Анализ неисправностей рольгангов, технология прокатки стали

Описание:

В данной статье рассматриваются причины неисправностей рольгангов и проводится их анализ.

Judul:

Анализ неисправностей рольгангов, технология прокатки стали

ключевое слово:

прокатный стол, гнездо подшипника, стальная заготовка

Рольганги — это оборудование, которое в наибольшем количестве представлено на прокатных станах; они же являются и наиболее частым источником неисправностей. Поскольку прокатное производство — процесс непрерывный, остановка любого рольганга в технологической линии неизбежно приводит к прерыванию всего производственного цикла. На станах для прокатки сортового проката средних и крупных размеров часто применяются рольганги с конической зубчатой ​​передачей, установленные в традиционных подшипниковых узлах; однако ущерб, возникающий из-за простоев оборудования по этой причине, весьма значителен. Так, на линии по производству сортового проката годовой производительностью 300 000 тонн среднее время ежедневных простоев, вызванных неисправностями рольгангов, превышает два часа. Для такой линии один час простоя обходится в 5000 юаней. С учетом затрат на энергоносители и оплату труда, совокупные экономические потери за год превышают три миллиона юаней. Следовательно, снижение частоты отказов рольгангов и сокращение времени на их аварийный ремонт — один из ключевых путей повышения экономической эффективности металлургического предприятия.

• Анализ причин выхода из строя прокатного стола

Рабочие условия рольганга для проката характеризуются высокой температурой транспортируемых заготовок и значительными нагрузками. Рольганги, опирающиеся на традиционные подшипниковые узлы, могут иметь одну из двух конструкций: цепной привод или коническую зубчатую передачу.

1. Анализ причин повреждения подшипников качения

① Корпус подшипника изменяет расчетный масляный зазор подшипника

Одной из особенностей эксплуатации рольгангов для проката стали является высокая температура транспортируемых стальных заготовок. При их перемещении тепло передается непосредственно на кольца подшипника через вал рольганга, что вызывает тепловое расширение колец как в осевом, так и в радиальном направлениях. В традиционных корпусах подшипников предусмотрен достаточный зазор в осевом направлении (ширина посадочного места обычно превышает ширину подшипника более чем на 10%), что позволяет подшипнику свободно расширяться вдоль оси и предотвращает его «заклинивание» (или «пригорание»). Однако в радиальном направлении ситуация иная: поскольку корпус подшипника представляет собой конструкцию, стянутую верхними и нижними болтами, диаметр посадочного отверстия остается неизменным. При дальнейшем повышении температуры кольца подшипника расширяются, но внешнее кольцо оказывается зажатым в корпусе и не может увеличиться в размерах. В результате рабочий зазор между кольцами подшипника уменьшается. Это приводит к чрезмерному нагреву, который быстро нарастает, пока подшипник окончательно не «заклинит».

Для снижения температуры и увеличения срока службы подшипников некоторые компании проектируют корпуса роликовых подшипников с системой водяного охлаждения. У такого решения есть как преимущества, так и недостатки. К плюсам относится снижение температуры наружного кольца подшипника, благодаря чему смазочный материал в камере подшипника не «высыхает» (не подвергается термическому разложению), что уменьшает вероятность повреждения подшипника из-за нехватки смазки. Минус же заключается в том, что при снижении температуры наружного кольца (в то время как тепловое расширение самого кольца сохраняется) уменьшается рабочий зазор, что, в свою очередь, ускоряет нагрев и выход подшипника из строя.

② Корпус подшипника приводит к тому, что подшипник работает в эксцентричном режиме.

Высокие температуры, значительные нагрузки и сильные ударные воздействия — таковы неизменные условия эксплуатации рольганга. Как бы тщательно ни был изготовлен рольганг, в процессе производства он неизбежно подвергается деформации. В результате два опорных узла (корпуса подшипников), закрепленные на рольганге, утрачивают соосность, и установленные в них подшипники вынуждены работать в условиях несоосности. Возникающая при этом «сила расцентровки» воздействует на подшипник, что неизбежно приводит к значительному сокращению срока его службы.

 ③ Конструкция корпуса подшипника затрудняет его осмотр и пополнение смазки.

Специфика прокатного производства требует частого осмотра и пополнения смазки в корпусах подшипников валков. В традиционных конструкциях верхняя крышка корпуса крепится болтами, поэтому для проведения осмотра или добавления смазки её необходимо снимать. Однако непрерывный характер прокатного производства не допускает частых остановок оборудования, из-за чего подшипники зачастую работают в условиях недостатка смазки, что ускоряет их выход из строя.

④ Корпус подшипника недостаточно герметичен; попадание воды и пыли существенно сокращает срок службы подшипника.

В процессе прокатки стали образуется большое количество пыли, представляющей собой твердые соединения металлов. Попадая в подшипник, такая пыль наносит ему серьезные повреждения и сокращает срок службы. Кроме того, из-за особенностей технологического процесса или оборудования на рольганг часто подается вода (брызги). Проникая в корпус подшипника вместе с пылью, вода усугубляет его повреждение. В традиционных корпусах подшипников верхние и нижние проемы обычно оснащены лишь плоскими контактными уплотнениями. Отверстия для валов зачастую вовсе не имеют уплотнений, а в редких случаях используются лишь простейшие войлочные уплотнители, которые, как правило, совершенно неэффективны. В результате подшипник работает в смеси масла, воды и пыли, что крайне негативно сказывается на его долговечности.

2. Анализ отказов роликового конвейера с конической зубчатой ​​передачей

Рольганг с конической зубчатой ​​передачей отличается плавностью хода и низким уровнем шума. К его недостаткам, однако, относятся высокая частота отказов и длительное время, необходимое для замены компонентов. Основными причинами выхода из строя таких рольгангов являются повреждение подшипников и износ конических зубчатых колес. Из-за ограниченного пространства для монтажа в подобных конструкциях используются подшипники легких и узких серий, обладающие небольшим ресурсом; в сочетании с осевыми нагрузками, возникающими при работе конической передачи, это неизбежно приводит к частым поломкам подшипников. Кроме того, при быстром износе конических зубчатых колес даже незначительный осевой люфт в подшипниках нарушает условия зацепления, что вскоре приводит к полному разрушению зубьев («срезанию» вершин), делая дальнейшую эксплуатацию невозможной. В результате частота отказов рольгангов с конической зубчатой ​​передачей зачастую более чем в два раза превышает аналогичный показатель для рольгангов с другими типами привода.

3Сравнение времени аварийного ремонта при неисправности стального рольганга

В процессе прокатного производства при выходе из строя подшипника или конической зубчатой ​​передачи рольганга требуется проведение ремонтных работ для сокращения времени простоя. В случае рольгангов с цепным приводом, помимо времени на подготовку и выполнение грузоподъемных операций, основная часть времени при аварийном ремонте уходит на снятие и установку крышки корпуса подшипника — на это обычно требуется около 30 минут. Для рольгангов с конической зубчатой ​​передачей, помимо подготовки и грузоподъемных работ, аварийный ремонт включает снятие и установку крышки корпуса подшипника, разборку и сборку редуктора конической передачи, а также демонтаж и монтаж самой конической шестерни и подшипника. На выполнение этих операций, как правило, уходит более двух часов.