中頻感應加熱設備在高壓輥磨機輥套拆卸中的應用

林 健，徐俠劍，楊 菲

1洛陽礦山機械工程設計研究院有限責任公司 河南洛陽 471039

2礦山重型裝備國家重點實驗室 河南洛陽 471039

擠壓輥為高壓輥磨機中的關鍵部件，裝配結構如圖 1 所示。輥軸和輥套采用過盈裝配，過盈量通常為 1～2 mm，輥套為高硬度淬硬鋼，其圓柱形外表面上分布有大量的柱釘，為易損件，當柱釘磨損到無法更換時，更換輥套。筆者針對如何能夠安全、快速地拆卸輥套進行論述。

圖1 擠壓輥結構

1 輥套拆卸方式

輥套的拆卸方式主要有 2 種，分別為破壞性拆除和加熱拆除。破壞性拆除方式采用火焰切割（見圖 2）的方式將輥套沿軸向切割成 3 塊或多塊，將輥軸從輥套內(nèi)取出。該拆除方式操作簡單，但拆卸時間長，需要 3～5 d。同時，破壞性拆除易割傷輥軸，需要對其進行修復，操作復雜。

圖2 碳弧氣刨割除的輥套

加熱拆除輥套的方式是通過對輥套進行加熱，使輥軸和輥套之間產(chǎn)生溫差，利用溫差膨脹差異消除輥軸與輥套間的過盈量，從而將輥軸從輥套內(nèi)拆除。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)無損拆除輥軸，便于輥軸的重復利用，但需要對輥套進行快速加熱，熱源要求高。

常用的輥套加熱拆除方法為乙炔火焰加熱和電熱毯加熱。乙炔火焰加熱需制作多層環(huán)向火焰加熱工裝，對輥套外表面進行噴頭火焰加熱，該方法需要同時使用數(shù) 10 個乙炔氣瓶和氧氣瓶，安全防護難度大。電熱毯加熱的加熱單元為陶瓷（見圖 3），在輥套加熱過程中會有柱釘因其孔內(nèi)空氣膨脹而彈出，打壞加熱單元，從而導致局部無法加熱，影響整體加熱效率。因此進行安全性更高、無需接觸加熱的感應加熱拆卸輥套的研究變得尤為重要。

圖3 電熱毯加熱器

2 中頻感應加熱法拆卸輥套的工作原理及特點

中頻感應加熱法是利用電磁感應在工件表面產(chǎn)生渦流直接對工件表層進行加熱，通過輥軸與輥套間的溫差以及相應的熱脹冷縮達到拆卸輥套的目的。該方法通過電磁感應直接加熱工件表面，加熱速度更快，熱損耗?。桓袘€可根據(jù)工件的直徑現(xiàn)場纏繞，適用性更強；不需要接觸工件表面，感應線圈不受工件表面溫度影響，設備不會因高溫而損壞，可靠性更強。

3 中頻感應加熱拆卸設備介紹

中頻感應加熱設備由 8 組加熱器組成，每組加熱器功率為 80 kW，8 組加熱器總功率為 640 kW。每 2 組加熱器放置到 1 個加熱控制柜內(nèi)。感應線圈采用高溫電磁導線制作，以滿足 24 h 使用，控制柜采用自冷方式，控制柜上的控制面板可以設定工件的加熱溫度及時間等參數(shù)。設備額定電壓為 380 V，最高加熱溫度為 700 ℃?？刂品绞綖闇囟瓤刂坪蜁r間控制2 種模式，溫度控制精度為±3 ℃。退磁方式為自動退磁。中頻感應加熱拆卸設備結構如圖 4 所示。

圖4 中頻感應加熱拆卸設備結構

4 中頻感應加熱拆卸輥套的操作方法

4.1 擠壓輥熱拆前吊裝

輥套表面清理干凈，不得有物料及雜物附著。在裝配平臺上清理一塊 10 m×10 m 的裝配場地，場地臨近車間配電柜，確保主電源線足夠長，周圍拉上警戒線。在裝配平臺上布置一對方箱，避開輥套與輥軸配合處。用專用起吊工具將擠壓輥吊放到方箱上，輥套與方箱、墊鐵間均勻鋪設 2 層耐熱保溫石棉布。

4.2 耐熱保溫石棉布包裹

在輥套外表面及兩端面包裹耐熱保溫石棉布，外表面包裹 5 層（每層 4 mm），端面包裹 2 層，石棉布外層用耐火纖維繩捆扎牢固。（上、中、下各捆扎 1道）。在捆扎過程中，允許用塑料膠帶臨時固定，但加熱前去除所有易燃、易爆材料，確保外表面及兩側(cè)端面完全包裹，防止柱釘從包裹間隙彈出。

4.3 感應線圈纏繞及聯(lián)接

拆卸輥套時，在輥套寬度方向均勻纏繞各組感應線，并用耐火纖維繩捆扎牢固。具體要求如下。

（1）先纏繞一組，并與電控柜聯(lián)接，用數(shù)字電橋測量電感，確保電感在 105～130 μH 范圍內(nèi)，用測量儀器檢測拆卸設備的占空比，確保占空比大于 75%。若電感值和占空比滿足不了要求，則調(diào)整纏繞圈數(shù)或耐熱保溫石棉布的層數(shù)。后續(xù)每纏繞一組都要測量電感，避免全部纏后因電感無法滿足要求而返工。

（2）感應加熱線應先順直纏繞工件，纏繞過程中不得出現(xiàn)死彎，且纏繞方向一致。

（3）每組感應線都要用耐火纖維繩捆扎牢固（可先用塑料扎帶固定，再用耐火纖維繩扎緊），用耐火纖維繩連接各組感應線圈，并用纖維繩將輥套上端面的保溫棉收口固定，同時將與各組感應線連接的耐火纖維繩與收口固定的纖維繩進行連接，防止感應線脫落。

（4）感應線不得與地面及方箱之間直接接觸，要用絕緣套管或其他絕緣材料隔絕。

（5）各組感應加熱線間距均勻，間距為 220～300 mm。

（6）將 4 個電控柜吊放在適當位置（盡量靠近輥套，距離為 1.0～1.5 m，確保感應線足夠長）。連接好電控柜與變壓器間的 4 根 95 mm2主線。

（7）將電控柜上磁吸式溫度傳感器接至合適位置（確保輥軸與輥套交接處的輥軸端面、輥套端面各放置 1 個溫度傳感器）。感應線圈纏繞如圖 5 所示。

圖5 感應線圈纏繞示意

4.4 加熱拆卸

（1）天車輔助吊掛擠壓輥，鋼絲繩不受力，但不得完全松鉤（便于發(fā)現(xiàn)輥軸脫落情況）。

（2）各組感應加熱器同時啟動通電，檢查各組加熱器加熱功率是否正常，若出現(xiàn)其中 1 個加熱器異常報警（出現(xiàn)錯誤代碼），應立即緊急關停全部加熱器。

（3）操作人員檢查無誤后，按要求加熱輥套。在加熱過程中，用紅外線測溫儀每隔 15 min 檢測 1 次輥軸、輥套及感應線的溫度，避免出現(xiàn)異常情況。加熱至預定時間前 10 min 時，斷電，將擠壓輥起吊至脫離方箱端面 100 mm 時停止（便于發(fā)現(xiàn)輥軸脫落情況），然后再次通電，當聽到響聲輥套脫落后，迅速吊出輥軸。若輥軸吊出部分后無法繼續(xù)吊出，繼續(xù)加熱，每15 min 試吊 1 次，直至輥軸完全脫出。

（4）斷電、冷卻后，拆除加熱器及其他工裝。

5 通用型可移動中頻感應加熱設備應用實踐

截至 2020 年 6 月，中信重工已采用中頻感應加熱拆卸的方式完成了 23 件輥套的拆卸工作，拆卸輥套的規(guī)格從?1 200 mm×1 000 mm 到?2 000 mm×1 800 mm，拆卸時間為 1.8～7.0 h。輥軸輥套完成拆卸如圖6 所示，具體拆卸情況如表 1 所列。

表1 中頻感應加熱拆卸輥套匯總

圖6 輥軸輥套完成拆卸示意

6 結語

中頻感應加熱法拆卸設備具有操作簡單、使用安全、熱損耗小、拆卸效率高、便于移動等優(yōu)點，應用過程中不需要對廠房進行改造，使用方便、便捷，適用于高壓輥磨機輥套等過盈裝配零部件的拆卸?！?/p>