浅析某炼钢厂15#天车大车轮啃轨的原因和改进措施

引言

桥式起重机是炼钢生产过程中的关键工艺设备,主要用于吊运金属熔融液体、钢坯作业,其生产作业频率高、负荷大、工作条件恶劣。起重机在使用一定时间后,由于工况条件或运行频繁,都会出现不同程度的大车轮啃轨现象,轻则降低设备的工作效率,加重维护工作量和运行成本费用,重则导致安全隐患,酿成人身和设备事故。本文基于某炼钢厂啃轨最为严重的精整跨15#天车运行状况以及炼钢厂生产特点,分析探讨发生啃轨的原因,并寻求适合现场实际的改进方法,以实现设备安全、稳定、高效运行,降低企业成本。

115#天车大车轮啃轨的危害

某炼钢厂15#天车是由河南卫华制造的16t+16t电磁悬挂梁式桥式起重机,跨距36500mm,安装有2个大车主动轮、6个大车被动轮,共计8个大车轮,是炼钢生产工艺流程衔接的重要设备,工作频率很高。2008年12月投入生产使用,自2009年下半年开始出现大车轮啃轨现象,并有不断发展严重的趋势。1.1缩短设备使用寿命,增加检修次数和运行成本

桥式起重机正常运行过程中,中、重级别的起重机车轮使用寿命普遍在3～5年,而15#天车车轮使用寿命平均为3～6个月。统计表明,2012年15#天车更换大车主被动车轮共计46件(同在EF跨同种作业方式的16#天车2012年更换大车轮4件）,相对增加检修及备件材料费用约54万元,设备停工时间约120h,天车轨道的更换调整必须全停产进行,同样给生产组织造成了一定困难。

1.2增加运行阻力,造成减速机打齿和电气系统故障

15#天车采用大车走行减速机通过低速轴与车轮轴连在一起实现大车驱动,输出轴中间由低速补偿轴传递动力。当对称两台大车减速机驱动的两个大车主动轮啃轨时,由于两个车轮在轨道上位置不同而形成不同方向的阻力传递到补偿轴上,容易造成减速机补偿轴断裂或联轴器齿轮打齿故障。2009年以来,15#天车低速轴断裂故障共计发生5次,造成设备非计划停工12h,产生抢修、备件材料费用约3万元。

另外,天车严重啃轨增加了运行阻力,使电气系统及电机超负荷运转,容易造成电气系统故障和电机损坏。

1.3恶化厂房结构,存在安全隐患

天车运行过程中车轮啃轨,必然对轨道有水平侧向分力,对天车轨道梁及厂房结构都有一定影响,会不同程度缩短厂

房结构的寿命,造成厂房结构变形和天车车轮啃轨的恶性循环。天车啃轨严重时,特别是当遇到轨道接头的间隙较大时,还有可能产生爬轨,造成恶性安全事故。

215#天车大车轮啃轨原因分析

通过近8年来现场跟踪观察检测15#天车啃轨运行状况,大车整体向南偏移,8个大车轮都是北侧轮缘磨损(注:大车东西方向运行）:另外15#天车在EF跨6线以东区域运行基本无啃轨情况,在出坯跨6线以西运行时啃轨严重,因此可基本排除天车本体及大车传动系统造成啃轨的可能性。

2.1测量天车本体

测量15#天车两侧车轮跨度、同一端梁下两个车轮同位度、车轮水平度、车轮直径及车体对角线偏差均在允许范围之内。

允许偏差:

(1）天车跨度偏差最大不得超过±[2+0.1(s-10）],即≤±4.65mm。(2）车轮中心线距轨道中心线的偏差不大于1mm。(3）车轮安装精度符合tana≤0.0004。(4）对角线偏差不大于5mm。

2.2测量厂房立柱垂直度

EF跨厂房立柱垂直度超差,偏差最大位置位于3#和4#连铸机大包转台对称区域,最大偏差为1.85/1000,严重超出了1/1000的极限偏差。

2.3测量轨道梁中心距、轨道直线度

出坯精整跨天车轨道梁中心距和轨道直线度超差严重,轨距最大偏差为43mm,直线度最大偏差为+22mm和-35mm。

允许偏差:

(1）轨距极限偏差值As不得超过±[3+0.25×(s-10）],且最大不超过士15mm。(2）直线度极限偏差为士10mm。

2.4测量轨道梁标高

出坯精整跨天车轨道梁标高偏差最大处为+15mm和-13mm,两条轨道标高最大偏差为23mm,6线以西区域整体呈波浪形起伏,轨道梁标高超差严重。

允许偏差:两根轨道的高度差不得大于10mm,沿长度方向在垂直平面内弯曲,每2m测长内各点的偏差不得大于2mm。

通过对15#天车啃轨运行情况进行跟踪检测,并分析该天车本体各项技术指标、出坯精整厂房结构及天车轨道轨距标高,判断得出15#天车大车轮啃轨问题主要由于6线以西区域轨道梁高低超差、轨道梁中心偏移及轨距超差等原因造成,而导致轨道梁、轨道各项技术参数超差的根本原因就是厂房立柱垂直度超差造成天车轨道梁变形。

3解决15#天车大车轮啃轨的措施

由于出坯精整跨厂房立柱和轨道梁调整所需时间过长,对转炉、精炼以及板坯大包转台等区域设备及生产组织影响较大,短期内无法安排厂房立柱和轨道梁的调整检修。因此,针对出坯精整跨天车轨道梁超差严重的现状,为延长车轮使用周期,减少对大车减速机的损坏,缩短检修时间及降低成本压力,采取了以下三种方法,在一定程度上缓解了啃轨现象,减少了15#天车停机检修次数和时间,显著降低了设备运行成本。

3.1调整轨道直线度,消除S型弯

如图1所示,出坯精整跨09线一1线调整后轨道直线度偏差最大为＋3mm和-1mm,虽然轨道直线度调整后车轮啃轨情况有所缓解,但不能达到"治病除根"的目的。

3.2被动轮调转180°,二次使用

由于15#天车两侧大车轮均为单面轮缘啃轨,针对此现状,当车轮的一面轮缘磨损达到报废标准时,即将该车轮的安装位置调转180°继续使用,此方法不仅使车轮使用周期翻倍,还缩短了1/3的更换检修时间,每年可节约检修备材费约35万元。

3.3加宽主动轮踏面

将大车主动轮更换为宽踏面车轮,即由宽180mm增加到200mm,使得2个大车主动轮运行不啃轨,只有+个大车被动轮运行时轮缘与轨道摩擦。宽踏面主动车轮于2015年7月4日上线,至今已运行将近两年时间,轮缘最大磨损量为10mm,其余大车被动轮使用周期无明显缩短,此方法大大减少了更换主动车轮的停机检修时间。另外,由于大车轮啃轨造成的大车减速机低速补偿轴故障降低至平均每年一次,有效延长了设备寿命。

4结语

目前在15#天车上采取的3种解决大车轮啃轨问题的措施,有效缓解了大车轮啃轨造成的影响,减少了停机检修次数和时间,每年可降低运行成本约35万元。但大车轮啃轨问题仍然存在,与其他同吨位天车比较,15#天车的运行成本还是相对较高的,要彻底解决15#天车大车轮啃轨问题,必须尽早调整厂房结构、轨道大梁。