Korea Ever-Power · Vodič za inženjering aplikacija
Puž i pužni točak za valjanje i obradu čelika
Čelična ploča od 25 tona na temperaturi od 1.150 stepeni Celzijusa kotrlja se preko stola sa 120 pogonjenih valjaka. Svaki pogon valjka - par pužnih zupčanika - apsorbira zračenje topline sa užarene ploče 300 mm iznad, skreće kišu kamenca željeznog oksida koji pada s površine ploče i preživljava vodu za uklanjanje kamenca pod visokim pritiskom prskanu pod pritiskom od 180 bara. Sam proizvod je neprijateljsko okruženje - i prolazi kroz njega svakih 90 sekundi.
Čeličane koriste parove pužnih zupčanika za pogone valjkastih stolova, pogone trnova namotača, transfere rashladnih slojeva i mehanizme za vijčano zatezanje valjaka - svi oni rade u blizini čeličnog proizvoda na temperaturi od 200 do 1.200 stepeni Celzijusa. Matrica za obradu čelika na visokim temperaturama klasificira pogone prema temperaturnoj zoni proizvoda koju opslužuju (vruće, toplo, hladno) i mapira svaku zonu na temperaturu okoline na pogonu, potrebnu metodu hlađenja, zaštitu zaptivke od kamenca željeznog oksida i specifikaciju materijala. Za razliku od primjena u pekarama ili cementarama gdje je izvor topline statičan (peć, krušna peć), toplina čeličane je prolazna - ploča temperature 1.150 stepeni prolazi preko pogona valjkastog stola 2 do 5 sekundi po prolazu, stvarajući cikluse termičkog šoka koje standardne specifikacije pužnih zupčanika s kontinuiranim izlaganjem ne obuhvataju. Kamenac (ljuspice željeznog oksida Fe₃O₄ na preko 800 stepeni Celzijusa) koji pada s proizvoda istovremeno je abraziv na visokim temperaturama i hemijski zagađivač - što zahtijeva zaštićene labirinte s kojima se zaštita od prašine nijedna druga industrija ne može mjeriti.
Tamo gdje čeličane koriste pužne zupčaste pogone
Valjaonica čelika sadrži stotine pojedinačno pokretanih valjaka koji transportuju i pozicioniraju vrući čelik između valjaonica, kroz stanice za uklanjanje kamenca, preko rashladnih slojeva i u namotače. Svaki valjak zahtijeva pužni pogon koji pretvara brzinu motora (obično 1.450 o/min) u brzinu valjka (10 do 200 o/min, ovisno o dijelu valjaonice). Parovi pužnih zupčanika služe ovoj funkciji smanjenja brzine na valjcima, stolovima za izvlačenje, pogonima grablja rashladnih slojeva i mehanizmima za vijčano navijanje gdje se orijentacija motora od 90 stepeni uklapa unutar uskog razmaka valjaka (300 do 600 mm između središta valjaka).
Glavni pogoni valjaonica koriste spiralne ili planetarne mjenjače velike snage umjesto pužnih parova zupčanika zbog ekstremno snažnih spiralnih ili planetarnih mjenjača (500 do 5.000 kW) - prevelikih za pužne parove zupčanika. Ali 50 do 200 pojedinačnih pogona pužnih parova po valjaonici na valjcima i pomoćnoj opremi predstavlja veći ukupni broj jedinica od bilo koje druge pojedinačne primjene u ovoj seriji od 30 članaka.
Matrica za obradu čelika na visokim temperaturama — zona proizvoda za pogon specifikacija
Ključna razlika između toplote čeličane i drugih primjena na visokim temperaturama (pekara A14, cement A25) je u tome što se toplota čeličane prenosi proizvodom i prolazna je. Ploča temperature 1.150 stepeni prolazi preko para pužnih zupčanika valjkastog stola 2 do 5 sekundi, a zatim sljedeća ploča stiže 60 do 120 sekundi kasnije. Temperatura kućišta pogona oscilira sa svakim prolazom ploče - raste za 5 do 15 stepeni Celzijusa po prolazu, a zatim se hladi između prolaza. Ovo termičko cikliranje je daleko štetnije za zaptivke pužnih zupčanika i ulje nego povišena temperatura u stabilnom stanju u pekarama ili cementarama.
Matrica otkriva razliku u troškovima od 3 do 5 puta između specifikacije hladne i vruće zone - prvenstveno zbog sistema hlađenja (vodeni omotač ili cirkulacija ulja dodaje 1.500 do 4.000 USD po pogonu) i zaštite od kamenca (prsten za ispiranje vodom dodaje 200 do 500 USD u odnosu na jednostavni labirint). Mlin sa 120 pogona valjkastog stola može imati 30 u vrućoj zoni, 40 u toploj zoni i 50 u hladnoj zoni - specificiranje svih 120 pužnih pogona na nivou vruće zone gubi približno 120.000 USD na nepotrebnu opremu za hlađenje na pogonima hladne zone.
Kamenac željeznog oksida i voda za uklanjanje kamenca pod visokim pritiskom
Kamenac kao jedinstveni zagađivač. Kada vrući čelik dođe u kontakt sa zrakom, površina oksidira i formira kamenac željeznog oksida (Fe₃O₄) - tvrdi, krhki sloj koji se ljušti sa površine čelika dok prolazi kroz valjaonicu. Pahuljice kamenca veličine od 2 do 10 mm padaju s proizvoda na temperaturi od 600 do 1.000 stepeni Celzijusa na pogone valjkastog stola ispod. Ovaj vrući kamenac je istovremeno projektil visoke temperature (može se otopiti kroz standardne gumene brtve pri kontaktu), brusni abraziv (Mohs 6, tvrđi od cementne prašine) i hemijski kontaminant (otapa se u rashladnoj vodi i formira kiseli hidroksidni rastvor željeza pri pH od 3 do 5). Nijedna druga industrija ne proizvodi kontaminant koji kombinuje sva tri mehanizma oštećenja.
Zaštita od kamenca za kućišta pužnih zupčanika. Pogoni s vrućim zonama zahtijevaju čelični štit za odbijanje kamenca postavljen iznad kućišta koji presreće padajući kamenac prije nego što dođe u kontakt sa zaptivkama. Štit mora biti zamjenjiv (erodira od ponovljenih udara vrućeg kamenca) i postavljen pod uglom kako bi odbijao kamenac od ulazne tačke vratila. Iza štita, prsten za ispiranje vodom kontinuirano ispire čestice kamenca s labirintne zaptivke - sprječavajući nakupljanje koje bi se mogle zagristi u kontaktne površine zaptivke.
Interakcija vode za uklanjanje kamenca. Sprejevi za uklanjanje kamenca pod visokim pritiskom od 150 do 200 bara uklanjaju kamenac sa površine čelika prije valjanja - stvarajući maglu vruće vode, pare i fragmentiranih čestica kamenca koja obavija pogone valjkastih stolova. Kućište pužnog zupčanika mora kontinuirano odolijevati ovom okruženju - standardni sistemi bojenja propadaju u roku od 6 do 12 mjeseci. Kućišta u vrućoj zoni koriste goli liveno gvožđe ili premaz metaliziran cinkom (bez boje - boja se ljušti od termičkog cikliranja) sa žrtvenim dodatkom za koroziju ugrađenim u debljinu zida.
Korejska valjaonica vruće trake, koja proizvodi 3 miliona tona godišnje, specificirala je parove pužnih zupčanika za 80 pogona valjaka izlaznog stola između završne stolice i namotača. Izlazni sto je opsluživao toplu zonu (temperatura proizvoda od 600 do 850 stepeni Celzijusa na izlazu iz završne stolice, hlađenje na 500 do 650 stepeni Celzijusa na namotaču). Temperatura okoline pogona: od 80 do 110 stepeni Celzijusa. Originalna specifikacija koristila je mineralno EP ulje (ISO VG 320, nazivno na 90 stepeni Celzijusa) sa standardnim FKM zaptivkama i bez štitnika od kamenca - cjenovno konkurentna opcija od 420 USD po pogonu. U roku od 18 mjeseci, 22 od 80 pogona je otkazalo - mineralno ulje je oksidiralo u okruženju termičkih ciklusa, zaptivke su erodirale čestice kamenca, a mulj od kamenca je ušao u kućišta. Specifikacija zamjene dodala je štitnike za deflektore kamenca (180 USD svaki), prstenove za ispiranje vodom (250 USD svaki), labirintne brtve (zamjena usnih brtvi, dodati 85 USD svaka) i sintetičko PAG ulje (dodatnih 45 USD po punjenju). Ukupna nadogradnja po pogonu: 560 USD - čime je cijena po jedinici porasla sa 420 USD na 980 USD. Inspekcija nakon nadogradnje u 3. godini: nula kvarova na svih 80 pogona. Nadogradnja od 560 USD na 80 pogona (ukupno 44.800 USD) spriječila je 22 prijevremena kvara koja su koštala približno 35.000 USD u zamjenskim pogonima plus 180.000 USD u kašnjenjima u proizvodnji zbog gašenja sekcija valjkastih stolova. Pouka: specifikacija minimalne termičke zone iz matrice obrade mora uključivati zaštitu od kamenca - odabir ispravnog ulja i hlađenja bez rješavanja puta ulaska kamenca proizvodi istu stopu kvarova kao i nedovoljno specificiranje samog termičkog upravljanja.
Specifikacije tri para pužnih zupčanika za čeličanu
Slučaj 1 — Korejska valjaonica vruće trake: 80 pogona stola za izvlačenje, topla zona, zaštićeno od kamenca
Korejska valjaonica vruće trake (vidi gornju bilješku s inženjerskog stola) specificirala je 80 parova pužnih zupčanika za izlazni stol između završne stolice i namotača. Brzina valjaka: 60 do 180 o/min (promjenjivo s brzinom trake). Motor: 5,5 kW, 1.450 o/min. Prijenosni omjer: 10:1 (2-pokretni - samoblokiranje nije potrebno na valjcima; valjci se slobodno okreću kada se motor zaustavi). Izlazni obrtni moment: 120 N·m po valjku. Korigovana specifikacija: 2-pokretni, modul 3, međuosno rastojanje 80 mm. Materijal: puž od kaljenog legiranog čelika, točak od fosforne bronze. Zaštita od kamenca + prsten za ispiranje vodom + labirintno brtvilo. Ulje: sintetičko PAG ISO VG 320, cirkulacija ulja s vanjskim hladnjakom koji se dijeli između grupa od 10 pogona. Cijena po pogonu (sa zaštitom): 980 USD. Ukupno za 80 pogona: 78.400 USD. Tvornica je proizvodila traku po veleprodajnoj cijeni od 90 USD po toni — svaki sat zastoja stola za izvlačenje koštao je otprilike 27.000 USD izgubljene proizvodnje.
Slučaj 2 - Japanska valjaonica žice: pogon trna namotača, vruća zona, kućište hlađeno vodom
Japanska tvornica žice za proizvodnju specificirala je parove pužnih zupčanika za 4 pogona trna namotača. Namotač je namotavao vruću žicu (promjera 5,5 do 16 mm) u zavojnice na izlazu iz završnog bloka. Temperatura žice na namotaču: 900 do 1.050 stepeni Celzijusa. Pogon trna nalazio se direktno ispod tačke namotavanja - temperatura okoline mjerena na 160 do 190 stepeni Celzijusa tokom namotavanja (najtoplije okruženje para pužnih zupčanika u ovoj seriji od 30 članaka). Par pužnih zupčanika: jednostruki start (potrebno je samoblokiranje za održavanje napetosti zavojnice tokom namotavanja), modul 5, međuosno rastojanje 125 mm, omjer 30:1. Izlazni obrtni moment: 650 N·m (napetost žice × radijus trna). Hlađenje: kućište s vodenim omotačem i kontinuiranom cirkulacijom rashladne vode (kućište se održava na 85 stepeni Celzijusa uprkos temperaturi okoline od 180 stepeni Celzijusa). Ulje: PFPE perfluoroeter (namijenjeno za 250 stepeni Celzijusa - što osigurava ekstremnu marginu za bilo kakav prekid sistema hlađenja). Zaštita od kamenca: potpuno čelični pokrov koji okružuje pogon sa zavjesom protiv prskanja vodom na otvoru pokrova. Cijena po paru pužnih zupčanika sa vodenim omotačem: 4.200 USD. Punjenje uljem od PFPE materijala: 380 USD. Pregledajte industrijski pužni reduktor opcije za valjkaste stolove i namotače u čeličanama.
Slučaj 3 — Vijetnamska tvornica armaturnih šipki: pogon grablja za rashladni sloj, hladna zona, standardna specifikacija
Vijetnamska valjaonica armature specificirala je parove pužnih zupčanika za 8 pogona grablji rashladnog sloja. Rashladni sloj je primao gotovu armaturu na temperaturi od 600 do 800 stepeni Celzijusa i prenosio je bočno preko sloja pomoću klipnih grablji sve dok se armatura nije ohladila ispod 100 stepeni Celzijusa za snopove. Pogoni grablji su se nalazili ispod rešetke rashladnog sloja - primajući preostalu toplotnu radijaciju, ali bez direktnog kontakta s proizvodom. Temperatura okoline na pogonu grablji: 45 do 65 stepeni Celzijusa (hladna zona - armatura se ohladila kroz toplu zonu prije nego što je dostigla položaj grablji). Par pužnih zupčanika: jednostruki hod, modul 4, međuosno rastojanje 100 mm, omjer 40:1. Izlazni obrtni moment: 800 N·m (masa grablji × trenje). Hlađenje: prirodna konvekcija (adekvatno na temperaturi okoline od 65 stepeni Celzijusa). Zaštita od kamenca: labirintno zaptivanje sa pročišćavanjem zraka (labave čestice kamenca padaju kroz rešetku rashladnog sloja na pogone). Ulje: mineralno EP ISO VG 320. Cijena po paru: 480 USD. Ukupno za 8 pogona: 3.840 USD. Slučaj pokazuje da nisu svim pogonima čeličane potrebne specifikacije za vruću zonu — hladna zona rashladnog sloja radi u uslovima uporedivim sa standardnim industrijskim okruženjima, uz dodatak zaštite od kamenca.
Često postavljana pitanja
P: Zašto pogoni valjkastih stolova u čeličanama koriste dvostepene pužne zupčanike?
Pogoni valjkastih stolova ne trebaju samoblokiranje jer se valjci mogu sigurno slobodno okretati kada se motor zaustavi - vruća čelična ploča se slobodno kreće preko valjaka koji se slobodno okreću bez oštećenja. Specifikacija s 2 pokretanja povećava efikasnost sa 40 na 48 posto (jednostruki start) na 65 do 72 posto (2 pokretanja), smanjujući toplinu motora i produžavajući vijek trajanja ulja u već vrućem okruženju. Kod 80 do 120 pogona valjkastih stolova po mlinu, povećanje efikasnosti štedi 50 do 150 kW ukupne snage - značajno smanjenje operativnih troškova sa preko 6.000 sati godišnje. Izuzetak: pogoni trna namotača i mehanizmi za zatezanje vijcima moraju biti jednostruki start za samoblokirajuće držanje zatezanja i držanje položaja.
P: Po čemu se cikliranje termičkog šoka razlikuje od stacionarnog stanja visoke temperature?
Stacionarna visoka temperatura (pekara, cement) omogućava cijelom sklopu pužnog zupčanika da dostigne termičku ravnotežu - sve komponente se ravnomjerno šire. Ciklusi termičkog šoka (prolaz ploče čeličane) brzo zagrijavaju gornju površinu kućišta, dok donja ostaje hladnija - stvarajući temperaturni gradijent unutar kućišta koji proizvodi diferencijalno termičko širenje. Ovo diferencijalno širenje različito opterećuje kontaktne površine zaptivke u svakom ciklusu (vruća strana se širi i komprimira zaptivku, hladna strana ostaje statična). Tokom hiljada prolaza ploče dnevno, ciklična kompresija zaptivke proizvodi ubrzani zamor kod standardnih gumenih materijala za zaptivke - zbog čega su zaptivke para pužnih zupčanika čeličane labirintne (bez kontakta, bez zamora), a ne usne zaptivke (kontaktne, sklone zamoru).
P: Može li se spriječiti oštećenje kamenca bez prstena za ispiranje vodom?
U toplim i hladnim zonama, pročišćavanje komprimiranim zrakom (0,3 do 0,5 bara) obično je dovoljno da spriječi nakupljanje kamenca na labirintnom zaptivci. U vrućoj zoni, samo pročišćavanje zrakom nije dovoljno jer se vruće čestice kamenca (600 do 1.000 stepeni Celzijusa) mogu otopiti u labirintnim prolazima i stvrdnuti se kao tvrda kora koja blokira protok zraka. Prsten za ispiranje vodom hladi čestice kamenca ispod njihove tačke omekšavanja i ispire ih prije nego što se mogu nakupiti. Brzina protoka vode je niska - 2 do 5 litara u minuti po pogonu - i voda se odvodi kroz iste kanale za sakupljanje kamenca ispod valjkastog stola.
P: Koji interval zamjene ulja se primjenjuje na pogone pužnih zupčanika čeličana?
Vruća zona: svaka 3 do 6 mjeseci (termičko cikliranje ubrzava oksidaciju ulja uprkos sintetičkom ulju). Topla zona: svakih 6 do 12 mjeseci. Hladna zona: svakih 12 do 18 mjeseci. Ovi intervali pretpostavljaju praćenje analize ulja - odmah promijenite ako kiselinski broj prelazi 2,0 mgKOH/g, sadržaj vode prelazi 0,5 posto (zbog prodora vode za uklanjanje kamenca) ili sadržaj željeza prelazi 100 ppm (što ukazuje na kontaminaciju kamencem ili ubrzano trošenje zupčanika). Čeličane sa centralizovanim sistemima za cirkulaciju ulja u pužnim zupčanicima (jedan hladnjak opslužuje 10 do 20 pogona) mogu produžiti intervale za 30 do 50 posto jer velika zapremina ulja sporije razrjeđuje kontaminante.
P: Koji je tipičan vijek trajanja pužnog zupčanika u čeličani?
Uz ispravnu specifikaciju temperaturne zone i zaštitu od kamenca: vruća zona 3 do 5 godina, topla zona 5 do 8 godina, hladna zona 8 do 12 godina. Vijek trajanja čeličnog puža: 6 do 15 godina u svim zonama (puž je tvrđi i otporniji na koroziju od bronzanog točka). Ograničavajući faktor vijeka trajanja pužnih pogona u vrućoj zoni je termički ciklički zamor bronzanog točka - ponovljeno zagrijavanje i hlađenje dovodi do mikropukotina na bokovima zuba nakon 15.000 do 30.000 termičkih ciklusa. U toplim i hladnim zonama, ograničenje je abrazivno habanje uzrokovano kontaminacijom kamencem - koje se upravlja održavanjem labirintnog zaptivnog prstena i ispirajućeg prstena.
Pužni zupčanici u čeličanama suočavaju se s najekstremnijom kombinacijom termičkog udara, abrazivne kontaminacije i izloženosti hemikalijama u bilo kojoj industrijskoj primjeni. Matrica obrade na visokim temperaturama mapira temperaturne zone proizvoda (vruće, toplo, hladno) na okolinu pogona, metodu hlađenja, zaštitu od kamenca i specifikaciju maziva - omogućavajući optimizaciju po zoni koja sprječava i podspecifikacije (prijevremeni kvar u vrućoj zoni) i prekomjerne specifikacije (nepotrebni troškovi u hladnoj zoni). Kamenac - jedinstveni zagađivač u čeličanama - zahtijeva zaštićene labirinte s ispiranjem vodom u vrućoj zoni koje nijedna druga industrija ne može zamijeniti zaštitom od prašine ili čestica. Prolazni termički udar od prolaska vrućeg proizvoda stvara zamor zaptivke koji specifikacije za ustaljenu temperaturu ne rješavaju - labirintne zaptivke zamjenjuju usne zaptivke kao obaveznu konfiguraciju pužnog zupčanika za sve instalacije pužnih zupčanika u čeličanama.
Za dobavljače opreme za čeličane i inženjere postrojenja, naš inženjerski odjel klasificira temperaturnu zonu proizvoda i preporučuje kompletnu specifikaciju pogona. Standardni katalog Pužni zupčanici za teške uvjete rada Pokrivamo veličine čeličana od 63 do 200 mm međuosnog razmaka s opcijama zaštite od kamenca. Pošaljite specifikacija pogona čeličane s temperaturom proizvoda, dijelom mlina, položajem pogona i nivoom izloženosti kamencu.
Specifikacija parova pužnih zupčanika za valjkaste stolove ili opremu za obradu čelika?
Pošaljite temperaturu proizvoda, sekciju mlina, broj pogona, raspon brzine valjaka i nivo izloženosti kamencu. Klasifikovat ćemo temperaturnu zonu i preporučiti paket za hlađenje, zaptivanje i zaštitu od kamenca za svaku poziciju pogona.
Urednik: Cxm
