胡振焱，郭 峰

（1.張家港市永鋼集團(tuán)煉鐵二廠，江蘇張家港 215600；2.張家港市永鋼集團(tuán)球團(tuán)廠，江蘇張家港 215600）

0 引言

永鋼豎爐布料車原借用馬鋼的圖紙設(shè)計，設(shè)計上存在一些弊端。如采用懸臂梁設(shè)計，皮帶機(jī)驅(qū)動裝置采用電動滾筒驅(qū)動、皮帶易損壞等問題，給生產(chǎn)工藝帶來一定的困難，尤其是懸臂梁結(jié)構(gòu)，小車行走布料過程中，頭部存在一定的上下顫動，給料線的穩(wěn)定和入爐生球的強(qiáng)度帶來較大影響。頭部處高位時導(dǎo)致生球落差加大，生球破碎率增加。因布料機(jī)前部懸臂過長而用拉桿斜拉，導(dǎo)致入口高度增加，影響豎爐的密封性、烘干床效果、除塵效果和功率增加等。通過優(yōu)化改造，有效地解決上述矛盾和弊端。

1 布料車懸臂梁的問題及優(yōu)化改造方案

1.1 懸臂梁結(jié)構(gòu)的弊端

（1）懸臂梁受布料車行走的影響，布料車鋼架的穩(wěn)定性差，皮帶機(jī)構(gòu)頭部改向，滾筒上下顫動，皮帶上平面改造前離烘干床角鐵蓋板的高度約450 mm。生球在簡單的拋物線軌跡過程中，落差高度忽高忽低，在低點對生球無影響，在高點時，落差高度增加30～50 mm，造成生球破碎和開裂。

（2）布料車架的總長度為13 150 mm，總重量約5.8 t。由于懸臂梁結(jié)構(gòu)的形式，根據(jù)杠桿原理，如圖1 所示，可得公式（1）。

可得出布料車左右平衡，此時整車的全部重量全部在被動車輪上。根據(jù)公式（2）：

式中 f——驅(qū)動摩擦力，N

u——主動行走輪與路軌的摩擦系數(shù)

N——作用在主動行走輪上正壓力，N

為了確保主動行走輪足夠的驅(qū)動摩擦力：必須增加主動輪上部分的正壓力，同時為了平衡懸臂梁重量，確保平穩(wěn)運(yùn)行，故在布料車尾部電動滾筒處增加1 t 左右的配重塊。但如前所述，整機(jī)重量增加后無疑部分重量分擔(dān)到被動行走輪上。以上綜合結(jié)果導(dǎo)致被動行走輪磨損更換周期約0.5年，而主動行走輪更換周期約1年。被動行走輪更換頻率太頻繁。

（3）由于懸臂梁臂架前段需要拉繩，導(dǎo)致豎爐入爐路口高度增加，豎爐煙罩密封性變差，影響烘干床的烘干效果；額外增加電除塵的風(fēng)量，電除塵電耗增加。

（4）懸臂梁部分受豎爐高溫烘烤變形，皮帶機(jī)架受影響，皮帶跑偏，影響皮帶布料均分性和穩(wěn)定性等。

1.2 懸臂梁的解決方案

（1）以上問題的產(chǎn)生都由于懸臂梁引起，為此根據(jù)經(jīng)驗和生產(chǎn)現(xiàn)場實際，在車架前面增加一組導(dǎo)向行走裝置，由于此導(dǎo)向行走裝置布置在豎爐內(nèi)，工作溫度100～250 ℃。同時綜合考慮粉塵較大，流速較快等因素。故要求行走裝置路軌不變形，行走裝置軸承座密封性能良好。為此研究軌道梁采用（50×50）mm 的方鋼（調(diào)質(zhì)處理）焊接在（160×160×8）mm 的方管上，方管內(nèi)充水循環(huán)冷卻。行走裝置采用外機(jī)械密封加內(nèi)部骨架油封密封的方式，以確保密封性能良好，布料車改造后如圖2 所示。

（2）取消平衡拉繩，爐口高度下降，爐口密封進(jìn)一步加強(qiáng)。（3）車架前增加行走裝置后，整體自身具備平衡性能。取消原配重塊，減輕車輛載荷。

圖1 布料車改造前分析

圖2 布料車改造后分析

優(yōu)化改造后，主動行走輪、被動行走輪和導(dǎo)向行走輪三者共同承擔(dān)整車的重量。同時、主動行走輪由于皮帶機(jī)驅(qū)動裝置和車架的重量偏在主動行走輪側(cè)，故能很好地平衡驅(qū)動摩擦力和磨損情況。改造前后如圖3、圖4 所示。

圖3 改造前圖片

圖4 改造后圖片

通過以上優(yōu)化改造后，布料車主動行走輪使用周期約1.5年，被動行走輪使用周期約2年，導(dǎo)向行走輪使用周期約半年。其中導(dǎo)向行走輪使用周期短的主要原因還在軸承座內(nèi)潤滑油受高溫烘烤干和粉塵進(jìn)入，導(dǎo)致軸承損壞，這是下一步著手解決的問題。

2 布料皮帶機(jī)存在的問題及解決方案

2.1 布料皮帶機(jī)生產(chǎn)實踐存在的問題

（1）驅(qū)動電動滾筒運(yùn)行不平穩(wěn)、故障率高。電動滾筒是一種將電機(jī)和減速機(jī)共同置于滾筒體內(nèi)部的新型驅(qū)動裝置，主要應(yīng)用于固定式和移動帶式輸送機(jī)，用于替代傳統(tǒng)的電機(jī)，減速器在驅(qū)動滾筒之外的分離式驅(qū)動裝置。與分離式驅(qū)動裝置相比，電動滾筒具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、噪聲低、占據(jù)空間小、安裝方便等諸多優(yōu)點。但由于驅(qū)動體安裝在滾筒體內(nèi)部，無法實施有效點檢；運(yùn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)、可靠性差、密封性較難處理，出現(xiàn)噪聲和漏油后很快就損壞，故障率很高。在時下追求低誤時率、確保高效穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的鋼鐵冶金企業(yè)，電動滾筒難以適應(yīng)鋼鐵企業(yè)連續(xù)作業(yè)的需求。布料皮帶機(jī)基本參數(shù)見表1。

表1 布料皮帶機(jī)基本參數(shù)

（2）輸送帶損壞頻率較高，影響豎爐作業(yè)效率。由于布料車前臂基本都在豎爐內(nèi)，此處溫度基本在150～250 ℃之間，高溫對皮帶的影響很大，經(jīng)常出現(xiàn)接頭受高溫影響開裂導(dǎo)致故障停機(jī)。由于此皮帶的總長度約25 m，皮帶的型號：EP200 650×6×（6+3）。球團(tuán)廠的普遍做法是每月定期更換新皮帶、接頭采用75#皮帶扣連接，接頭松動后重新打皮帶扣固定等措施。此種作業(yè)方法故障率很高，由于處于高溫區(qū)域，出現(xiàn)故障后工人施工難度很大，強(qiáng)度較高，具有一定的安全風(fēng)險。

2.2 布料皮帶機(jī)優(yōu)化解決方案

（1）針對驅(qū)動電動滾筒存在上述弊端，根據(jù)現(xiàn)場空間大的情況，采用標(biāo)準(zhǔn)的帶式輸送機(jī)傳動機(jī)構(gòu)，電機(jī)+輸入端聯(lián)軸器（制動器）+減速機(jī)+輸出端聯(lián)軸器+傳動滾筒的組合形式。此驅(qū)動機(jī)構(gòu)相比原來的電動滾筒增加重量約0.6 t。直接將原來的配重取消，也減輕車架的重量，可謂一舉兩得。

原來的皮帶速度為1.0 m/s，根據(jù)公式（3）帶速：

其中:v 為皮帶機(jī)傳動滾筒的最大直徑線速度，n 為驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速，i 為減速機(jī)的速比，r 為傳動滾筒的半徑。

根據(jù)布料車架的高度和皮帶的需要選定Ф500 的傳動滾筒（型號：DTⅡ02A4104）即，r=0.25 m；驅(qū)動電機(jī)選取380 V 4 級變頻電機(jī)，最大轉(zhuǎn)速為1470 r/min，型號：Y2-132S-4 5.5 kW。

計算減速機(jī)速比：i=1470×0.25×2π/60V=38.48，故選取減速機(jī)的速比為i=40，根據(jù)DTⅡ型標(biāo)準(zhǔn)皮帶機(jī)設(shè)計和現(xiàn)場經(jīng)驗，綜合減速機(jī)的驅(qū)動載荷，選取減速機(jī)為DCY160，根據(jù)現(xiàn)場空間布置，綜合選定減速機(jī)型號圓柱齒輪減速機(jī)DCY160-40-ⅡS；高速端聯(lián)軸器選用梅花型彈性聯(lián)軸器MLL5-I-200，制動器選用YWZ3-200/25 型，制動輪直徑200 mm。減速機(jī)輸出端選用十字滑塊聯(lián)軸器SL260 Ф70×140/Ф90×170。

（2）解決輸送帶存在的問題。布料車沿著爐口縱向中心線運(yùn)行，工作環(huán)境較差，皮帶易燒壞，因此要求加強(qiáng)爐頂排風(fēng)能力，降低爐頂溫度，改善爐頂操作條件。布料車皮帶開始采用皮帶扣扣住，但由于使用時間短，易脫扣等問題，一般使用周期約半月。后采用硫化方法接接頭，由于皮帶處于高溫區(qū)域，橡膠受熱后皮帶容易起皮和脫膠等。開始采用的皮帶型號為耐熱帶 EP200 650×6（6+3），耐熱溫度為200 ℃，皮帶總厚度約20 mm。皮帶機(jī)頭部改向滾筒為Ф220，其他滾筒為Ф315 和Ф400。由于受最小滾筒曲率半徑小的影響，皮帶接頭在Ф220 時折彎厲害，導(dǎo)致接頭皮翹起，進(jìn)而開裂到內(nèi)部。這是接頭開裂的主要原因，而皮帶磨損是次要因素，一般更換下來的皮帶磨損程度很小，使用壽命約2～3個月。

綜合皮帶方面存在的問題，最終采用皮帶硫化方案硫化接頭，皮帶厚度由原來的20 mm 減小到12 mm 左右，型號變更為EP200 650×4（4.5+1.5）耐熱溫度為200 ℃，改進(jìn)后皮帶使用壽命約半年。

3 結(jié)束語

通過優(yōu)化改造后，布料車主動行走輪使用周期約1.5年，被動行走輪使用周期約2年，導(dǎo)向行走輪使用周期約半年，行走輪的使用壽命都得到一定的提高。通過對豎爐梭式布料車皮帶機(jī)的改造和優(yōu)化，將原皮帶檢修周期2 個月左右提高到半年，皮帶機(jī)驅(qū)動裝置只需簡單維護(hù)保養(yǎng)，無需再檢修。有效避免了布料車皮帶機(jī)方面的故障，提高了生產(chǎn)作業(yè)率。

通過改造后，基本無需再購買驅(qū)動裝置備件，檢修頻次和維護(hù)成本明顯降低，年節(jié)省備件和檢修、維護(hù)費用超10 萬元。大大降低了工人的工作量和勞動強(qiáng)度；改造后較大程度消除隱患，現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境得到較大改善。