Корея Ever-Power · Ръководство за приложно инженерство
Червяк и червячно колело за валцоване и обработка на стоманодобивни мелници
25-тонна стоманена плоча с температура 1150 градуса по Целзий се търкаля върху маса със 120 задвижвани ролки. Всяко ролково задвижване – червячна зъбна предавка – абсорбира лъчиста топлина от нажежената плоча на 300 мм по-горе, отклонява дъжд от железен оксид, падащ от повърхността на плочата, и оцелява при пръскане с вода за отстраняване на котлен камък под високо налягане от 180 бара. Самият продукт е враждебната среда – и тя преминава през нея на всеки 90 секунди.
Стоманолеярните заводи използват червячни зъбни колела за задвижвания на ролкови маси, задвижвания на дорници на навиващи машини, трансфери на охлаждащи легла и механизми за завинтване на ролкови междини - всички от които работят в близост до стоманен продукт при температура от 200 до 1200 градуса по Целзий. Матрицата за високотемпературна обработка на стомана класифицира задвижванията по температурната зона на продукта, която обслужват (гореща, топла, студена) и съпоставя всяка зона с температурата на околната среда при задвижването, необходимия метод на охлаждане, защитата на уплътнението срещу железен оксиден котлен камък и спецификацията на материала. За разлика от приложенията в хлебарските или циментовите предприятия, където източникът на топлина е статичен (фурна, пещ), топлината в стоманолеярните заводи е преходна - плоча с температура от 1150 градуса преминава върху задвижване на ролкова маса за 2 до 5 секунди на преминаване, създавайки цикли на термичен удар, които стандартните спецификации на червячни зъбни колела с непрекъснато излагане не улавят. Котловият камък (люспи от железен оксид Fe₃O₄ при температура над 800 градуса), падащ от продукта, е едновременно високотемпературен абразив и химически замърсител - изискващ екранирани лабиринти, с които никоя друга индустрия не може да се сравни по прахозащита.
Където стоманодобивните заводи използват червячни зъбни предавки
Валцовъчният стан за стомана съдържа стотици индивидуално задвижвани ролки, които транспортират и позиционират гореща стомана между валцовите станции, през станции за отстраняване на окаменина, през охлаждащи легла и в навивачки. Всеки валец изисква червячно зъбно колело, което преобразува скоростта на двигателя (обикновено 1450 об/мин) в скорост на ролките (от 10 до 200 об/мин в зависимост от секцията на стана). Червячните зъбни колела изпълняват тази функция за намаляване на скоростта на ролкови маси, изпускателни маси, задвижвания на греблата на охлаждащите легла и винтови механизми, където 90-градусовата ориентация на двигателя се вписва в тясното разстояние между ролките (300 до 600 мм между центровете на ролките).
Главните задвижвания на валцовите станции използват мощни винтови или планетарни редуктори, а не червячни зъбни двойки, поради изключително мощните винтови или планетарни редуктори (500 до 5000 kW) – твърде големи за червячни зъбни двойки. Но 50 до 200 отделни задвижвания на червячни зъбни двойки на валцова машина на ролкови маси и спомагателно оборудване представляват по-голям общ брой единици от всяко друго отделно приложение в тази серия от 30 статии.
Матрица за обработка на стомана за висока температура — продуктова зона за задвижване на спецификация
Критичната разлика между топлината в стоманодобивния завод и други приложения с висока температура (хлебарни заводи A14, циментови заводи A25) е, че топлината в стоманодобивния завод се предава от продукта и е преходна. Плоча с температура 1150 градуса преминава през червячна зъбна двойка на ролкова маса за 2 до 5 секунди, след което следващата плоча пристига 60 до 120 секунди по-късно. Температурата на корпуса на задвижването осцилира с всяко преминаване на плочата - повишавайки се с 5 до 15 градуса по Целзий на преминаване, след което се охлажда между преминаванията. Това термично циклиране е много по-вредно за уплътненията и маслото на червячните зъбни колела, отколкото постоянната повишена температура в пекарни или циментови заводи.
Матрицата разкрива разлика в разходите от 3 до 5 пъти между спецификацията за студена и гореща зона – обусловена главно от охладителната система (водната риза или циркулацията на маслото добавят от 1500 до 4000 щатски долара на задвижване) и защитата от котлен камък (пръстенът за промиване с вода добавя от 200 до 500 щатски долара в сравнение с обикновения лабиринт). Мелница със 120 задвижвания на ролкови маси може да има 30 в горещата зона, 40 в топлата зона и 50 в студената зона – уточняването на всички 120 задвижвания с червячни зъбни колела на ниво гореща зона води до загуба на приблизително 120 000 щатски долара за ненужно охлаждащо оборудване на задвижванията в студената зона.
Железен оксиден котлен камък и вода за отстраняване на котлен камък под високо налягане
Кошният камък като уникален замърсител. Когато горещата стомана влезе в контакт с въздуха, повърхността ѝ се окислява, образувайки железен оксиден окалина (Fe₃O₄) - твърд, крехък слой, който се лющи от стоманената повърхност, докато тя преминава през валцовъчния стан. Люспи от окалина с размер от 2 до 10 мм падат от продукта при температура от 600 до 1000 градуса по Целзий върху задвижванията на ролковата маса отдолу. Тази гореща окалина е едновременно високотемпературен снаряд (може да се стопи през стандартни гумени уплътнения при контакт), шлифовъчен абразив (Mohs 6, по-твърд от циментов прах) и химически замърсител (разтваря се в охлаждаща вода, образувайки киселинна суспензия от железен хидроксид при pH от 3 до 5). Никоя друга индустрия не произвежда замърсител, който да комбинира и трите механизма на увреждане.
Защита от котлен камък за корпуси на червячни зъбни колела. Задвижванията с гореща зона изискват стоманен дефлекторен щит, разположен над корпуса, който прехваща падащия котлен камък, преди той да се докосне до уплътненията. Щитът трябва да е сменяем (той ерозира от многократно въздействие на горещия котлен камък) и под ъгъл, за да отклонява котления камък от входната точка на вала. Зад щита, пръстен за промиване с вода непрекъснато отмива частиците от котления камък от лабиринтното уплътнение, предотвратявайки натрупването им, които биха се впили в контактните повърхности на уплътнението.
Взаимодействие с вода за отстраняване на котлен камък. Спрейове за отстраняване на котлен камък под високо налягане от 150 до 200 бара премахват котления камък от стоманената повърхност преди валцоване, създавайки мъгла от гореща вода, пара и фрагментирани частици от котлен камък, която обгръща задвижванията на ролковите маси. Корпусът на червячната зъбна двойка трябва да е устойчив на тази среда непрекъснато — стандартните системи за боядисване се повреждат в рамките на 6 до 12 месеца. Корпусите с гореща зона използват гол чугун или цинково метализирано покритие (без боя — боята се лющи от термично циклиране) с вграден в дебелината на стената резерв за жертвена корозия.
Корейска фабрика за горещо прокалка, произвеждаща 3 милиона тона годишно, е посочила червячни зъбни колела за 80 задвижващи ролки на изтеглящата се маса между финалната станция и навивачката. Изтеглящата се маса е обслужвала топлата зона (температура на продукта от 600 до 850 градуса по Целзий на изхода на финалната станция, охлаждане до 500 до 650 градуса при навивачката). Температура на околната среда на задвижването: от 80 до 110 градуса по Целзий. Първоначалната спецификация е използвала минерално EP масло (ISO VG 320, оценено до 90 градуса по Целзий) със стандартни FKM уплътнения и без предпазител против котлен камък - конкурентният вариант на цена от 420 щатски долара на задвижване. В рамките на 18 месеца 22 от 80-те задвижвания са се повредили - минералното масло се е окислило в средата на термичен циклизъм, уплътненията са били ерозирали от частици от котлен камък и в корпусите е попаднала суспензия от котлен камък. Спецификацията за подмяна добави дефлекторни екрани за котлен камък (по 180 щатски долара всеки), пръстени за промиване с вода (по 250 щатски долара всеки), лабиринтни уплътнения (подмяна на маншетни уплътнения, добавете 85 щатски долара всяко) и синтетично PAG масло (добавете 45 щатски долара на пълнене). Обща надстройка на задвижване: 560 щатски долара — с което цената за единица се увеличава от 420 щатски долара на 980 щатски долара. Инспекция след надстройката на 3-та година: нула повреди във всичките 80 задвижвания. Надстройката за 560 щатски долара на 80 задвижвания (общо 44 800 щатски долара) предотврати 22-те преждевременни повреди, които струваха приблизително 35 000 щатски долара за подмяна на задвижвания плюс 180 000 щатски долара за забавяне на производството поради спиране на секциите на ролковите маси. Поука: спецификацията на минималната термична зона от матрицата за обработка трябва да включва защита от котлен камък — изборът на правилното масло и охлаждане, без да се обърне внимание на пътя на навлизане на котлен камък, води до същия процент на повреди, както недостатъчното специфициране само на термичното управление.
Спецификации на три червячни зъбни колела за стоманодобив
Случай 1 — Корейска горещопроточна валцова машина: 80 задвижвания на изходни маси, топла зона, защитена от котлен камък
Корейска машина за горещо прокалка на лента (вижте бележката от инженерния отдел по-горе) е определила 80 двойки червячни зъбни колела за изходната маса между довършителната станция и навивачката. Скорост на ролките: от 60 до 180 об/мин (променлива в зависимост от скоростта на лентата). Двигател: 5,5 kW, 1450 об/мин. Предаващо число: 10:1 (2-ходово — не е необходима самоблокировка на ролковите маси; ролките се въртят свободно, когато двигателят спре). Изходен въртящ момент: 120 N·m на ролка. Коригирана спецификация: 2-ходово, модул 3, разстояние между центровете 80 мм. Материал: червяк от закалена легирана стомана, колело от фосфорен бронз. Предпазител от окаменина + пръстен за промиване с вода + лабиринтно уплътнение. Масло: синтетично PAG ISO VG 320, циркулация на маслото с външен охладител, споделен между групи от 10 задвижвания. Цена на задвижване (в комплект със защита): 980 USD. Общо за 80 задвижвания: 78 400 USD. Заводът произвеждаше лента на цена от 90 щатски долара на тон на едро — всеки час престой на масата за изтичане струваше приблизително 27 000 щатски долара загубено производство.
Случай 2 — Японска валцова машина: задвижване с дорник на навиващата машина, гореща зона, корпус с водно охлаждане
Японска фабрика за тел-пръти е определила червячни зъбни колела за 4 задвижвания с дорник за навиване. Навивачката навива гореща тел (с диаметър от 5,5 до 16 мм) на рула на изхода на довършителния блок. Температура на телта при навивачката: от 900 до 1050 градуса по Целзий. Задвижването на дорника е разположено директно под точката на навиване - температурата на околната среда, измерена от 160 до 190 градуса по Целзий по време на навиването (най-горещата среда на червячната зъбна колела в тази серия от 30 статии). Червячна зъбна колела: еднократна (необходимо е самозаключване, за да се задържи опъването на рулоните по време на навиване), модул 5, междуосово разстояние 125 мм, съотношение 30:1. Изходен въртящ момент: 650 N·m (опъване на телта × радиус на дорника). Охлаждане: корпус с водна обвивка с непрекъсната циркулация на охлаждаща вода (корпусът се поддържа на 85 градуса по Целзий въпреки околната температура от 180 градуса). Масло: PFPE перфлуороетер (оценено до 250 градуса по Целзий - осигуряващо изключителен запас за всяко прекъсване на охладителната система). Защита от котлен камък: изцяло стоманен кожух, обграждащ задвижването, със завеса против водни пръски на отвора на кожуха. Цена за червячна зъбна предавка с водна риза: 4200 USD. PFPE масло за пълнене: 380 USD. Разгледайте индустриален червячен редуктор опции за приложения на ролкови маси и навиващи машини в стоманодобивни заводи.
Случай 3 — Виетнамска арматурна мелница: задвижване на греблото за охлаждащо легло, студена зона, стандартна спецификация
Виетнамски валцов цех за арматурно желязо е определил червячни зъбни колела за 8 задвижвания на греблата на охлаждащото легло. Охлаждащото легло е приемало готова арматурна желязо при 600 до 800 градуса по Целзий и е прехвърляло странично през леглото с помощта на възвратно-постъпателни гребла, докато арматурата не се е охладила под 100 градуса по Целзий за свързване. Задвижванията на греблата са били разположени под решетката на охлаждащото легло - получавайки остатъчна лъчиста топлина, но без директен контакт с продукта. Температура на околната среда при задвижването на греблата: 45 до 65 градуса по Целзий (студена зона - арматурата се е охладила през топлата зона, преди да достигне позицията на греблата). Червячна зъбна колела: едноходова, модул 4, междуосово разстояние 100 мм, съотношение 40:1. Изходен въртящ момент: 800 N·m (маса на греблото × триене). Охлаждане: естествена конвекция (адекватно при околна температура от 65 градуса по Целзий). Защита от котлен камък: лабиринтно уплътнение с продухване с въздух (разхлабените частици от котлен камък падат през решетката на охлаждащото легло върху задвижванията). Масло: минерално EP ISO VG 320. Цена за чифт: 480 щатски долара. Общо за 8 задвижвания: 3840 щатски долара. Случаят показва, че не всички задвижвания за стоманодобивни заводи се нуждаят от спецификация за гореща зона — студената зона на охлаждащото легло работи при условия, сравними със стандартните индустриални среди, с добавяне на защита от котлен камък.
Често задавани въпроси
В: Защо задвижванията на ролковите маси на стоманодобивните заводи използват 2-ходови червячни зъбни колела?
Задвижванията на ролковите маси не се нуждаят от самоблокиране, защото ролките могат безопасно да се въртят свободно, когато двигателят спре - горещата стоманена плоча се движи по свободно въртящите се ролки без повреди. Спецификацията за 2 старта увеличава ефективността от 40 до 48 процента (еднократно пускане) до 65 до 72 процента (2 старта), намалявайки топлината на двигателя и удължавайки живота на маслото в вече горещата среда. При 80 до 120 задвижвания на ролкови маси на мелница, повишаването на ефективността спестява от 50 до 150 kW обща мощност - значително намаление на оперативните разходи при над 6000 часа годишно. Изключение: задвижванията на дорниците на навиващите машини и механизмите за завинтване трябва да бъдат еднократни за самоблокиране съответно за задържане на опъването и задържане на позицията.
В: По какво се различава циклирането на термичен шок от стационарното високотемпературно състояние?
Стационарната висока температура (пекарна, цимент) позволява на целия червячен зъбен механизъм да достигне термично равновесие — всички компоненти се разширяват равномерно. Циклите на термичен шок (преминаване на заготовка в стоманолеярна) нагряват горната повърхност на корпуса бързо, докато долната остава по-хладна — създавайки температурен градиент в корпуса, който произвежда диференциално термично разширение. Това диференциално разширение натоварва контактните повърхности на уплътнението по различен начин при всеки цикъл (горещата страна се разширява и компресира уплътнението, студената страна остава статична). При хиляди преминавания на заготовка на ден, цикличното компресиране на уплътнението води до ускорена умора на стандартните гумени уплътнителни материали — поради което уплътненията на червячните зъбни колела в стоманолеярна са лабиринтни (безконтактни, без умора), а не устни (контактни, склонни към умора).
В: Може ли да се предотврати повреда от котлен камък без пръстен за промиване с вода?
В топлите и студените зони, продухването със сгъстен въздух (0,3 до 0,5 бара) обикновено е достатъчно, за да се предотврати натрупването на котлен камък върху лабиринтното уплътнение. В горещата зона, самото продухване с въздух е недостатъчно, тъй като горещите частици котлен камък (600 до 1000 градуса по Целзий) могат да се стопят в лабиринтните проходи и да се втвърдят като твърда кора, която блокира въздушния поток. Пръстенът за промиване с вода охлажда частиците котлен камък под точката им на омекване и ги отмива, преди да могат да се натрупат. Дебитът на водата е нисък — от 2 до 5 литра в минута на задвижване — и водата се оттича през същите канали за събиране на котлен камък под ролковата маса.
В: Какъв интервал за смяна на маслото се прилага за задвижванията на червячни зъбни колела в стоманодобивни заводи?
Гореща зона: на всеки 3 до 6 месеца (термичното циклиране ускорява окисляването на маслото, въпреки синтетичното масло). Топла зона: на всеки 6 до 12 месеца. Студена зона: на всеки 12 до 18 месеца. Тези интервали предполагат мониторинг на анализа на маслото — сменете незабавно, ако киселинното число надвиши 2,0 mgKOH/g, съдържанието на вода надвиши 0,5% (от проникване на вода за отстраняване на котлен камък) или съдържанието на желязо надвиши 100 ppm (което показва замърсяване с котлен камък или ускорено износване на зъбните колела). Стоманодобивните заводи с централизирани системи за циркулация на маслото в червячни зъбни колела (един охладител обслужва 10 до 20 задвижвания) могат да удължат интервалите с 30 до 50%, тъй като големият обем масло разрежда замърсителите по-бавно.
В: Какъв е типичният експлоатационен живот на червячна зъбна предавка за стоманодобив?
При правилна спецификация на температурната зона и защита от котлен камък: гореща зона от 3 до 5 години, топла зона от 5 до 8 години, студена зона от 8 до 12 години. Живот на стоманения червяк: от 6 до 15 години във всички зони (червеят е по-твърд и по-устойчив на корозия от бронзовото колело). Ограничаващият живота фактор при червячните зъбни предавки в гореща зона е термично-цикличната умора на бронзовото колело - многократното нагряване и охлаждане води до микропукнатини по страничните части на зъбите след 15 000 до 30 000 термични цикъла. В топли и студени зони ограничението е абразивното износване, причинено от замърсяване с котлен камък - управлявано чрез поддръжка на лабиринтно уплътнение и промивен пръстен.
Червячните зъбни колела в стоманодобивните заводи са изправени пред най-екстремната комбинация от термичен шок, абразивно замърсяване и химическо излагане във всяко промишлено приложение. Матрицата за високотемпературна обработка съпоставя температурните зони на продукта (гореща, топла, студена) с околната среда при задвижването, метода на охлаждане, защитата от котлен камък и спецификацията на смазочния материал, което позволява оптимизация за всяка зона, която предотвратява както недостатъчни спецификации (преждевременна повреда в горещата зона), така и прекомерни спецификации (ненужни разходи в студената зона). Котловият камък — уникалният замърсител в стоманодобивните заводи — изисква екранирани лабиринти с промиване с вода в горещата зона, които никоя друга индустрия не може да замести със защита от прах или частици. Преходният термичен шок от преминаващия горещ продукт създава умора на уплътненията, която спецификациите за стационарна температура не отстраняват — лабиринтните уплътнения заместват маншетните уплътнения като задължителна конфигурация на червячните зъбни колела за всички инсталации на червячни зъбни колела в стоманодобивните заводи.
За доставчици на оборудване за стоманодобивни заводи и инженери на инсталации, нашият инженерен екип класифицира температурната зона на продукта и препоръчва пълната спецификация на задвижването. Стандартен каталог тежкотоварни червячни зъбни колела покриват размери на стоманодобивните заводи от 63 до 200 мм междуосово разстояние с опции за защита от котлен камък. Изпратете Спецификация на задвижването на стоманодобивната мелница с температурата на продукта, секцията на мелницата, позицията на задвижването и нивото на излагане на котлен камък.
Специфициране на червячни зъбни колела за ролкови маси или технологично оборудване за стоманодобив?
Изпратете температурата на продукта, секцията на мелницата, броя на задвижванията, диапазона на скоростта на ролките и нивото на излагане на котлен камък. Ще класифицираме температурната зона и ще препоръчаме пакет за охлаждане, уплътняване и защита от котлен камък за всяка позиция на задвижването.
Заявка за спецификация на задвижване за стоманодобивен завод →
Редактор: Cxm
