熱鍍鋅線加熱爐無(wú)氧化加熱段爐輥裝置的改進(jìn)與應(yīng)用

王金海， 趙衛(wèi)紅， 王 單

(河北鋼鐵集團(tuán)邯鋼公司， 河北 邯鄲 056015)

熱鍍鋅線加熱爐的主要作用是使帶鋼在爐內(nèi)加熱到一定溫度，改善帶鋼的機(jī)械性能，同時(shí)使帶鋼具有一個(gè)潔凈的無(wú)氧化物存在的活性表面，并使帶鋼密封進(jìn)入鋅鍋中進(jìn)行熱鍍鋅作業(yè)[1]。熱鍍鋅線加熱爐一般由無(wú)氧化加熱段、輻射管加熱段、均熱段、噴氣冷卻段、爐鼻段等幾部分組成。

在生產(chǎn)中無(wú)氧化加熱段溫度較高（達(dá)到1 200 ℃以上），在高溫環(huán)境下如出現(xiàn)爐底輥冷卻水堵塞很快會(huì)導(dǎo)致?tīng)t底輥?zhàn)冃紊踔翑嗔延绊憥т撡|(zhì)量，必須停爐進(jìn)行降溫更換爐底輥。

無(wú)氧化加熱段爐底輥內(nèi)冷卻水發(fā)生堵塞，就會(huì)在輥內(nèi)瞬間形成蒸汽[2]，蒸汽蓄積到一定程度會(huì)造成旋轉(zhuǎn)接頭崩脫，嚴(yán)重時(shí)引起輥體爆裂，造成大量冷卻水泄露。如果爐輥冷卻水泄露在爐內(nèi)，造成爐墻、爐襯產(chǎn)生裂紋或塌陷脫落。生產(chǎn)中一旦出現(xiàn)爐輥堵水現(xiàn)象，就必須停止供應(yīng)冷卻水，停水后輥身的溫度急劇升高，輥身會(huì)發(fā)生不同程度的彎曲變形，對(duì)帶鋼的表面會(huì)造成劃傷，嚴(yán)重時(shí)發(fā)生輥體斷裂等現(xiàn)象，同時(shí)有時(shí)還會(huì)造成軸承受力不均，發(fā)生軸承損壞抱死現(xiàn)象。事故停車(chē)后如果爐輥不能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，輥身在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)彎曲變形不能恢復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，造成質(zhì)量事故必須停車(chē)進(jìn)行處理，對(duì)熱鍍鋅線產(chǎn)量的損失影響極大。

1 無(wú)氧化加熱段原爐底輥裝置存在的問(wèn)題及原因

1.1 原爐輥輥冷卻裝置堵塞原因

爐底輥內(nèi)部有絞龍結(jié)構(gòu)，靠端部卡套固定，由電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)來(lái)帶動(dòng)爐底輥和絞龍結(jié)構(gòu)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，冷卻水一部分順著絞龍結(jié)構(gòu)流動(dòng)，來(lái)冷卻爐底輥面，一部分從排水孔流入爐底輥內(nèi)部來(lái)冷卻爐底輥，冷卻水管入口有DN25 閥門(mén)，一般是常開(kāi)的，在冷卻水出口有流量計(jì)，通過(guò)流量計(jì)來(lái)監(jiān)控爐底輥冷卻水流量，進(jìn)水溫度一般是常溫，出水溫度正常是40~60 ℃。

絞龍結(jié)構(gòu)位于冷卻水管變徑處，螺旋的焊接在輥芯外壁。原有爐底輥內(nèi)部絞龍結(jié)構(gòu)的端部擋板為圓形無(wú)開(kāi)口，阻礙冷卻水流量，容易造成水管堵塞，輥芯端板上的排水孔的直徑較小，尺寸為5~9 mm，直接影響了水流速率。

另外原有的爐底輥旋轉(zhuǎn)接頭（圖1 中標(biāo)注1）的內(nèi)孔中有外徑35~45 mm 單側(cè)大彈簧，爐輥冷卻水通過(guò)彈簧時(shí)，由于水溫度較高，容易形成水垢，堆積到彈簧內(nèi)側(cè)，對(duì)冷卻水阻力大，造成冷卻水堵塞，同時(shí)固定密封作用相對(duì)較差。

圖1 無(wú)氧化加熱段爐底輥總示意圖

1.2 爐底輥更換問(wèn)題

由于爐輥的旋轉(zhuǎn)由電機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，在更換無(wú)氧化加熱段爐輥都要將驅(qū)動(dòng)爐輥轉(zhuǎn)動(dòng)的減速機(jī)從舊爐輥上拆下來(lái)安裝到更換的新?tīng)t輥上，在新?tīng)t輥上安裝減速機(jī)的過(guò)程中，由于減速機(jī)輸出端為平行空心軸結(jié)構(gòu)，爐輥安裝部位穿插在減速機(jī)輸出端空心軸內(nèi)，減速機(jī)輸出端空心軸和爐底輥驅(qū)動(dòng)側(cè)之間為過(guò)盈配合，如下頁(yè)圖2 所示，在以往的安裝過(guò)程中，依靠大錘敲擊減速機(jī)，將減速機(jī)安裝到位，在這個(gè)敲擊減速機(jī)安裝過(guò)程中，爐輥勢(shì)必在敲擊方向上受力竄動(dòng)，由于在安裝爐底輥減速機(jī)的過(guò)程中，爐底輥軸承座已經(jīng)固定到位，爐底輥在敲擊方向上受力竄動(dòng)，這個(gè)時(shí)候軸承座中的軸承必然會(huì)受到不同程度的損傷，嚴(yán)重的時(shí)候，在生產(chǎn)過(guò)程中軸承會(huì)抱死，爐底輥不轉(zhuǎn)動(dòng)；另外，在錘擊減速機(jī)過(guò)程中，錘擊的次數(shù)越多，越容易造成減速機(jī)漏油，一旦減速機(jī)缺油，減速機(jī)內(nèi)部齒輪會(huì)受到極大損傷，造成爐底輥不旋轉(zhuǎn)。以上兩種情況，都會(huì)造成帶鋼劃傷，造成質(zhì)量事故，對(duì)熱鍍鋅線產(chǎn)量的損失影響極大。

圖2 無(wú)氧化加熱段爐底輥電機(jī)裝配圖

2 爐底輥裝置改進(jìn)措施

2.1 爐底輥冷卻水裝置改進(jìn)

改進(jìn)后的爐底輥絞龍結(jié)構(gòu)端部擋板邊緣有四處圓弧形型凹槽（圖3 中標(biāo)注1），圓弧形型凹槽沿著絞龍端部圓周均布，圓弧形型凹槽的兩端與輥芯支撐的兩側(cè)相對(duì)應(yīng)。每個(gè)圓弧形凹槽的尺寸為4~7 mm，圓弧形凹槽與以往設(shè)計(jì)的圓形絞籠端部擋板結(jié)構(gòu)相比，明顯減少絞龍結(jié)構(gòu)端部擋板對(duì)水的阻力，增大爐底輥冷卻水流量。絞龍結(jié)構(gòu)的輥芯端板的4 個(gè)排水孔（圖3 中標(biāo)注2）的孔徑為10~14 mm，增加爐底輥內(nèi)冷卻水流量，提高冷卻效果。

圖3 絞龍端面示意圖

對(duì)旋轉(zhuǎn)接頭中的彈簧（圖4 中標(biāo)注1）改為4-6個(gè)，并分布于旋轉(zhuǎn)接頭的內(nèi)孔外周的內(nèi)壁中，沿旋轉(zhuǎn)接頭圓周均布，彈簧外徑改為為6~10 mm，這樣可以避免彈簧對(duì)冷卻水的阻力而引起的堵塞現(xiàn)象，同時(shí)起到了固定密封作用；另外將旋轉(zhuǎn)接頭兩端的連接內(nèi)螺紋和連接外螺紋變?yōu)殄F形螺紋，錐度為2~4°，用于緊固作用。

2.2 爐底輥減速機(jī)安裝工具制定

將自制接頭（圖5 中標(biāo)注1）和全螺紋螺桿（圖5中標(biāo)注2）的焊接體利用爐底輥驅(qū)動(dòng)側(cè)端部?jī)?nèi)螺紋和自制接頭外螺紋連接，使?fàn)t底輥和自制接頭和全螺紋螺桿連為一體，使用1 t 倒鏈將減速機(jī)吊起，使減速機(jī)輸出端空心軸穿過(guò)全螺紋螺桿和自制接頭至爐底輥驅(qū)動(dòng)側(cè)端部位置，套管管芯穿過(guò)全螺紋螺桿和自制接頭其端部與減速機(jī)輸出端空心軸接觸，20 t穿心式液壓千斤頂液壓缸內(nèi)芯穿過(guò)全螺紋螺桿和自制接頭，20 t 穿心式液壓千斤頂液壓缸活塞桿頂部與套管另一端部接觸，將螺母擰到全螺紋螺桿上直到和20 t 穿心式液壓千斤頂液壓缸底部接觸，此時(shí)，減速機(jī)、套管、千斤頂液壓缸、螺母全部穿在自制接頭和全螺紋螺桿焊接體上，安裝開(kāi)始時(shí)，利用千斤頂手柄將20 t 穿心式液壓千斤頂液壓缸活塞桿伸出，此時(shí)，由于螺母擰到全螺紋螺桿上和20 t 穿心式液壓千斤頂液壓缸底部接觸，將千斤頂位置固定，使千斤頂位置不能后移，隨著千斤頂活塞桿伸出，將與之接觸的套管位置前移，由于套管端部和減速機(jī)輸出端空心軸接觸，隨著套管位置前移，減速機(jī)位置也前移，由于此時(shí)減速機(jī)輸出端空心軸和爐底輥驅(qū)動(dòng)側(cè)端部位置接觸，另外爐底輥驅(qū)動(dòng)側(cè)端部?jī)?nèi)螺紋和自制接頭外螺紋連接，使?fàn)t底輥和自制接頭和全螺紋螺桿連為一體，爐底輥位置固定，減速機(jī)位置前移，就平穩(wěn)的安裝到位。

圖4 旋轉(zhuǎn)接頭剖視圖

圖5 自制接頭和全螺紋螺桿焊接體示意圖

3 爐底輥裝置改進(jìn)后的應(yīng)用及效果

3.1 降低了爐底輥及減速機(jī)消耗

改進(jìn)后的爐底輥裝置有效的避免了爐底輥消耗，年可節(jié)少使用6 支爐底輥（1.8 萬(wàn)元/支），軸承10盤(pán)（600 元/盤(pán)），減速機(jī)損壞5 臺(tái)（2 萬(wàn)/臺(tái)），年可節(jié)約備件費(fèi)合計(jì)21.4 萬(wàn)元。

3.2 提高熱基鍍鋅產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)

改進(jìn)后的爐底輥裝置年可避免12 次劃傷帶鋼事故，每次產(chǎn)生二級(jí)品20 t，缺陷產(chǎn)品的差價(jià)在200元/t，年可創(chuàng)效4.8 萬(wàn)元。

3.3 提高生產(chǎn)效率

年可減少5 次以上爐底輥更換時(shí)間，每次節(jié)省時(shí)間3 h，熱鍍鋅線小時(shí)產(chǎn)量60 t，噸鋼效益300 元，年可創(chuàng)效27 萬(wàn)元。

3.4 社會(huì)效應(yīng)良好

改進(jìn)后的爐底輥裝置避免爐輥溫度急劇升高造成質(zhì)量缺陷或者事故停車(chē)，提高了帶鋼實(shí)物質(zhì)量，力學(xué)性能和鋅層結(jié)構(gòu)得到明顯提高，同時(shí)還提高了生產(chǎn)節(jié)奏，降低了生產(chǎn)成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，在熱鍍鋅生產(chǎn)線中有著良好的應(yīng)用前景。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)爐底輥絞龍結(jié)構(gòu)的端部擋水板邊緣采用多個(gè)圓弧形凹槽開(kāi)口設(shè)計(jì)，使擋水板在起到水流緩沖作用的同時(shí)，明顯減小了絞籠端部擋水板對(duì)進(jìn)入冷卻輥內(nèi)部的水流阻力，提高了冷卻效率；將多個(gè)彈簧均勻分布在旋轉(zhuǎn)接頭的內(nèi)孔四周，可以避免彈簧在內(nèi)孔中對(duì)冷卻水的阻力而引起的堵塞現(xiàn)象；旋轉(zhuǎn)接頭螺紋采用錐形設(shè)計(jì)，可以提高緊固作用。采用以上結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，有效地防止了爐輥內(nèi)冷卻水堵塞。

通過(guò)自制工具采用穿心式液壓千斤頂將減速機(jī)平穩(wěn)安裝到位，有效地防止了安裝爐輥減速機(jī)過(guò)程中因錘擊減速機(jī)造成的軸承座中的軸承必然受損和減速機(jī)漏油，避免了在生產(chǎn)過(guò)程中因軸承抱死和減速機(jī)內(nèi)部齒輪損壞而造成爐底輥不轉(zhuǎn)動(dòng)，劃傷帶鋼造成帶鋼質(zhì)量缺陷的生產(chǎn)事故發(fā)生；由于改進(jìn)后的爐底輥裝置比較簡(jiǎn)單實(shí)用，在熱基鍍鋅生產(chǎn)線有著廣泛的應(yīng)用前景。