160t电炉门型架回转支承设计缺陷分析和改进

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1、冶金之家网站160t电炉门型架回转支承设计缺陷分析和改进李英刚①，雷雨田(1．太钢不锈炼钢二厂，山西太原030003；2．苏州宝联重工，江苏苏州215152)摘要：160t电炉门型架回转支承使用寿命较低，通过观察分析回转支承损坏特征、损坏部位，逐项分析原因，排除设备维护、设备安装造成损坏可能性，核算设备承载力，对设备工况运行状态进行检测，分析得出由于设计时未考虑振动冲击因素造成设计缺陷，并对此进行针对性改进。关键词：电炉；回转支承；设计缺陷；振动冲击；改进1引言某厂2台160t电炉2006年9月投产，是不锈钢冶炼主要设备，电炉门型架回转支承均为原装进口，分别在2009年5月、2010年

2、6月损坏更换，其中1#炉使用进口回转支承，2#炉试用国产回转支承，分别使用24个月、20个月后损坏。回转支承安装在门型架底部，所以更换一次回转支承需要把炉体、炉盖、电极系统全部拆装一次，最少100小时，不仅仅付出备件成本、人工成本，还给不锈钢生产造成较大损失。2回转支承工况介绍2．1回转支承工作概况电炉门型架VAI设计，与传统设计不同，门型架除回转支承外没有任何支承，这种设计布置紧凑、短网长度缩短，从而节省电能。门型架回转支承在电炉炉盖装料抬起和旋转时回转支承直接承受来自炉盖、电极、导电横臂、电极立柱及其升降驱动油缸、门型架等设备的偏心压力载荷，只在冶炼期炉盖放置在电炉炉体上，回转支承

3、不承受炉盖重量；在冶炼过程炉体会向出渣方向前倾10°流渣，出钢时炉体向出钢方向后倾40°，回转支承承受前后方向的倾翻力矩。2．2回转支承结构及受力分析电炉采用了三排滚子回转支承，回转支承主承压部分受力最大，但只在一侧受力，与载荷侧成180°方向受力为零；辅承压部分受力比主承压部分略小，方向与主承压部分相反；炉体在工作位径向载荷基本没有，主要起定位作用，出钢、流渣时承受径向力。通过对各部分工况载荷详细计算，结果如表1。冶金之家网站3回转支承损坏情况主要零部件损坏严重，其中，主承压系统损坏最严重，辅承压系统损坏较轻，径向定位系统(立排滚珠及其滚道)基本没有损坏。3．1主承压系统损坏情况3．

4、1．1外圈主承压滚道损坏情况外圈主承压滚道损坏范围：为距外圈S点8°左右起，到距外圈软带S点105°止，约97°范围。此范围外圈滚道出现严重的粘着和剥落，滚道磨痕深度约2mm。与起点、终点相邻的滚道面有水珠状点蚀。与该弧段对面的滚道基本没有磨损。外圈承压滚道侧壁啃磨的深沟：此深沟是由于内圈上半体挤压变形，内圈滚道边缘向外突出，与外圈主承压滚道侧壁发生干涉、啃磨而形成。最深处约为6mm。深沟圆周范围195°。3．1．2内圈上半体主承压滚道损坏内圈上半体滚道粘着剥落损坏范围为距内圈软带S点82．5°左右起到距S点198．5°，约113°范围。此范围的内圈滚道出现严重的粘着和剥落。内圈上半体

5、主承压滚道除了粘着、剥落损坏外，还存在明显的挤压变形，滚道边缘向外突出约10mm。3．2辅承压系统的损坏情况外圈辅承压滚道的损坏：在与上述外圈损伤部位180°方向有两处四个约15mm大小的剥落，其余部分为轻微点蚀；内圈辅承压滚道的损坏：内圈辅承压滚道有一处剥落，长度范围约350mm，其余部分为轻微点蚀。3．3设备损坏区域分析把回转支承上述内圈外圈损伤区域、负载相对位置、工作位置做出回转支承意图，再从回转支承损坏情况上观察分析。损坏区域并不与主负荷区(内圈带炉盖时重心旋转角度)对应，外圈主负荷区右侧36°即50%区域、内圈主负荷区右侧21°均没有受到损伤，可以说明回转支承损伤与回转支承运

6、动没有必然联系。从图中可以看出外圈损伤段中点也是损坏最严重部位在工作位附近，推断该部位是损伤最初发生的地方。内圈损伤范围较长，是因为外圈是固定的，内圈随门型架一起旋转，左侧明显较外圈长得多，可以推测内圈初始损伤同样在工作位，其工作位左侧损伤角度约80°，略大于内圈旋转角度，所以内圈损伤应该是工作位损伤后，旋转过程在损伤滚道滚子压延导致。这样推测超负荷轴向力来自于工作位，工作位炉盖脱离回转支承(放在炉壳上)，此时回转支承上的负荷只有门型架系统即电极、导电横臂电极升降油缸、门型架钢结构等负荷。冶金之家网站4回转支承设计核算回转支承安装紧固力、紧固顺序、软带安装部位，基础平面度，都严格遵守设

7、备安装要求。设备润滑为集中润滑，为了避免在加油时污染，实行远程加油，回转支承下线后，检查密封完好、油脂润滑均匀湿润。可见不存在设备安装维护问题，需要根据相关文献对回转支承设计进行核算。4．1设备运行载荷核算对设备零部件重量、负荷重心、倾翻力矩重新进行核查，根据设计要求对回转支承承受主轴向力的主承压区安全系数进行核算，回转支承其他两排滚道损伤轻微，判断为主承压滚道滚子损坏后，运动不平稳造成的为次生损坏，本文不做核算。对于回转支承结构形式轴向额定静