1問題描述

　　國內(nèi)大部分中小高爐，沒有使用氮?dú)鈦肀Ｗo(hù)隔離，所以星減泄漏，首先是煤氣泄漏，高爐煤氣純度高，對(duì)人的危害不言而喻。再者，氣密箱內(nèi)灰塵較多，進(jìn)入星減后經(jīng)常使軸承抱死，齒輪嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致布料動(dòng)作無法順利實(shí)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(duì)450立高爐一個(gè)小時(shí)就會(huì)造成75t左右的產(chǎn)量損失。由于水蒸氣的存在，泄漏還會(huì)造成潤滑油品乳化，使?jié)櫥?，同樣?huì)導(dǎo)致減速機(jī)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(shí)泄漏處理(chǔ lǐ)也只能在拆下減速機(jī)后實(shí)施。這樣一來，對(duì)密封件的性能和可靠性以及使用周期都是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
　　如何實(shí)現(xiàn)長周期運(yùn)行是擺在我們面前的一個(gè)難題。
　　2原有密封方案
　　改造前使用的是盤根密封，兩個(gè)軸頭的密封結(jié)構(gòu)一樣，盤根密封在使用的初期一個(gè)月左右其泄漏情況(Condition)是可以接受的，但是以后則越來越嚴(yán)重，由于密封部分在氣密箱內(nèi)部沒有辦法處理(chǔ lǐ)，只能帶病運(yùn)行或停產(chǎn)更換。而星減在高爐爐頂維護(hù)和更換均十分不便，況且嚴(yán)重影響生產(chǎn)的連續(xù)進(jìn)行。這些問題(Emerson)是由盤根密封的特點(diǎn)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(Material)損耗或產(chǎn)生不可恢復(fù)的變形后，壓蓋的壓緊力會(huì)下降(descend)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(duì)問題的解決辦法)使壓蓋可調(diào)也由于調(diào)節(jié)量的限制和盤根損耗無法補(bǔ)償而失效。所以這種方式是無法滿足星減長周期運(yùn)行要求的。
　　3改造后的密封方案
　　為解決這個(gè)問題，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(tuán)聯(lián)合攻關(guān)，提出了如下解決方案，使問題發(fā)生了徹底（thorough)的改變。
　?。?）使用四氟(fluorine)纖維填料做最外面的第一道密封，雖然它對(duì)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)(system)之外。
　　（2）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(duì)介質(zhì)(起決定作用的物質(zhì))的主密封。
　　（3）使用AIG323i磁力機(jī)械油封做最后的一道防線。
　　防止小量泄漏的氣體，同時(shí)阻止減速箱內(nèi)介質(zhì)外泄。
　?。?）在各級(jí)密封中間預(yù)裝潤滑脂，以保障在上一級(jí)密封效果理想的情況下，后一級(jí)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(duì)氣體進(jìn)行密封。行星齒輪減速機(jī)相對(duì)其他減速機(jī),行星減速機(jī)具有高剛性,高精度(單級(jí)可做到1分以內(nèi)),高傳動(dòng)效率(單級(jí)在97%-98%),高的 扭矩/體積比,終身免維護(hù)等特點(diǎn)。
　?。?）由于小軸端機(jī)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
　　針對(duì)高爐星減這個(gè)特殊的密封工況，第一個(gè)難點(diǎn)是用油封來對(duì)帶有一定壓力的氣體進(jìn)行密封，而且是有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)密封狀態(tài)。由于氣體的穿透性和密封的困難程度要遠(yuǎn)大于對(duì)油液的密封，所以對(duì)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。第二個(gè)難點(diǎn)是介質(zhì)(起決定作用的物質(zhì))的清潔性很差，這是密封件正常工作的大敵，因?yàn)轭w粒介質(zhì)會(huì)造成密封部位嚴(yán)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(Emerson)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(shí)際的解決問題過程(guò chéng)中已經(jīng)證明。硬齒面齒輪減速機(jī)為達(dá)到特別低的輸出轉(zhuǎn)速，可以通過兩個(gè)齒輪減速機(jī)相聯(lián)的方法來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)采用這種傳動(dòng)方案時(shí)，可配置電機(jī)的功率必須依賴于減速機(jī)的極限輸出扭矩，而不能通過電機(jī)功率來計(jì)算減速機(jī)的輸出扭矩。
　　然而只有在使用四氟(fluorine)棒車削制作的四氟纖維填料時(shí)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(Material)。
　　防塵問題解決之后，我們重點(diǎn)(zhòng diǎn)轉(zhuǎn)到潤滑的引入和油封的選用上。這兩個(gè)問題，直接引入潤滑油是方案(fāng àn)之一，在首鋼設(shè)計(jì)院為首鋼5500立高爐等設(shè)計(jì)的星減上已使用，但對(duì)中小高爐而言機(jī)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(gè)思路來源于軸承的潤滑，在無感染和泄漏的情況(Condition)下，潤滑脂的消耗量是很小的，所以在設(shè)計(jì)時(shí)留出存脂腔，安裝油封時(shí)裝入適量的潤滑脂是能夠滿足星減大修周期使用要求的，實(shí)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)定性都要過關(guān)，這里我們選用了美國CHESTERTON615磺基聚合脂。其綜合性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（解釋:比喻事物的重要組成部分)的了，是我們改造成敗的保障。齒輪減速電機(jī)1、R系列同軸式斜齒輪減速機(jī)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(dá)132KW; 3、能耗低，性能優(yōu)越，減速機(jī)效率高達(dá)95%以上；4、振動(dòng)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(dòng)總成的減速機(jī)配置了各種類電機(jī)，組合成機(jī)電一體化，完全保證了產(chǎn)品使用質(zhì)量特性。我們對(duì)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(jī)械密封的原理，由一個(gè)動(dòng)環(huán)（套在軸上和軸同步旋轉(zhuǎn)）和一個(gè)靜止環(huán)（裝在設(shè)備壓蓋上相對(duì)靜止）組成，兩個(gè)環(huán)面接觸并相對(duì)滑動(dòng)，從而符合端面密封原理實(shí)現(xiàn)密封，其技術(shù)參數(shù)(parameter)為溫度（temperature)160℃，壓力3.3kg/cm2，線速度60m/s。
　　AIG523油封是一種先進(jìn)的替代傳統(tǒng)油封的新型密封，AIG523由金屬支架，兩道裝配(assemble)O圈，進(jìn)口指狀彈簧，及密封環(huán)等組成。其密封環(huán)材料選用的是進(jìn)口增強(qiáng)四氟，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（temperature)230℃，壓力3kg/cm2，線速度20m/s。
　　5改造結(jié)果
　　經(jīng)我們?cè)诟鱾€(gè)客戶處推廣使用，平均壽命達(dá)一年之久（原來使用盤根填料橡膠油封等等各種密封件時(shí)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(yùn)行，綜合成本大大降低（reduce)，同時(shí)減少了維修工作量，得到了廠家好評(píng)。