王二林① 张爱东 吴建海

（北京首钢股份有限公司炼铁作业部 河北唐山 064400）

摘 要：烧结机是钢铁行业重要的工艺设备。 对烧结机台车轮掉落的原因进行了分析，并介绍了烧烧结产线对台车轮掉落问题改进措施，并重点阐述了一种改进后的台车轮结构。 该两条产线自实施相关措施后，已成功杜绝台车轮掉落，为烧结同行业解决台车轮掉落问题提供了参考。

关键词：烧结机；台车

１ 前言

烧结机是钢铁行业中烧结工序必备的大型设备。 烧结机因工艺重要性，它的运行稳定性直接关乎整个烧结流程的作业率。 不同规格的烧结机台车数量虽然不等，但每台烧结机的台车轮数量都相对较多。 以北京首钢股份有限公司二烧、三烧烧结产线的 360m² 烧结机为例，该烧结机采用的台车规格为 4.5 × 1.5m，烧结机共有140 块台车，每个台车有4 个台车轮，合计560个台车轮。因烧结机台车数量多，且烧结机工作环境相对恶劣，台车轮工作温度可达60℃ ～ 110℃ ，所以台车轮在运行过程中出现掉落也是烧结行业普遍存在的问题^［1］ 。

2 原因分析

烧结机台车分别台车体、台车栏板、台车蓖条、台车轮轴、台车轮等部件组成。 台车轮安装在台车轮轴上，台车轮轴安装在台车体上。 每个台车分别装有四个台车轮用以支撑台车在烧结机轨道和滑道上运转，烧结机台车体主要结构如图1所示。

通过对掉落的台车轮进行解体分析，台车轮内部结构示意图如图 2所示。 经分析归纳，烧结机运行过程中出现台车轮掉落的出现原因有以下几个方面。

2.1 轴承润滑不良或老化

烧结机台车轮由于工作环境温度高达 60℃～ 110℃ ，对润滑的需求相对较高。 由于烧结机作业率高、停机检修时间较短，且台车轮数量较多，停机时间难以对全部台车轮进行高标准的润滑。

台车轮轴承由于工作环境温度高、润滑难度大、容易造成轴承滚动体磨损老化，轴承失效后会 出现台车轮摆动^［2］ 。 在烧结机台车向前运行过程中，台车轮摆动造成内部轴承轴向受力。 台车轮内部设置的轴向止挡装置—锁紧螺母由于收到故障轴承的作用容易出现锁紧螺母松动或螺纹损坏的问题，当锁紧螺母损坏后止挡垫圈难以阻挡台车轮轴向窜动，从而出现台车轮掉落。

2.2 烧结机跑偏

烧结机台车轮主要承受轨道和弯道的支撑力。 理想运动状态下，台车轮在轨道上直线向前运动。 在实际工作中，台车轮相对复杂，轨道灰尘、物料等夹杂在运动副之间，发生磨粒磨损加剧车轮磨损造成台车轮外缘磨损。 烧结机台车跑偏，造成台车轮在向前运动过程中台车轮外沿与轨道发生挤蹭，长期运行会造成轴承损坏、进而造成台车轮脱落。

3 故障危害及处理

3.1 烧结机台车轮掉落处理方式

由于烧结机为连续运转，烧结机台车轮掉落后一般采用更换故障台车的方式进行处理。 在更换台车时，需要先停止在故障台车上布料，待故障台车运转至烧结机机尾后将故障台车吊出进行更换^［3］ 。

3.2 烧结机台车轮掉落危害

在更换台车时，由于先停止在故障台车上布料，当故障台车在烧结机机头运转至机尾过程中就会造成大量的漏风，影响烧结机产量。 在机尾更换故障台车，时间大概需要8 ～ 10分钟。 以360m² 烧结机为例，每次更换一块故障台车大概损失 200t 烧结矿产量。

由于台车在运行过程中布满上层、下层轨道，机头、机尾弯道。 正常情况下如台车掉落一个车轮，只要该台车仍在上层、或下层轨道上运行，由于该台车受前后两块台车的挤压，该台车仍可轨道上直线运动，不会影响烧结机运行。

以台车体为研究对象，如图3所示正常在上层轨道运行的台车收到后部台车的推力 F 以及前部台车与轨道摩擦力形成的反向推力 N_f，台车自身重力 W，轨道对其车轮 A、B 支撑力 N_A、N_B ，台车处于平衡状态，故可正常向前运动。

如果台车轮B出现掉落，则其受力情况如图4所示。 台车收到后部台车的推力F以及前部台车与轨道摩擦力形成的反向推力 N_f，台车自身重力 W，轨道对其车轮 A支撑力N_A。 由于台车轮B出现掉落，故轨道不再提供支撑力 N_B 。 台车体出现以A点为圆心向前倾斜的趋势，此时前部台车 栏板会提供反向推力N栏板。 台车体仍会达到新 的平衡状态，故可继续向前运动，不会出现脱轨的问题。

如果故障台车经过机头、机尾弯道时，台车体不再处于互相挤压的状态。 后部台车不再提供反向推力 N栏板，则容易出现台车体倾斜，从而发生台车体顶坏弯道等大型故障。

４ 改进

通过对烧结机台车轮掉落原因及危害进行分析，对台车轮掉落问题可从以下几个方面进行改进：

4.1 改善台车轮润滑

由于台车轮长期在高温、粉尘状态下工作，对于润滑需求相对较好。 如果仅靠停机检修时进行润滑，难以对所有台车轮实施润滑。 针对这种情况，需要在烧结机台车运转过程中实施润滑。目前国内部分烧结产线正在研讨机器人在烧结机运行过程中实施台车轮自动润滑。 由于机器人成本相对较高，该技术尚在探索阶段。 在现阶段，可在烧结机下层轨道设置固定润滑点，人工使用电动润滑泵进行半机械化进行润滑。

4.2 调整烧结机跑偏

烧结机跑偏的原因有多种，如齿板磨损、轨道移位、星轮不正等，我们可以调整烧结机主星轮对烧结机上层台车跑偏进行处理，调整机尾弯道对烧结机下层台车跑偏进行处理；使烧结机处于相对稳定的状态运行^［4］ 。

4.3 改进台车轮结构

通过对台车轮掉落过程进行分析，我们得知当台车轮内部轴承损坏后并不会直接导致台车轮掉落。 只有当台车轮故障轴承在运转过程中造成锁母螺母损坏后，台车轮才会出现掉落。 我们可以对台车轮结构进行改进，将台车轮轴向锁紧装置移至台车轮外部。 这样就能达到故障轴承不与锁紧装置发生相互作用，从而实现即便台车轮轴承出现损坏，台车轮也不会发生掉落的问题。 按照此方案我们设计了改进后的台车轮，如图 5所示。

该改进后的车轮将原端盖分为两个部分，一部分为环形的透盖用于压紧轴承的外套、另一部分为圆形压盖用于压紧轴承的内套。 其中透盖使用螺栓固定在台车轮上，压盖使用锁紧螺母固定在台车轮轴上。 在运转过程中透盖随台车轮转动，压盖固定在台车轮轴上固定不动。 此方案较传统的台车轮，将锁紧装置移至台车轮外部避免了锁紧装置与故障的轴承发生相互作用出现磨损 失效的问题；可有效地实现即便台车轮轴承损坏也不会出现台车轮掉落的问题。

该型式台车轮为北京首钢股份有限公司自行设计并申请了专利， 专利授权号为 CN212806539U^［5］。

该型式台车轮 并于 2020年 6月在二烧360m² 烧结机全线投入、 于2021年1月在三烧360m²  烧结机全线投入，运行至发稿为止两条产线 1120个台车轮实现了0掉落。

4.4 加装报警装置

通过前文所述，正常情况下台车出现车轮掉落时在上层和下层轨道上仍可运行。当掉落车轮的台车经过烧结机弯道时，则可能发生大型故障。故如能通过加装报警装置实现台车轮掉落后、在 进入烧结机弯道前发生报警信号，则可有效地避 免大型故障的发生。该报警装置可在台车进入弯道前，在台车轮 行走轨迹的侧边安装一个接近开关。假定两个车 轮经过接近开关，接近开关发出检测信号的实际时间间隔为 T，两个车轮之间的距离为 s，车轮运行速度的为 v。 两个相邻的车轮通过检测开关的 理论时间为 t，则 t ＝ s／ v。

当Ｔ≥1.5t 时，控制程序 可判定台车轮已经掉落，控制程序发出声光报警信号或在监控电脑上出现弹窗报警、或者自动保护停机。通过该方式可实现掉落车轮的烧结机台 车在进入烧结机弯道前进行报警，可有效地避免 较大故障的发生^［6］ 。

5 结论

由于烧结机工作环境恶劣、作业率高，且烧结机台车轮数量多，烧结机台车轮掉轮是烧结行业普遍面临的问题。 我们通过改进现有台车轮结构，改善设备润滑有效地实现了烧结机台车轮0掉落的目标。 通过加装报警装置，可实现掉落台车轮的烧结机在进入弯道前进行报警，可有效地避免大型故障的发生。 以上措施，可为同行业烧结产线解决烧结机台车轮掉落问题提供有益参考。

参考文献

［1］杨龙，吴洪松，杨学斌，等． 烧结机台车故障分析［J］． 冶金设备，2020（06）：47－51．

［2］程明森． 宝钢烧结台车轮给脂机器人系统应用［J］． 冶金设备，2021（05）：71－74．

［3］李宏林． 烧结机台车运行故障预防与处理［J］． 冶金管理，2021（05）：50 －51．

［4］王二林．360平烧结机跑偏分析与调整［C］． ／ ／ 第十六 届全国大高炉炼铁学术年会论文集，2015：903 －911．

［5］北京首钢股份有限公司．一种防掉落装置及烧结机： CN202021571195.2［P］．2021 － 03 －26．

［6］北京首钢股份有限公司．一种环冷机车轮掉落检测装置：CN202022979273．9［P］． 2021 － 09 －03．