Korea Ever-Power · Rakendustehnika juhend
Uss ja ussiratas terasetehase valtsimiseks ja töötlemiseks
25-tonnine terasplaat temperatuuril 1150 Celsiuse kraadi veereb üle 120 käitatava rulliga laua. Iga rullikuajam – ussülekandepaar – neelab 300 mm kõrgusel hõõguvalt plaadilt kiirgussoojust, suunab plaadi pinnalt langeva raudoksiidi katlakivivihma kõrvale ja peab vastu 180-baarise rõhu all pihustatud kõrgsurve katlakivi eemaldamise veele. Toode ise on agressiivne keskkond – ja see läbib seda iga 90 sekundi järel.
Terasetehased kasutavad ussülekandepaare rulllaua ajamite, kerimise spindli ajamite, jahutusvoodite ülekannete ja rullpiluga kruvimehhanismide jaoks – kõik need töötavad terasetoote läheduses temperatuuril 200–1200 kraadi Celsiuse järgi. Kõrgtemperatuuriline terasetöötlemismaatriks klassifitseerib ajamid toote temperatuuritsooni järgi, mida nad teenindavad (kuum, soe, külm), ja seob iga tsooni ajami ümbritseva õhu temperatuuri, vajaliku jahutusmeetodi, raudoksiidi katlakivi vastase tihendikaitse ja materjali spetsifikatsiooniga. Erinevalt pagari- või tsemenditööstuse rakendustest, kus soojusallikas on staatiline (ahi, põletusahi), on terasetehase soojus mööduv – 1150-kraadine plaat liigub rulllaua ajami kohal 2–5 sekundit iga käigu kohta, tekitades termilise šoki tsükleid, mida standardsed pideva kokkupuutega ussülekande spetsifikatsioonid ei kajasta. Tootest langev katlakivi (raudoksiidi Fe₃O₄ helbed temperatuuril 800+ kraadi) on samaaegselt kõrge temperatuuriga abrasiiv ja keemiline saasteaine – see nõuab varjestatud labürinte, millele ükski teine tööstusharu tolmukaitse ei suuda vastu astuda.
Kus terasetehased kasutavad ussiülekandeid
Terasevaltspingil on sadu individuaalselt käitatavaid rulle, mis transpordivad ja positsioneerivad kuuma terast valtsimisaluste vahel, läbi katlakivi eemaldamise jaamade, üle jahutusvoodite ja kerijatele. Iga rull vajab ussülekandeajamit, mis teisendab mootori kiiruse (tavaliselt 1450 p/min) rullkiiruseks (10–200 p/min, olenevalt veski sektsioonist). Ussülekandepaarid täidavad seda kiiruse vähendamise funktsiooni rulllaudadel, joonduslaudadel, jahutusvoodite rehaajamitel ja kruvimehhanismidel, kus 90-kraadine mootori orientatsioon sobib tiheda rullsammu vahega (300–600 mm rullikute keskpunktide vahel).
Peamised valtsimisstatiivi ajamites kasutatakse ussülekandepaaride asemel suure võimsusega kald- või planetaarülekandeid, kuna kald- või planetaarülekanded on äärmiselt võimsad (500–5000 kW) – ussülekandepaaride jaoks liiga suured. Kuid 50–200 üksikut ussülekandepaari ajamit veski kohta rulllaudadel ja abiseadmetel moodustavad suurema üksuste koguarvu kui ükski teine üksikrakendus selles 30-artiklist koosnevas seerias.
Kõrgtemperatuuriline terase töötlemise maatriks — tootetsoon spetsifikatsiooni juhtimiseks
Terasetehase kuumuse ja muude kõrgtemperatuuriliste rakenduste (pagaritöökoda A14, tsement A25) peamine erinevus seisneb selles, et terasetehase kuumus on tootest tulenev ja mööduv. 1150-kraadine plaat liigub 2–5 sekundit üle rulllaua ussülekandepaari, seejärel saabub järgmine plaat 60–120 sekundi pärast. Ajami korpuse temperatuur kõigub iga plaadi läbimisega – tõuseb iga läbimisega 5–15 kraadi Celsiuse järgi ja seejärel jahtub läbimiste vahel. See termiline tsükkel on ussülekande tihendite ja õli jaoks palju kahjulikum kui pagaritöökodades või tsemenditehastes püsiv kõrge temperatuur.
Maatriks näitab 3–5-kordset kulude erinevust külma ja kuuma tsooni spetsifikatsiooni vahel – see on peamiselt tingitud jahutussüsteemist (veesärk või õliringlus lisab ajami kohta 1500–4000 USD) ja katlakivikaitsest (vee loputusrõngas lisab 200–500 USD võrreldes lihtsa labürindi spetsifikatsiooniga). 120 rulllaua ajamiga veskil võib olla 30 kuumas tsoonis, 40 soojas tsoonis ja 50 külmas tsoonis – kõigi 120 ussiülekande ajami määramine kuuma tsooni tasemele raiskab külma tsooni ajamite ebavajalike jahutusseadmete peale ligikaudu 120 000 USD.
Raudoksiidi katlakivi ja kõrgsurve katlakivi eemaldamise vesi
Katlakivi kui ainulaadne saasteaine. Kui kuum teras puutub kokku õhuga, oksüdeerub pind, moodustades raudoksiidi katlakivi (Fe₃O₄) – kõva ja hapra kihi, mis valtspingist läbi liikudes terase pinnalt koorub. 2–10 mm suurused katlakivihelbed langevad tootelt temperatuuril 600–1000 kraadi Celsiuse järgi allpool asuvatele rulllaua ajamitele. See kuum katlakivi on samaaegselt nii kõrge temperatuuriga mürsk (kokkupuutel võib see sulada läbi tavaliste kummitihendite), lihvimisabrasiiv (Mohsi skaala 6, kõvem kui tsemenditolm) kui ka keemiline saasteaine (lahustub jahutusvees, moodustades pH tasemel 3–5 happelise raudhüdroksiidi suspensiooni). Ükski teine tööstusharu ei tooda saasteainet, mis ühendaks kõik kolm kahjustusmehhanismi.
Ussülekandepaari korpuste katlakivikaitse. Kuumtsooni ajamite puhul on vaja korpuse kohale paigutatud terasest katlakivi suunajat, mis püüab kinni langeva katlakivi enne selle kokkupuudet tihenditega. Kaitse peab olema vahetatav (see erodeerub korduva kuuma katlakivi löögi tõttu) ja olema nurga all, et suunata katlakivi võlli sisenemispunktist eemale. Kaitse taga uhub veega loputusrõngas pidevalt labürinttihendilt katlakiviosakesi eemale, hoides ära nende kogunemise, mis võiks tihendi kokkupuutepindadele hõõruda.
Katlakivi eemaldamise vee interaktsioon. Kõrgsurve katlakivi eemaldamise pihustid rõhuga 150–200 baari eemaldavad terase pinnalt katlakivi enne valtsimist, tekitades kuuma vee, auru ja killustatud katlakiviosakeste udu, mis katab rulllaua ajamid. Ussülekandepaari korpus peab sellele keskkonnale pidevalt vastu pidama – standardsed värvisüsteemid lagunevad 6–12 kuu jooksul. Kuumtsooni korpustes kasutatakse paljast malmi või tsinkmetallitud katet (värvi pole – värv koorub termilise tsükkelduse tagajärjel) koos seina paksusesse sisse ehitatud korrosioonivaruga.
Korea kuumvaltspinkide tehas, mis toodab 3 miljonit tonni aastas, määras kindlaks ussülekandepaarid 80 väljastuslaua rullajamile viimistlusstendi ja kerimismasina vahel. Väljastuslaud teenindas sooja tsooni (toote temperatuur viimistlusstendi väljumisel 600–850 kraadi Celsiuse järgi, jahutus kerimismasinal 500–650 kraadini). Ajami ümbritseva õhu temperatuur: 80–110 kraadi Celsiuse järgi. Algses spetsifikatsioonis kasutati mineraalset EP-õli (ISO VG 320, nimitemperatuur kuni 90 kraadi Celsiuse järgi) standardsete FKM huultihenditega ja ilma katlakivikaitseta – see oli hinna poolest konkurentsivõimeline variant hinnaga 420 USA dollarit ajami kohta. 18 kuu jooksul oli 80 ajamist 22 rikki läinud – mineraalõli oli termilise tsükkelkeskkonnas oksüdeerunud, huultihendid olid katlakiviosakeste poolt söövitatud ja katlakivisuspensioon oli sattunud korpustesse. Asendusspetsifikatsioonile lisati skaala deflektorkilbid (180 USD tükk), veepesurõngad (250 USD tükk), labürinttihendid (huultihendite asendamine maksab 85 USD tükk) ja sünteetiline PAG-õli (45 USD täitmise kohta). Kogu uuendusmaksumuseks ajami kohta: 560 USD – see viis ühikuhinna 420 USD-lt 980 USD-ni. 3. aastal tehtud uuendusjärgne kontroll: null riket kõigil 80 ajamil. 560 USD maksev uuendus 80 ajamile (kokku 44 800 USD) hoidis ära 22 enneaegset riket, mis olid maksma läinud ligikaudu 35 000 USD asendusajamite eest ja lisaks 180 000 USD tootmisviivituste tõttu rulllaua sektsioonide seiskamiste tõttu. Õppetund: töötlemismaatriksi minimaalse termilise tsooni spetsifikatsioon peab hõlmama skaalakaitset – õige õli ja jahutuse valimine ilma skaala sissetungimise teed käsitlemata annab sama rikete määra kui ainult termohalduse alaspetsifikatsioonimine.
Kolm terasetehase ussiülekande paari spetsifikatsioonijuhtumit
Juhtum 1 – Korea kuumvaltspink: 80 väljavoolulaua ajamit, soe tsoon, katlakivikaitsega
Korea kuumvaltspink (vt ülaltoodud inseneribüroo märkust) määras viimistlusaluse ja kerimispingi vahelise väljastuslaua jaoks 80 ussülekandepaari. Rullide kiirus: 60 kuni 180 p/min (muudetav vastavalt riba kiirusele). Mootor: 5,5 kW, 1450 p/min. Ülekandearv: 10:1 (2-käivitus – rulllaudadel pole iselukustuvaid mehhanisme vaja; rullid pöörlevad vabalt, kui mootor seiskub). Väljundpöördemoment: 120 N·m rulli kohta. Parandatud spetsifikatsioon: 2-käivitus, moodul 3, keskpunktide vahe 80 mm. Materjal: karastatud legeerterasest uss, fosforpronksist ratas. Kaalukaitse + veepesurõngas + labürinttihend. Õli: sünteetiline PAG ISO VG 320, õliringlus välise jahutiga, mis on jagatud 10 ajami gruppide vahel. Maksumus ajami kohta (koos kaitsega): 980 USD. Kokku 80 ajami eest: 78 400 USD. Veski tootis riba hulgimüügihinnaga 90 USA dollarit tonni kohta – iga tühjenduslaua seisaku tund maksis saamata jäänud toodangut ligikaudu 27 000 USA dollarit.
Juhtum 2 – Jaapani valtstraatveski: spiraal-vormajam, kuum tsoon, vesijahutusega korpus
Jaapani valtstraatvabrik määras kindlaks 4 kerimise spindli ajami jaoks ussülekandepaarid. Kerimismasin kerib kuuma traatvarda (läbimõõduga 5,5–16 mm) viimistlusploki väljundis poolideks. Traadi temperatuur kerimismasinas: 900–1050 kraadi Celsiuse järgi. Spindelajam asus otse kerimispunkti all – ümbritseva õhu temperatuur mõõdetuna kerimise ajal oli 160–190 kraadi Celsiuse järgi (selle 30-artiklilise sarja kuumim ussülekandepaari keskkond). Ussülekandepaar: ühe käivitusega (iselukustuv, et hoida mähise pinget kerimise ajal), moodul 5, keskpunktide vahe 125 mm, suhe 30:1. Väljundpöördemoment: 650 N·m (traadi pinge × spindli raadius). Jahutus: veekestaga korpus pideva jahutusvee ringlusega (korpuse temperatuur hoitakse 85 kraadi Celsiuse juures hoolimata 180-kraadisest ümbritsevast temperatuurist). Õli: PFPE perfluoroeeter (nimitemperatuur kuni 250 kraadi Celsiuse järgi – pakkudes äärmist varu jahutussüsteemi katkestuste korral). Katlakivikaitse: täisterasest kate, mis ümbritseb ajamit ja mille ava juures on veepritsmekardin. Hind ussiülekandepaari kohta koos veesärgiga: 4200 USD. PFPE õlitäidis: 380 USD. Sirvi tööstuslik ussikäigu reduktor terasetehase rulllaudade ja kerimismasinate rakenduste valikud.
Juhtum 3 – Vietnami armatuuriveski: jahutusvoodiga rehaajam, külmtsoon, standardspetsifikatsioon
Vietnami armatuurvarda valtsimispink määras kindlaks ussülekandepaarid 8 jahutusvoodi rehaajami jaoks. Jahutusvoodi võttis vastu valmis armatuurvarda temperatuuril 600–800 kraadi Celsiuse järgi ja kanti see edasi-tagasi liikuvate rehade abil üle voodi külgsuunas, kuni armatuur jahtus kimpudeks pakkimiseks alla 100 kraadi Celsiuse järgi. Rehaajamid asusid jahutusvoodi reste all – saades küll järelejäänud kiirgussoojust, kuid ilma otsese tootekontaktita. Ümbritseva õhu temperatuur rehaajami juures: 45–65 kraadi Celsiuse järgi (külm tsoon – armatuurvarras oli enne rehaasendisse jõudmist läbi sooja tsooni jahtunud). Ussülekandepaar: ühekäiguline, moodul 4, tsentrite vahe 100 mm, suhe 40:1. Väljundpöördemoment: 800 N·m (reha mass × hõõrdumine). Jahutus: loomulik konvektsioon (piisav 65 kraadi Celsiuse ümbritseva õhu temperatuuril). Katlakivi kaitse: labürinttihend õhupuhastusega (lahtised katlakiviosakesed langevad läbi jahutusvoodi restide ajamitele). Õli: mineraalõli EP ISO VG 320. Paari hind: 480 USD. Kokku 8 ajami eest: 3840 USD. Juhtum näitab, et kõik terasetehase ajamid ei vaja kuuma tsooni spetsifikatsiooni – jahutusvoodi külmtsoon töötab standardsete tööstuskeskkondadega võrreldavates tingimustes, millele lisandub katlakivikaitse.
Korduma kippuvad küsimused
K: Miks kasutatakse terasetehase rulllaua ajamites kahekäigulisi ussiülekandepaare?
Rulllaua ajamid ei vaja iselukustuvat süsteemi, sest rullikud saavad mootori seiskumisel ohutult vabalt liikuda – kuum terasplaat veereb vabalt liikuvatel rullikutel kahjustusteta. Kahe käivitusega spetsifikatsioon suurendab efektiivsust 40–48 protsendilt (ühe käivitusega) 65–72 protsendile (2 käivitust), vähendades mootori kuumenemist ja pikendades õli eluiga juba niigi kuumas keskkonnas. 80–120 rulllaua ajami puhul veski kohta säästab efektiivsuse suurenemine 50–150 kW koguvõimsust – see on märkimisväärne tegevuskulude vähenemine enam kui 6000 töötunni juures aastas. Erandiks on kerimisvormu ajamid ja kruvimehhanismid, mis peavad iselukustuva pingutuse ja asendi hoidmiseks olema ühe käivitusega.
K: Mille poolest erineb termilise šoki tsükkel püsiseisundi kõrgest temperatuurist?
Püsiseisundi kõrge temperatuur (pagaritöökoda, tsement) võimaldab kogu ussiülekandekomplektil saavutada termilise tasakaalu – kõik komponendid paisuvad ühtlaselt. Termilise löögi tsükkel (terasetehase slaidi läbimine) kuumutab korpuse ülemist pinda kiiresti, samal ajal kui alumine osa jääb jahedamaks – tekitades korpuse sees temperatuurigradiendi, mis põhjustab erinevat soojuspaisumist. See erinev paisumine koormab tihendi kokkupuutepindu igas tsüklis erinevalt (kuum külg paisub ja surub tihendit kokku, külm külg jääb staatiliseks). Tuhandete slaidi läbimiste korral päevas põhjustab tsükliline tihendi kokkusurumine standardsete kummist tihendimaterjalide kiirenenud väsimust – mistõttu on terasetehase ussiülekandepaar-tihendid labürinttihendid (kontaktivabad, väsimusevabad), mitte huultihendid (kontakt, väsimusele kalduvad).
K: Kas katlakivikahjustusi saab vältida ilma loputusrõngata?
Soojas ja külmas tsoonis on labürinttihendile katlakivi kogunemise vältimiseks tavaliselt piisav suruõhuga puhastamine (0,3–0,5 baari). Kuumas tsoonis ei ole ainuüksi õhuga puhastamisest piisav, sest kuumad katlakiviosakesed (600–1000 kraadi Celsiuse järgi) võivad sulada labürindi käikudesse ja tahkuda kõvaks koorikuks, mis blokeerib õhuvoolu. Veega loputusrõngas jahutab katlakiviosakesed allapoole nende pehmenemistemperatuuri ja uhub need enne kogunemist minema. Vee voolukiirus on madal – 2–5 liitrit minutis ajami kohta – ja vesi voolab samade katlakivi kogumiskanalite kaudu rulllaua all.
K: Milline õlivahetuse intervall kehtib terasetehase ussülekandepaaride ajamitele?
Kuum tsoon: iga 3–6 kuu järel (termotsükkel kiirendab õli oksüdeerumist vaatamata sünteetilisele õlile). Soe tsoon: iga 6–12 kuu järel. Külm tsoon: iga 12–18 kuu järel. Need intervallid eeldavad õlianalüüsi jälgimist – vahetage õli kohe, kui happearv ületab 2,0 mgKOH/g, veesisaldus ületab 0,5 protsenti (katlakivi eemaldamise vee sissetungimise tõttu) või rauasisaldus ületab 100 ppm (viitab katlakivi saastumisele või käigukasti kiirenenud kulumisele). Terasetehased, kus on tsentraliseeritud ussikäigukasti õli tsirkulatsioonisüsteemid (üks jahuti teenindab 10–20 ajamit), saavad intervalle pikendada 30–50 protsenti, kuna suur õlimaht lahjendab saasteaineid aeglasemalt.
K: Milline on terasetehase ussiülekandepaari tüüpiline kasutusiga?
Õige temperatuuritsooni spetsifikatsiooni ja katlakivikaitse korral: kuum tsoon 3 kuni 5 aastat, soe tsoon 5 kuni 8 aastat, külm tsoon 8 kuni 12 aastat. Terasussi eluiga: 6 kuni 15 aastat kõigis tsoonides (uss on kõvem ja korrosioonikindlam kui pronksratas). Kuuma tsooni ussülekandeseadmete eluiga piiravaks teguriks on pronksratta termiline väsimus – korduv kuumutamine ja jahutamine tekitab hamba külgedel mikropragusid pärast 15 000 kuni 30 000 termilist tsüklit. Soojas ja külmas tsoonis on piiriks katlakivist saastumisest tingitud abrasiivne kulumine – seda hallatakse labürinttihendi ja loputusrõnga hoolduse abil.
Terasetehase ussülekandepaarid seisavad igas tööstuslikus rakenduses silmitsi kõige äärmuslikuma termilise šoki, abrasiivse saastumise ja keemilise kokkupuute kombinatsiooniga. Kõrgtemperatuuriline töötlemismaatriks seob toote temperatuuritsoonid (kuum, soe, külm) ajami ümbritseva õhu, jahutusmeetodi, katlakivikaitse ja määrdeaine spetsifikatsiooniga – võimaldades tsoonipõhist optimeerimist, mis hoiab ära nii alaspetsifikatsiooni (enneaegne rike kuumas tsoonis) kui ka ülespetsifikatsiooni (tarbetud kulud külmas tsoonis). Katlakivi – ainulaadne terasetehase saasteaine – nõuab kuumas tsoonis varjestatud labürinte veega loputamisega, mida ükski teine tööstusharu tolmu- või osakestekaitse ei suuda asendada. Kuuma toote läbimisest tulenev mööduv termiline šokk tekitab tihendite väsimust, mida püsiseisundi temperatuurispetsifikatsioonid ei lahenda – labürinttihendid asendavad huultihendeid kohustusliku ussülekande konfiguratsioonina kõigis terasetehase ussülekandepaaride paigaldustes.
Terasetehase seadmete tarnijatele ja tehaseinseneridele klassifitseerib meie inseneribüroo toote temperatuuritsooni ja soovitab täielikku ajami spetsifikatsiooni. Standardkataloog vastupidavad ussiülekandekomplektid katab terasetehase suurused vahemikus 63 kuni 200 mm keskpunktide vahekaugusega ja pakub katlakivikaitse valikuid. Esita terasetehase ajami spetsifikatsioon toote temperatuuri, veski sektsiooni, ajami asendi ja skaala säritusastmega.
Terasetehase rulllaudade või töötlemisseadmete ussülekandepaaride määramine?
Saatke meile toote temperatuur, veskiosa, ajamite arv, rullide kiiruse vahemik ja kaalu kokkupuute tase. Me klassifitseerime temperatuuritsooni ja soovitame iga ajamipositsiooni jaoks jahutus-, tihendus- ja kaalukaitse paketti.
Toimetaja: Cxm
