论文部分内容阅读
【摘 要】介绍了加热炉炉门升降装置的结构特点，对该设备存在的问题与缺点进行了分析，并提出了相应的改进措施，通过对加热炉升降装置及相关设备的改造，取得了良好的效果。
【关键词】加热炉 升降装置 存在问题 改进措施
中图分类号：TG307
1 前言
安钢第二轧钢厂2800mm生产线采用的是推钢式连续加热炉，加热炉炉门上升、下落由炉门升降装置实现。每出一次坯料，炉门就需完成一次升降。随着产能的加大，炉门升降频率的增加，炉门升降装置原设计承载能力已不能满足当前生产需要，故障频发。同时，加热炉炉门升降装置位于出炉位置，长期处于高温、高湿烘烤状态，受出炉辊道冷却水蒸汽的腐蚀，炉口处氧化铁皮的卡阻等原因，导致传动装置故障率较高。严重影响加热炉正常使用。
2 升降装置工作原理
2.1 升降装置组成
加热炉炉门升降装置是由配重轮、轴承座、驱动链轮、升降轴、提升链轮、联轴器等部件组成。
2.2 工作原理
炉门升降装置通过提升链轮与炉门相连接，实现炉门升降行程，工艺过程是：液压缸→驱动链→轮升降轴→提升链轮→炉门升降。其工作原理是液压缸活塞下降，带动驱动链轮顺时针旋转，使驱动链轮链条随之上升，同时升降轴随之顺时针旋转，带动与升降轴相连接的提升链轮转动，链轮链条随之上升，同时拉动加热炉门上升，完成坯料出炉；液压缸活塞上降，带动驱动链轮逆时针旋转，使驱动链轮链条随之下降，同时升降轴随之逆时针旋转，带动与升降轴相连接的提升链轮转动，链轮链条随之回落，加热炉门下降。
3 存在问题及分析
3.1 传动装置
原炉门升降装置投入使用后，故障主要集中在传动装置上，多次出现链轮链条连接销轴断裂、升降大轴断裂事故，造成炉门升降传动系统故障， 严重影响3#加热炉正常出钢，甚至被迫停产检修。经统计，每年因炉门升降故障造成加热炉停炉待温的时间累计达30h，而且由于该传动系统故障高，单纯更换一套炉门升降需要5小时，年备件消耗大，并且每次小修都要检查更换传动系统链条销轴，需投入大量的人力物力。
原炉门升降装置在设计过程中舍弃了大小炉门方案，直接采用大炉门装置，虽然封火设计达到了标准要求，但是炉门升降装置连接件的强度设计，只参照了大炉门7t重量进行尺寸校核，忽略了在实际使用过程中因炉门烘烤变形、氧化铁皮堆积造成卡阻等附加扭矩。原升降轴直径为？100mm，链轮链条联接销轴直径？14mm，承载能力不足，达不到当前生产使用要求，其升降轴采用滑动轴承支撑润滑，受炉口高温烘烤常出现轴瓦缺油磨损现象[1]。
3.2 液压系统
3#加热炉炉门升降液压系统采用的是电液拉杆装置，它是一种单独供油系统，每一个液压缸都由一套油泵电机组供给压力油，并有机的结合在一起[2]。由于其直接安装在炉门旁边，该装置直接受到高温烘烤，使缸体内的油液温度很高，液压阀芯受热膨胀，极易卡死，造成液压缸无动作或无法保压自动掉落。另外高温还造成系统中密封部件的损坏，引起润滑油内泄露，系统压力下降，无法正常保压。液压缸长时间频繁动作和长时间的高压保压，导致系统内双向液压锁的弹簧断裂，无法保压，升起的炉门出现自由掉落现象。驱动系统安装位置不合理，液压缸系统压力不稳定，造成炉门升降装置的运行极不平稳；而且液压缸使用寿命缩短，备件费用高。
4 改进方案
4.1 升降机构改进
对升降轴参照炉门自重和变形、摩擦等附加扭矩重新进行校核，将原升降轴轴径由？100mm改为？150mm，如图1所示，这能使转速有效的、平稳的从驱动链轮传递到提升链轮，不至于发生传递过程中升降轴故障。将链轮链条联接销轴由？14mm改为？16mm，如图2所示，这使链条的使用寿命大大增加，很大程度的降低了故障率。采用23228轴承取代原轴瓦设计，优化了工作环境，减小了摩擦阻力，提高传动走轮轴承及升降链条高温状态下的负荷能力，减少设备零事故发生，如图3所示。
图1 传动轴改造前后示意图
图2 链条联接销轴 图3 轴承座
4.2 液压系统改进
改变液压系统供油方式，由原来的单独供油系统改为集中供压式液压系统。这种供压式液压系统是由六个液压缸、一个控制阀组、一个供给液压站组成，油箱与控制阀组远离热源，系统中配有循环冷却装置。系统远离了热源，液压缸中的密封件、液压阀芯等不再受高温烘烤，减少对关键零部件的损坏。同时，循环冷却装置的配备，使液压缸动作时带回的热油能够迅速冷却下来。液压油得到及时冷却，油的粘度、流量、油压得到了保障，液压系统压力稳定，炉门升降装置运行得到了保证。
5 实施效果
1）该改造投入使用后，彻底解决了原炉门升降传动装置因设计使用能力不足，造成的传动装置及液压缸等故障隐患，提升了设备运行质量，为加热炉高效生产提供了有力保障。改进前后设备故障频率对比见表1。
表1 改造前后设备的故障频率对比
升降轴/
（次/年）
联接销轴/
（次/年）
轴承/
（次/年）
液压缸/
（次/年）
改造前
3
8
4
6
改造后
1
2
1
1
2）采用滚动轴承代替原滑动轴承，既减少了摩擦阻力，又保障轴承的润滑效果，提高了轴承使用寿命。
3）减少了维修人员的劳动强度。改造前每月因炉门升降突发故障需停车抢修2～3个小时，改造后整套设备运行平稳，仅需正常的定期润滑。
6 结语
设备稳定、高效的运行，是保障正常生产的基本条件，是保证产品质量、为企业创效的基础，对减轻工人劳动强度、降低生产成本起着关键作用。第二轧钢厂3#加热炉升降装置改造后，解决了原来升降装置设计使用能力的不足，其性能稳定，运转可靠，最大限度的提高了设备的使用寿命，同时维护检修成本也大大降低，确保了轧制生产连续、稳定、高效。
参考文献
[1] 成大先. 机械设计手册.北京.化学工业出版社.1999
[2] 濮良贵.纪明刚.北京.机械设计.北京.高等教育出版社.2001
【关键词】加热炉 升降装置 存在问题 改进措施
中图分类号：TG307
1 前言
安钢第二轧钢厂2800mm生产线采用的是推钢式连续加热炉，加热炉炉门上升、下落由炉门升降装置实现。每出一次坯料，炉门就需完成一次升降。随着产能的加大，炉门升降频率的增加，炉门升降装置原设计承载能力已不能满足当前生产需要，故障频发。同时，加热炉炉门升降装置位于出炉位置，长期处于高温、高湿烘烤状态，受出炉辊道冷却水蒸汽的腐蚀，炉口处氧化铁皮的卡阻等原因，导致传动装置故障率较高。严重影响加热炉正常使用。
2 升降装置工作原理
2.1 升降装置组成
加热炉炉门升降装置是由配重轮、轴承座、驱动链轮、升降轴、提升链轮、联轴器等部件组成。
2.2 工作原理
炉门升降装置通过提升链轮与炉门相连接，实现炉门升降行程，工艺过程是：液压缸→驱动链→轮升降轴→提升链轮→炉门升降。其工作原理是液压缸活塞下降，带动驱动链轮顺时针旋转，使驱动链轮链条随之上升，同时升降轴随之顺时针旋转，带动与升降轴相连接的提升链轮转动，链轮链条随之上升，同时拉动加热炉门上升，完成坯料出炉；液压缸活塞上降，带动驱动链轮逆时针旋转，使驱动链轮链条随之下降，同时升降轴随之逆时针旋转，带动与升降轴相连接的提升链轮转动，链轮链条随之回落，加热炉门下降。
3 存在问题及分析
3.1 传动装置
原炉门升降装置投入使用后，故障主要集中在传动装置上，多次出现链轮链条连接销轴断裂、升降大轴断裂事故，造成炉门升降传动系统故障， 严重影响3#加热炉正常出钢，甚至被迫停产检修。经统计，每年因炉门升降故障造成加热炉停炉待温的时间累计达30h，而且由于该传动系统故障高，单纯更换一套炉门升降需要5小时，年备件消耗大，并且每次小修都要检查更换传动系统链条销轴，需投入大量的人力物力。
原炉门升降装置在设计过程中舍弃了大小炉门方案，直接采用大炉门装置，虽然封火设计达到了标准要求，但是炉门升降装置连接件的强度设计，只参照了大炉门7t重量进行尺寸校核，忽略了在实际使用过程中因炉门烘烤变形、氧化铁皮堆积造成卡阻等附加扭矩。原升降轴直径为？100mm，链轮链条联接销轴直径？14mm，承载能力不足，达不到当前生产使用要求，其升降轴采用滑动轴承支撑润滑，受炉口高温烘烤常出现轴瓦缺油磨损现象[1]。
3.2 液压系统
3#加热炉炉门升降液压系统采用的是电液拉杆装置，它是一种单独供油系统，每一个液压缸都由一套油泵电机组供给压力油，并有机的结合在一起[2]。由于其直接安装在炉门旁边，该装置直接受到高温烘烤，使缸体内的油液温度很高，液压阀芯受热膨胀，极易卡死，造成液压缸无动作或无法保压自动掉落。另外高温还造成系统中密封部件的损坏，引起润滑油内泄露，系统压力下降，无法正常保压。液压缸长时间频繁动作和长时间的高压保压，导致系统内双向液压锁的弹簧断裂，无法保压，升起的炉门出现自由掉落现象。驱动系统安装位置不合理，液压缸系统压力不稳定，造成炉门升降装置的运行极不平稳；而且液压缸使用寿命缩短，备件费用高。
4 改进方案
4.1 升降机构改进
对升降轴参照炉门自重和变形、摩擦等附加扭矩重新进行校核，将原升降轴轴径由？100mm改为？150mm，如图1所示，这能使转速有效的、平稳的从驱动链轮传递到提升链轮，不至于发生传递过程中升降轴故障。将链轮链条联接销轴由？14mm改为？16mm，如图2所示，这使链条的使用寿命大大增加，很大程度的降低了故障率。采用23228轴承取代原轴瓦设计，优化了工作环境，减小了摩擦阻力，提高传动走轮轴承及升降链条高温状态下的负荷能力，减少设备零事故发生，如图3所示。
图1 传动轴改造前后示意图
图2 链条联接销轴 图3 轴承座
4.2 液压系统改进
改变液压系统供油方式，由原来的单独供油系统改为集中供压式液压系统。这种供压式液压系统是由六个液压缸、一个控制阀组、一个供给液压站组成，油箱与控制阀组远离热源，系统中配有循环冷却装置。系统远离了热源，液压缸中的密封件、液压阀芯等不再受高温烘烤，减少对关键零部件的损坏。同时，循环冷却装置的配备，使液压缸动作时带回的热油能够迅速冷却下来。液压油得到及时冷却，油的粘度、流量、油压得到了保障，液压系统压力稳定，炉门升降装置运行得到了保证。
5 实施效果
1）该改造投入使用后，彻底解决了原炉门升降传动装置因设计使用能力不足，造成的传动装置及液压缸等故障隐患，提升了设备运行质量，为加热炉高效生产提供了有力保障。改进前后设备故障频率对比见表1。
表1 改造前后设备的故障频率对比
升降轴/
（次/年）
联接销轴/
（次/年）
轴承/
（次/年）
液压缸/
（次/年）
改造前
3
8
4
6
改造后
1
2
1
1
2）采用滚动轴承代替原滑动轴承，既减少了摩擦阻力，又保障轴承的润滑效果，提高了轴承使用寿命。
3）减少了维修人员的劳动强度。改造前每月因炉门升降突发故障需停车抢修2～3个小时，改造后整套设备运行平稳，仅需正常的定期润滑。
6 结语
设备稳定、高效的运行，是保障正常生产的基本条件，是保证产品质量、为企业创效的基础，对减轻工人劳动强度、降低生产成本起着关键作用。第二轧钢厂3#加热炉升降装置改造后，解决了原来升降装置设计使用能力的不足，其性能稳定，运转可靠，最大限度的提高了设备的使用寿命，同时维护检修成本也大大降低，确保了轧制生产连续、稳定、高效。
参考文献
[1] 成大先. 机械设计手册.北京.化学工业出版社.1999
[2] 濮良贵.纪明刚.北京.机械设计.北京.高等教育出版社.2001