方便對準臺車軸孔，免去手拉葫蘆吊裝繁瑣淘汰手拉葫蘆，液壓小車上的100 t 的電動液壓千斤頂可以很快的橫向把車輪送入到臺車軸孔內，然后移除小車，緊固鎖緊螺母即完成更換工作，如圖4 所示。小車的投入使用直接淘汰了手拉葫蘆和撬棍，其更換效率更快捷方便，省時省力。

圖4 一體式移動小車

改進后更換車輪需要檢修工人4 人、30 t 電動液壓超薄千斤頂1 套、50 t 電動液壓千斤頂1 套，3 爪液壓升降100 t 液壓千斤頂一體式移動小車1 輛，檢修時間50～60 min。相比改造前縮短了一半檢修時間。

5 結語

紅鋼多次更換時間均在40～50 min，大大縮短故障停機時間，減少檢修工人強度，有效提高設備作業率，經濟效益明顯。“工欲善其事，必先利其器”特殊工具的改進制作和車輪軸的改進，是現場更換作業的關鍵技術支撐，是減少更換時間有力武器，通過紅鋼不斷實踐改進快速更換車輪裝置的時間，滿足了高爐生產需要。