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摘要：结合多年来转炉设备系统管理实际经验，对转炉设备系统耳轴轴承、倾动减速机、球铰螺栓等三类典型故障进行剖析，研究预防、改进措施，促进转炉设备安全、稳定运行。
关键词：转炉;典型故障;预防
前言
转炉是冶金企业中的重要炼钢设备，其主要功能是对铁水、废钢进行吹炼脱碳、脱磷、脱硫、升温及造渣处理等。设备特点是炉体与托圈通常设计采用三点球面支撑方式，采用全悬挂四点啮合柔性传动、扭力杆平衡型式的倾动机构，应用半管覆盖强制水冷炉帽、水冷炉口、水冷托圈、炉腹空冷技术等。在实际生产过程中，水冷托圈耳轴轴承损坏、倾动减速机系统损坏、炉体球铰螺栓断裂等故障比较典型，会直接造成转炉停产，并且处理时间长、难度大、费用高，影响冶金企业整体生产平衡。
1 水冷托圈耳轴轴承损坏故障
水冷托圈耳轴是承载炉体和托圈重量的空心柱状构件。耳轴轴承损坏主要表现为轴承座外部闷盖、透盖紧固螺栓损坏断裂，闷盖、透盖窜动，轴承滚柱窜出，轴承保持架变形、损坏等。
托圈耳轴轴承装配不当、润滑不良、滚柱磨损超标、保持架损坏、轴承超出疲劳极限、异常受力等都会造成轴承损坏。转炉托圈轴承在正常使用的前提下，使用寿命一般为8-10年，超期使用将产生重大设备隐患。在正常润滑条件下，轴承超出疲劳极限运转是造成轴承损坏的主要原因之一。
因此，要对重点设备及部件进行长周期综合管理，定期对重点部位进行点检，预防性更换，根据轴承设计寿命、承载、环境、使用状况等综合考虑确定更换周期。利用定修、年修时间对托圈耳轴轴承进行专项排查、检测，更换超标轴承，将点检、检测数据保存备案，为日后维护工作提供基础数据支撑。对轴承润滑系统进行优化完善，设置油量、油压检测报警系统，改善轴承润滑效果。
2 转炉倾动减速机系统损坏故障
转炉倾动系统是用来产生扭矩使转炉转动的重要部件。减速机系统损坏主要表现为倾动时的电流值偏高，电机保护性跳闸，减速机运转时有异音，一次减速机输出轴闷盖紧固螺栓断裂，一次减速机输出轴闷盖螺栓断裂、闷盖窜动，二次减速机输入轴（一次减速机输出轴）轴承损坏，输入轴轴向窜动，二次减速机传动大齿轮损坏等。
设计缺陷是造成减速机损坏的主要原因之一。一次减速机输出齿轮轴轴端挡板、紧固螺栓必须具有足够强度，螺栓通常为4*M24，设有轴承外圈定位套。早期设计中有4*M16紧固螺栓型式，并且无轴承外圈定位套，存在强度不足、无法精准定位的隐患，必须及早治理。轴端挡板的缺少及紧固螺栓强度设计偏小会造成双列圆锥滚子轴承外侧的轴承内圈受到轴向力作用（啮合齿轮为斜齿），发生轴向窜动，加之轴承外圈无定位套限制其轴向位移，里侧的轴承内圈也会随之发生轴向位移，导致整套轴承失效，促使二次减速机输入轴（一次减速机输出轴）与炉体耳轴传动大齿轮中心距产生变化，造成齿轮轴和大齿轮损坏。
异常受力是造成减速机损坏的主要原因之二。经过长时间使用，炉体托圈上的止动块与炉体支撑座间的间隙增大，炉体倾动时耳轴会承受炉体相对位移产生的冲击（异常峰值力矩），耳轴传递到减速机传动轴，传动轴受到的瞬间反作用力会达到峰值，增加了轴承的轴向窜动。转炉系统年修期间应调整消除止动块与炉体支撑座间的间隙。炉口积渣的清理不能使用废钢斗别撬等野蛮操作，否则会对减速机传动轴产生异常反作用力，经常性的异常受力会大幅度缩减减速机的使用寿命，造成减速机损坏。建议使用带有挖掘臂的拆炉机对炉口积渣进行规范清理，要求拆炉机操作者精细操作，避免對倾动减速机造成异常的冲击。
倾动系统切向键松动、磨损是造成减速机损坏的主要原因之三。切向键松动，转炉倾动时会形成异常冲击力，降低减速机使用寿命。系统年修期间应对切向键紧固情况进行检查。
减速机轴承润滑不良、磨损超标是造成减速机损坏的主要原因之四。保证系统正常润滑是前提，同时应对照图纸、标准对减速机所有轴承定期进行排查、检测，更换超标轴承，恢复设备功能精度。
同时，应修订完善电气系统保护，根据现场情况缩短电机过流跳闸的时间，如发生电机过流跳闸情况，必须组织对系统进行细致排查确认、彻底解决问题后再送电，避免故障状态下再次启动造成问题扩大。
3 炉体球铰螺栓断裂故障
球铰螺栓是连接炉体与托圈并传递倾动扭矩的重要部件。球铰螺栓故障主要外观表现为螺栓螺母与球面支撑间隙变大或直接脱落。
设计缺陷是造成支撑机构损坏的主要原因之一。转炉炉壳经长期受热后会发生变形，导致炉体三点球铰螺栓支撑机构受力不均匀，特别是在转炉生产转动过程中，容易造成单点支撑机构受力瞬间过载，这种设计结构决定生产过程中球铰螺栓在高温条件下承受反复变化的拉应力，球铰螺栓因疲劳被拉长，同时受作业环境的影响以及高温、粉尘的共同作用，导致球铰螺栓使用一段时间后不能灵活动作，无法对炉壳膨胀力进行补偿，当受力过载时，几个因素叠加，即使螺栓没有夹渣等制造缺陷，也容易发生瞬间被切断现象。
针对炉体三点球铰螺栓支撑机构存在的设计缺陷，后期新设计、改造的转炉支撑系统多采用五点吊挂系统型式，其特点是允许炉壳自由、不受约束以及非对称变形。炉壳受热膨胀会产生永久变形，悬挂装置不会将由此变形而产生的附加应力传递给托圈;在转炉倾动过程中无冲击载荷，确保构件稳定及各装配不出现松动。转炉下悬挂装置都位于托圈的下方，有利于下悬挂部件与温度较低的炉壳下部连接。由于悬挂系统是静定系统，具有自动调整的特性，无需任何调整设备来补偿永久变形。因此不需要定期校正也不会出现因为构件松动而引起的维修和更换等问题。
日常监管、检测不到位，设备基础管理薄弱是造成支撑机构损坏的主要原因之二。由于炉体三点球铰螺栓支撑机构改造工期长、费用高，影响生产平衡及成本管控，需要根据企业实际情况综合研究确定是否需在短期内进行改造。如果还需沿用炉体三点球铰螺栓支撑机构型式，则需要对球铰螺栓进行重点管控、监测，新球铰螺栓备件需要经过探伤检测合格后方可使用，对于在线安装的球铰螺栓，可以利用转炉系统年修时间对所有球铰螺栓进行在线无损探伤检测，检测工作必须由具有专业资质的厂家进行，出具无损探伤检测报告存档，并对历次检测数据进行累计对比分析，研究劣化趋势，如发现球铰螺栓存在隐患必须及时更换处理，避免带病使用而造成恶劣后果。
4 结语
随着转炉炼钢技术的不断进步，设备管理人员应经常性与设计院、同类企业沟通交流新技术和经验，对于早期设计不合理的结构型式应及早更新换代，彻底消除设备隐患。充分发挥专职点检员、点检定修制作用，通过点检提前发现隐患苗头，利用定修、年修时间统一治理，避免故障发生。
参考文献：
[1]王连山，王亮.钢厂转炉设备悬挂系统焊接工艺研究[J].金属加工（热加工），2020（06）：41-42.
（作者单位：通化钢铁集团股份有限公司）
关键词：转炉;典型故障;预防
前言
转炉是冶金企业中的重要炼钢设备，其主要功能是对铁水、废钢进行吹炼脱碳、脱磷、脱硫、升温及造渣处理等。设备特点是炉体与托圈通常设计采用三点球面支撑方式，采用全悬挂四点啮合柔性传动、扭力杆平衡型式的倾动机构，应用半管覆盖强制水冷炉帽、水冷炉口、水冷托圈、炉腹空冷技术等。在实际生产过程中，水冷托圈耳轴轴承损坏、倾动减速机系统损坏、炉体球铰螺栓断裂等故障比较典型，会直接造成转炉停产，并且处理时间长、难度大、费用高，影响冶金企业整体生产平衡。
1 水冷托圈耳轴轴承损坏故障
水冷托圈耳轴是承载炉体和托圈重量的空心柱状构件。耳轴轴承损坏主要表现为轴承座外部闷盖、透盖紧固螺栓损坏断裂，闷盖、透盖窜动，轴承滚柱窜出，轴承保持架变形、损坏等。
托圈耳轴轴承装配不当、润滑不良、滚柱磨损超标、保持架损坏、轴承超出疲劳极限、异常受力等都会造成轴承损坏。转炉托圈轴承在正常使用的前提下，使用寿命一般为8-10年，超期使用将产生重大设备隐患。在正常润滑条件下，轴承超出疲劳极限运转是造成轴承损坏的主要原因之一。
因此，要对重点设备及部件进行长周期综合管理，定期对重点部位进行点检，预防性更换，根据轴承设计寿命、承载、环境、使用状况等综合考虑确定更换周期。利用定修、年修时间对托圈耳轴轴承进行专项排查、检测，更换超标轴承，将点检、检测数据保存备案，为日后维护工作提供基础数据支撑。对轴承润滑系统进行优化完善，设置油量、油压检测报警系统，改善轴承润滑效果。
2 转炉倾动减速机系统损坏故障
转炉倾动系统是用来产生扭矩使转炉转动的重要部件。减速机系统损坏主要表现为倾动时的电流值偏高，电机保护性跳闸，减速机运转时有异音，一次减速机输出轴闷盖紧固螺栓断裂，一次减速机输出轴闷盖螺栓断裂、闷盖窜动，二次减速机输入轴（一次减速机输出轴）轴承损坏，输入轴轴向窜动，二次减速机传动大齿轮损坏等。
设计缺陷是造成减速机损坏的主要原因之一。一次减速机输出齿轮轴轴端挡板、紧固螺栓必须具有足够强度，螺栓通常为4*M24，设有轴承外圈定位套。早期设计中有4*M16紧固螺栓型式，并且无轴承外圈定位套，存在强度不足、无法精准定位的隐患，必须及早治理。轴端挡板的缺少及紧固螺栓强度设计偏小会造成双列圆锥滚子轴承外侧的轴承内圈受到轴向力作用（啮合齿轮为斜齿），发生轴向窜动，加之轴承外圈无定位套限制其轴向位移，里侧的轴承内圈也会随之发生轴向位移，导致整套轴承失效，促使二次减速机输入轴（一次减速机输出轴）与炉体耳轴传动大齿轮中心距产生变化，造成齿轮轴和大齿轮损坏。
异常受力是造成减速机损坏的主要原因之二。经过长时间使用，炉体托圈上的止动块与炉体支撑座间的间隙增大，炉体倾动时耳轴会承受炉体相对位移产生的冲击（异常峰值力矩），耳轴传递到减速机传动轴，传动轴受到的瞬间反作用力会达到峰值，增加了轴承的轴向窜动。转炉系统年修期间应调整消除止动块与炉体支撑座间的间隙。炉口积渣的清理不能使用废钢斗别撬等野蛮操作，否则会对减速机传动轴产生异常反作用力，经常性的异常受力会大幅度缩减减速机的使用寿命，造成减速机损坏。建议使用带有挖掘臂的拆炉机对炉口积渣进行规范清理，要求拆炉机操作者精细操作，避免對倾动减速机造成异常的冲击。
倾动系统切向键松动、磨损是造成减速机损坏的主要原因之三。切向键松动，转炉倾动时会形成异常冲击力，降低减速机使用寿命。系统年修期间应对切向键紧固情况进行检查。
减速机轴承润滑不良、磨损超标是造成减速机损坏的主要原因之四。保证系统正常润滑是前提，同时应对照图纸、标准对减速机所有轴承定期进行排查、检测，更换超标轴承，恢复设备功能精度。
同时，应修订完善电气系统保护，根据现场情况缩短电机过流跳闸的时间，如发生电机过流跳闸情况，必须组织对系统进行细致排查确认、彻底解决问题后再送电，避免故障状态下再次启动造成问题扩大。
3 炉体球铰螺栓断裂故障
球铰螺栓是连接炉体与托圈并传递倾动扭矩的重要部件。球铰螺栓故障主要外观表现为螺栓螺母与球面支撑间隙变大或直接脱落。
设计缺陷是造成支撑机构损坏的主要原因之一。转炉炉壳经长期受热后会发生变形，导致炉体三点球铰螺栓支撑机构受力不均匀，特别是在转炉生产转动过程中，容易造成单点支撑机构受力瞬间过载，这种设计结构决定生产过程中球铰螺栓在高温条件下承受反复变化的拉应力，球铰螺栓因疲劳被拉长，同时受作业环境的影响以及高温、粉尘的共同作用，导致球铰螺栓使用一段时间后不能灵活动作，无法对炉壳膨胀力进行补偿，当受力过载时，几个因素叠加，即使螺栓没有夹渣等制造缺陷，也容易发生瞬间被切断现象。
针对炉体三点球铰螺栓支撑机构存在的设计缺陷，后期新设计、改造的转炉支撑系统多采用五点吊挂系统型式，其特点是允许炉壳自由、不受约束以及非对称变形。炉壳受热膨胀会产生永久变形，悬挂装置不会将由此变形而产生的附加应力传递给托圈;在转炉倾动过程中无冲击载荷，确保构件稳定及各装配不出现松动。转炉下悬挂装置都位于托圈的下方，有利于下悬挂部件与温度较低的炉壳下部连接。由于悬挂系统是静定系统，具有自动调整的特性，无需任何调整设备来补偿永久变形。因此不需要定期校正也不会出现因为构件松动而引起的维修和更换等问题。
日常监管、检测不到位，设备基础管理薄弱是造成支撑机构损坏的主要原因之二。由于炉体三点球铰螺栓支撑机构改造工期长、费用高，影响生产平衡及成本管控，需要根据企业实际情况综合研究确定是否需在短期内进行改造。如果还需沿用炉体三点球铰螺栓支撑机构型式，则需要对球铰螺栓进行重点管控、监测，新球铰螺栓备件需要经过探伤检测合格后方可使用，对于在线安装的球铰螺栓，可以利用转炉系统年修时间对所有球铰螺栓进行在线无损探伤检测，检测工作必须由具有专业资质的厂家进行，出具无损探伤检测报告存档，并对历次检测数据进行累计对比分析，研究劣化趋势，如发现球铰螺栓存在隐患必须及时更换处理，避免带病使用而造成恶劣后果。
4 结语
随着转炉炼钢技术的不断进步，设备管理人员应经常性与设计院、同类企业沟通交流新技术和经验，对于早期设计不合理的结构型式应及早更新换代，彻底消除设备隐患。充分发挥专职点检员、点检定修制作用，通过点检提前发现隐患苗头，利用定修、年修时间统一治理，避免故障发生。
参考文献：
[1]王连山，王亮.钢厂转炉设备悬挂系统焊接工艺研究[J].金属加工（热加工），2020（06）：41-42.
（作者单位：通化钢铁集团股份有限公司）