新型檢測與在線維修技術在防鋼燒結圓筒混合機的應用實踐

劉麗芳

摘 要：本文主要介紹采用在線銑削、車削、磨削的檢修方法對輪帶、托輪存在的表面剝離等故障進行在線修理恢復其圓度與光潔度，并運用激光跟蹤儀對故障處理過程中出現振動的圓筒混合機進行制造精度與安裝數據快速復測，通過數據分析制定調整措施消除振動故障，恢復設備運行的平穩性，這種檢修技術大大縮短停機線下維修的時間，減少了對生產連續穩定性的影響。

關鍵詞：圓筒混合機;激光跟蹤儀檢測;振動故障;在線車削維修技術

1存在問題及原因分析

圓筒混合機是燒結生產線中最關鍵的設備之一，輪帶、托輪又是圓筒混合機上的關鍵零部件，其設計制造的質量與安裝精度直接影響著圓筒混合機運行的平穩性以及設備運行效率。圓筒混合機設備通常裝好后要及時投入使用，通過連續的運轉以保持筒體的直線度、圓度從而達到設備運行的長期平穩性要求。

防鋼2#500㎡燒結生產線2020年6月23日正式投用，配套的圓筒一、二次混合機規格為：φ5.0米* 24米。混合機運行初期表現平穩、振動小，設備運行5個月后，一次混合機出料端的托輪及輪帶表面均出現不同程度的小點蝕、小剝離等故障現象。經現場診斷及與主機廠討論分析，產生故障的主要原因是：新寇疫情的發生使整個燒結系統的建安工程全線停工后延，混合機設備被迫靜置3個月， 24米長的筒體發生了下撓變形，輪帶與托輪的接觸不好未能達到設計要求的70%以上的接觸面，現場查看實際只有40%左右，同時φ5.64米的輪帶出現橢圓，造成托輪、輪帶表面局部受力集中出現點蝕剝離故障。如不及時處理托輪與輪帶將會加劇造成大塊剝離損壞無法修復2#500㎡燒結機生產線被逼停，影響燒結及高爐的連續生產和公司的效益，所以需要及時對托輪及輪帶的小故障進行修復。

2修復方案

圓筒混合機設備還在質量保障期內，托輪備件采購在途未歸無備件可換。筒體輪帶屬事故件未到更換周期無備件采購計劃。托輪、輪帶的修復方法有：a、人工進行堆焊打磨并保溫退火修復，停機時間長、質量不能保證; b、整體更換，廠家賠付的制作周期需4個月，且現場更換安裝要停機1個月，時間和公司的生產經營現狀都不允許理;c、間歇性停機在線金加工車削修復輪帶和托輪。為不影響2#燒結生產線的正常生產，經與廠家協商后，采用在線修復的方式使用自制的非標機床金加工車除已點蝕剝離的表面恢復其圓度與光潔度，恢復設備運行的平穩性。修復方案如下：

2.1提前制作修復所用的機床。根據現場設備的角度位置需要，利用廠家本部已有的金加工設備部件設計制作在線修理機床，機床同時具備車、銑、磨三種加工功能。（這期間不需要圓筒混合機停機）。

2.2機床主體部分由床身和托板構成，通過機床端面5.5Kw伺服電機帶動行星減速機輸出扭矩，轉動絲杠拉動托板移動，從而實現了相對于筒體輪帶、托輪表面，沿筒體輪帶、托輪軸線方向的進給動作。

2.3在此基礎上，選用C30車床刀架與托板固定，利用刀架絲杠實現筒體徑向進給，從而能對托輪表面進行車削加工。

2.4同時制作砂帶磨一套，使用時將其直接與刀架把合，對加工表面進行磨削加工，提高光潔度。

2.5對于需要銑削加工的輪帶表面，將5.5KW銑削動力頭通過支架把合在車床床身上部，動力頭同時具有上下調整（調整范圍150mm左右）及圍繞動力頭中心旋轉功能（旋轉角度正負15°），可根據現場情況調節刀具位置，實現最佳切削角度。

3.1機床床身底平面設計安裝底板一塊，傾斜角度與現場一致，同時具備穩定床身、調整床身與輪帶夾角和利于現場焊接安裝機床的三項功能。（這期間不需要圓筒混合機停機）。

3.2拆除出料端的輪帶罩清理擦凈托輪、輪帶的表面油潤滑油，這樣有利于車削，同時也防止鐵削粘上托輪和輪帶表面，以免發生2次傷痕，同時將托輪兩端側軸徑處清理干凈，用于打表找正。（這期間需要圓筒混合機停機16小時，可利用成品緩沖料倉滿時停機）。

3.3安裝及調整機床。利用車床底座的螺栓，將車床導軌上平面用斜度規和水平儀找正調到與托輪平行，導軌側面與托輪軸兩端處平行1-5mm。將車床與支架固定，利用車床導軌側面將百分表座固定。于托輪兩端外露軸頸處φ460mm處打表測量，調整到托輪軸兩端跳動0.1-0.2mm，固定車床。（這期間不需要圓筒混合機停機）。

3.4保證托輪與輪帶的接觸面積達到設計要求的措施。當出料端的托輪直徑金加工車削小后會造成出料端輪帶的中心坐標位置發生變化，從而使筒體兩輪帶中心線2.2度傾角也變化，使四個托輪受力不均加劇剝離損壞。如何始終保證托輪與輪帶的接觸承力達到設計要求是在線修理的難點，需要采取措施解決。

方法有兩種：方法一是在車削過程中托輪單面每車掉1-2mm時，架上百分表往筒體方向調整托輪兩邊軸承座頂絲，往內水平變動托輪位置以頂起輪帶，使托輪與筒體輪帶始終接觸承力，但正車削的這個托輪與輪帶原始設計要求的60度承力接觸角度變小，進料端兩邊的托輪組與輪帶的接觸角度和位置是不一樣的，兩邊的托輪受力不均。這樣邊加工邊調整，直到達到加工到預定的切削量。這個方法的好處是工序簡單可在線進行，混合機可連續生產。

方法二是在車削過程中托輪單面每車掉1-2mm后圓筒混全機設備停機，按車小后的托輪直徑計算垂直和水平方向需調整的尺寸數據，在托輪兩邊軸承座底部垂直方向放銅皮墊高，并往內調整水平方向所需距離，通過墊高托輪組來保持與輪帶接觸的中心標高位置和原始設計的60度承力角度不變，確保進料端兩邊的托輪組與筒體輪帶的接觸角度和位置是一樣的。這樣開開停停斷續加工、調整，直到金加工到預定的切削量。方法二的好處是確保進料端兩邊的托輪組與筒體輪帶的接觸角度和位置不變受力均勻。但工序復雜需不時的停機進行調整，混合機無法連續生產。

燒結保供高爐的生產任務不能受影響，經過討論我廠選擇按方法一 進行維修。

3.5車削加工托輪及輪帶順序

加工順序托輪1—托輪2—輪帶。（這期間是在線進行，混合機正常生產。）先將出料端表面有剝離的托輪高點車平，再進行正常切削，確保托輪表面粗糙度達到12.5。切削完成后，用砂帶磨機對托輪表面進行磨削，確保托輪表面粗糙度達6.3， 托輪跳動量≤0.15mm。加工第1組托輪時，將第2組托輪的支架準備好，同樣工序修復另一托輪和輪帶。

3實施過程的問題處理

2020年年底按照修復方案的步驟準備好后開始實施對第1組托輪車削，在車削過程中托輪單面每車掉1-2mm時，調整軸承座頂絲確保托輪與筒輪帶的接觸面積滿足運行要求，邊加工邊調整，最終第1組托輪直徑由φ1400mm車小了20mm至φ1380mm。第2組托輪直徑由1400mm車小了8mm至φ1392mm。按方法一車削后的尺寸通過三角函數公式計算南北托輪組需調整的尺寸如圖1所示。

在線車削過程中出現了一些波折，在不停機車削第1組過程中設備運行還是平穩的，但從車第二組托輪開始，整個混合機出現周期性振動現象，到車削輪帶時，振動逐漸加劇，出料端托輪振幅最大有0.450mm，托輪鋼底座出現局部開裂。需要先找出原因解決消除振動問題再處理輪帶剝離故障，否則這種在線維修的技術就是不可行的方法。混合圓筒要想平穩運行，必須要同時保證兩輪帶與四個托輪組之間的平行度以及距離控制在規定的公差范圍，出現振動說明各部件相互位置關系已破壞需要進行校正。

處理的第一步：復測各部件的精度現狀及相互位置關系數據，以診斷振動是不是由于邊車邊調過程中出現人為調整失誤造成。以往檢測方式采用常規量具，如鋼圈尺或鋼絲輔助鋼尺來測量控制托輪之間距離，人為影響因素不可避免，測量準確性不穩定，且現場的其它設施混雜其中需要時間全部拆除使測量難度較高。通過咨詢與查找，了解到用激光跟蹤儀測量有以下優點：1、這種測量儀采用自動跟光技術使得測量能輕松完成超遠距離測量，可在各種惡劣復雜的工作環境中靈活使用，可以一次性測量所有托輪、輪帶的數據。2、能在現場通過搭配的專業測量軟件分析各托輪組相對于基準的偏差，實時生成檢測報告，現場給出結果指導檢修。這種檢測新技術可減少停工時間且能消除人為誤差，又保證檢修精度要求，因此我們決定租借使用這種激光跟蹤儀在現場快速復測各部件的數據。

圖二是絕對激光跟蹤儀在現場檢測生成的檢測報告，各托輪組和輪帶的數據顯示：從進料端看，以進料端的南北托輪的中心線為基準，出料端北面托輪中心線比進料端北面拖輪中心線向北偏移12mm，出料端南面拖輪中心線比進料端南面拖輪中心線向北偏移28mm。出料端輪帶中心線比進料端輪帶中心線向北偏移17mm。與車削后要求調整的尺寸相差太大，說明在邊車邊調的過程中調整出現了人為的錯誤需要糾正。處理的第二步：按圖三顯示的數值重新調整出料端的托輪組位置（根據車后的托輪直徑進行調整，利用三角函數計算北面托輪往里進2mm，墊高3.46mm，南面托輪往里進5mm，墊高8.8mm。通過墊高及向里調整托輪組來保持與輪帶接觸的中心標高位置和原始設計的60度承力角度不變，確保進料端兩邊的托輪組與筒體輪帶的接觸角度和位置是一樣的。）。調整后試機的振幅測量結果顯示之前的振動大為減輕。第三步：繼續對輪帶的橢圓及剝離故障進行銑削精磨加工維修。

出料端托輪與輪帶車削精磨后軸承座垂直振動值前后值對比：

4結論

從處理后的振動值對比可知采用在線銑削、車削、磨削的檢修方法對輪帶、托輪存在的表面剝離等故障進行在線修理，并運用激光跟蹤儀對故障處理過程中出現振動的圓筒混合機進行制造精度與安裝數據快速復測，通過數據分析制定調整措施消除振動故障，恢復了設備運行的平穩性，縮短了停機線下維修的時間，減少了對生產連續穩定性的影響，這種檢修技術是可行的。