1問題描述

　　國內(nèi)大部分中小高爐，沒有使用氮氣來保護隔離，所以星減泄漏，首先是煤氣泄漏，高爐煤氣純度高，對人的危害不言而喻。再者，氣密箱內(nèi)灰塵較多，進入星減后經(jīng)常使軸承抱死，齒輪嚴重磨損，導(dǎo)致(cause)布料動作無法順利實現(xiàn)，造成高爐非正常停產(chǎn)檢修，更換星減大約需要4～8h，對450立高爐一個小時就會造成75t左右的產(chǎn)量損失。由于水蒸氣(簡稱水汽)的存在，泄漏還會造成潤滑油(Lubricating oil)品乳化，使?jié)櫥В瑯訒?dǎo)致減速機不能正常工作，而且造成潤滑油油耗劇增。由于氣密箱內(nèi)壓力在0.1～0.2MPa，加之軸頭伸入箱體使密封難度加大的同時泄漏處理也只能在拆下減速機后實施。這樣一來，對密封件的性能和可靠性以及使用周期都是嚴峻的挑戰(zhàn)。
　　如何實現(xiàn)長周期運行是擺在我們面前的一個難題。
　　2原有密封方案
　　改造前使用的是盤根密封，兩個軸頭的密封結(jié)構(gòu)一樣，盤根密封在使用的初期一個月左右其泄漏情況是可以接受的，但是以后則越來越嚴重，由于密封部分在氣密箱內(nèi)部沒有辦法處理，只能帶病運行或停產(chǎn)更換。而星減在高爐爐頂維護和更換均十分不便，況且嚴重影響生產(chǎn)的連續(xù)進行。這些問題是由盤根密封的特性決定的：首先盤根的回彈性差，只能靠壓蓋的壓緊力提供密封力，當(dāng)材料損耗或產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形后，壓蓋的壓緊力會下降甚至喪失導(dǎo)致泄漏。氣密箱內(nèi)顆粒較多也使盤根的磨損急劇，這加快了泄漏速度。即使采取措施（指針對問題的解決辦法)使壓蓋可調(diào)也由于調(diào)節(jié)量的限制（limit）和盤根損耗無法補償而失效。所以這種方式方法是無法滿足星減長周期運行要求的。
　　3改造后的密封方案(fāng àn)
　　為解決這個問題(Emerson)，我們前后使用了多種密封件和密封結(jié)構(gòu)，但效果都不理想。經(jīng)我們和艾志集團聯(lián)合攻關(guān)，提出了如下解決方案(fāng àn)，使問題發(fā)生了徹底的改變。
　　（1）使用四氟(fluorine)纖維填料做最外面的第一道密封，雖然它對氣體的密封效果不好，但是它有著良好的防塵效果，可以將爐內(nèi)灰塵阻隔在密封系統(tǒng)之外。
　?。?）使用AIG523復(fù)合材料油封做第二道密封，利用其良好的密封性能和承壓能力作為對介質(zhì)的主密封。
　　（3）使用AIG323i磁力機械油封做最后的一道防線。
　　防止小量泄漏的氣體，同時阻止減速箱內(nèi)介質(zhì)(起決定作用的物質(zhì))外泄。
　?。?）在各級密封中間預(yù)裝潤滑脂，以保障在上一級密封效果理想的情況(Condition)下，后一級密封不是處于干摩擦狀態(tài)，更重要的是作為密封脂配合密封件對氣體進行密封。
　　（5）由于小軸端機械空間的限制（limit），我們油封的安裝順序和安裝數(shù)量上略有調(diào)整：比大軸端少了兩套油封，磁力油封在前而復(fù)合油封在后。
　　4方案(fāng àn)分析(Analyse)
　　針對高爐星減這個特殊的密封工況，第一個難點是用油封來對帶有一定壓力的氣體進行密封，而且是有旋轉(zhuǎn)運動的動密封狀態(tài)。由于氣體的穿透性和密封的困難程度要遠大于對油液的密封，所以對密封件的質(zhì)量和性能要求很高。再有是氣體的潤滑性很差，所以油封處于干摩擦狀態(tài)，壽命極短，這就要求解決油封的潤滑問題(Emerson)。第二個難點是介質(zhì)的清潔性很差，這是密封件正常工作的大敵，因為顆粒介質(zhì)會造成密封部位嚴重的磨損而使密封失效。有了這樣的分析，我們解決問題的思路就明確了。
　　防塵問題的解決，使用傳統(tǒng)的防塵圈等接觸式密封件，壽命極短，在實際的解決問題過程中已經(jīng)證明。
　　然而只有在使用四氟棒車削制作的四氟纖維填料時雖不能有效的封氣，但經(jīng)過長期使用卻沒有發(fā)現(xiàn)油品的顆粒污染，這使得我們最終選擇它做防塵材料。
　　防塵問題解決之后，我們重點轉(zhuǎn)到潤滑的引入和油封的選用上。這兩個問題，直接引入潤滑油(Lubricating oil)是方案之一，在首鋼設(shè)計院為首鋼5500立高爐等設(shè)計的星減上已使用，但對中小高爐而言機械結(jié)構(gòu)顯得太復(fù)雜，加工難度太大。所以我們選用了預(yù)裝潤滑脂的方法，這個思路來源于軸承的潤滑，在無污染和泄漏的情況下，潤滑脂的消耗（consume)量是很小的，所以在設(shè)計時留出存脂腔，安裝油封時裝入適量的潤滑脂是可以滿足星減大修周期使用要求的，實際效果也證明(zhèng míng)了它的可行性。只是選用的潤滑脂質(zhì)量要高，耐高溫性和耐水性以及穩(wěn)定性(The stability of)都要過關(guān)，這里我們選用了美國CHESTERTON615磺基聚合脂。其綜合性(integrity)能均超過其他極壓脂和防水脂。
　　下來，密封件的選用是最關(guān)鍵的了，是我們改造成?。ㄡ屃x:成功或失??；指失敗、用于偏義)的保障。行星齒輪減速機又稱為行星減速機，伺服減速機。在減速機家族中，行星減速機以其體積小，傳動效率高，減速范圍廣，精度高等諸多優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于伺服電機、步進電機、直流電機等傳動系統(tǒng)中。其作用就是在保證精密傳動的前提下，主要被用來降低轉(zhuǎn)速增大扭矩和降低負載/電機的轉(zhuǎn)動慣量比。我們對比了各種密封后選用了AIG323I和AIG5
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　　3. AIG323I磁力油封根據(jù)的是機械密封的原理，由一個動環(huán)（套在軸上和軸同步旋轉(zhuǎn)）和一個靜止環(huán)（裝在設(shè)備壓蓋上相對靜止）組成，兩個環(huán)面接觸并相對滑動，從而符合端面密封原理實現(xiàn)密封，其技術(shù)參數(shù)為溫度160℃，壓力3.3kg/cm2，線速度60m/s。硬齒面齒輪減速機為達到特別低的輸出轉(zhuǎn)速，可以通過兩個齒輪減速機相聯(lián)的方法來實現(xiàn)。當(dāng)采用這種傳動方案時，可配置電機的功率必須依賴于減速機的極限輸出扭矩，而不能通過電機功率來計算減速機的輸出扭矩。
　　AIG523油封是一種先進的替代傳統(tǒng)油封的新型密封，AIG523由金屬支架，兩道裝配O圈，進口指狀彈簧(Spring)，及密封環(huán)等組成。齒輪減速電機1、R系列同軸式斜齒輪減速機結(jié)合國際技術(shù)要求制造，具有很高的科技含量2、節(jié)省空間，可靠耐用，承受過載能力高，功率可達132KW; 3、能耗低，性能優(yōu)越，減速機效率高達95%以上；4、振動小，噪音低，節(jié)能高；5、選用優(yōu)質(zhì)鍛鋼材料，鋼性鑄鐵箱體，齒輪表面經(jīng)過高頻熱處理；6、經(jīng)過精密加工，確保軸平行度和定位軸承要求，形成斜齒輪傳動總成的減速機配置了各種類電機，組合成機電一體化，完全保證了產(chǎn)品使用質(zhì)量特性。其密封環(huán)材料選用的是進口增強四氟(fluorine)，這種材料的摩擦系數(shù)非常小只有0.11，而且其導(dǎo)熱性好，配合指狀彈簧，使其包軸力更加有效。AIG523的技術(shù)參數(shù)：溫度230℃，壓力3kg/cm2，線速度20m/s。
　　5改造結(jié)果
　　經(jīng)我們在各個客戶處推廣使用，平均壽命(lifetime)達一年之久（原來使用盤根填料橡膠(Rubber)油封等等各種密封件時使用周期為1～3月），有效地保證了生產(chǎn)的連續(xù)穩(wěn)定運行，綜合成本大大降低，同時減少了維護修理工作量，得到了廠家好評。