Кореја Евер-Пауер · Водич за инжењеринг апликација
Пуж и пужни точак за ваљање и обраду челика
Челична плоча од 25 тона на температури од 1.150 степени Целзијуса котрља се преко стола са 120 покретаних ваљака. Сваки погон ваљака – пар пужних зупчаника – апсорбује топлотно зрачење са ужарене плоче 300 мм изнад, одбија кишу каменца оксида гвожђа који пада са површине плоче и преживљава воду за уклањање каменца под високим притиском прскану под 180 бара. Сам производ је непријатељска средина – и пролази кроз њу сваких 90 секунди.
Челичане користе парове пужних зупчаника за погоне ваљакастог стола, погоне трнова намотавача, преносе расхладног слоја и механизме за завртање ваљака — сви они раде у близини челичног производа на температури од 200 до 1.200 степени Целзијуса. Матрица за обраду челика на високим температурама класификује погоне према температурној зони производа коју опслужују (вруће, топло, хладно) и мапира сваку зону на температуру околине на погону, потребан начин хлађења, заштиту заптивача од каменца оксида гвожђа и спецификацију материјала. За разлику од примена у пекарству или цементу где је извор топлоте статичан (пећ, гасница), топлота у челичани је пролазна — плоча од 1.150 степени прелази преко погона ваљакастог стола 2 до 5 секунди по пролазу, стварајући циклусе термичког шока које стандардне спецификације пужних зупчаника са континуираним излагањем не обухватају. Каменац (љуспице оксида гвожђа Fe₃O₄ на преко 800 степени) који пада са производа је истовремено абразив на високој температури и хемијски загађивач — што захтева заштићене лавиринте са којима се ниједна друга индустријска заштита од прашине не може мерити.
Где челичане користе пужне зупчанике
Ваљаоница челика садржи стотине појединачно покретаних ваљака који транспортују и позиционирају врући челик између ваљаоница, кроз станице за уклањање окалине, преко расхладних кревета и у моталице. Сваки ваљак захтева пужни погон који претвара брзину мотора (обично 1.450 о/мин) у брзину ваљка (10 до 200 о/мин у зависности од секције ваљаонице). Парови пужних зупчаника служе овој функцији смањења брзине на ваљаоним столовима, столовима за извлачење, погонима грабуља расхладних кревета и механизмима за завртње где се оријентација мотора од 90 степени уклапа у уски размак између ваљака (300 до 600 мм између центара ваљака).
Главни погони ваљаоница користе снажне спиралне или планетарне мењаче уместо парова пужних зупчаника због екстремно снажних спиралних или планетарних мењача (500 до 5.000 kW) — превеликих за парове пужних зупчаника. Али 50 до 200 појединачних погона парова пужних зупчаника по ваљаоници на ваљкастим столовима и помоћној опреми представљају већи укупан број јединица него било која друга појединачна примена у овој серији од 30 чланака.
Матрица за обраду челика на високим температурама — зона производа за спецификацију погона
Кључна разлика између топлоте челичане и других примена са високим температурама (пекара А14, цементара А25) је у томе што топлоту челичане преноси производ и она је пролазна. Плоча температуре 1.150 степени прелази преко пара пужних зупчаника ваљкастог стола 2 до 5 секунди, а затим следећа плоча стиже 60 до 120 секунди касније. Температура кућишта погона осцилује са сваким проласком плоче — расте 5 до 15 степени Целзијуса по пролазу, а затим се хлади између пролаза. Ово термичко циклирање је далеко штетније за заптивке пужних зупчаника и уље него стално повишена температура у пекарама или цементарама.
Матрица открива разлику у трошковима од 3 до 5 пута између спецификација хладне и вруће зоне — првенствено због система за хлађење (водени омотач или циркулација уља додаје 1.500 до 4.000 УСД по погону) и заштите од каменца (прстен за испирање водом додаје 200 до 500 УСД у односу на једноставан лавиринт). Млин са 120 погона ваљака може имати 30 у врућој зони, 40 у топлој зони и 50 у хладној зони — спецификација свих 120 пужних погона на нивоу вруће зоне троши приближно 120.000 УСД на непотребну опрему за хлађење на погонима хладне зоне.
Каменац од гвозденог оксида и вода за уклањање каменца под високим притиском
Камена скала као јединствени загађивач. Када врући челик дође у контакт са ваздухом, површина оксидира и формира каменца оксида гвожђа (Fe₃O₄) — тврд, крхки слој који се љушти са површине челика док пролази кроз ваљаоницу. Љуспице каменца величине од 2 до 10 мм падају са производа на температури од 600 до 1.000 степени Целзијуса на погоне ваљака испод. Овај врући каменца је истовремено пројектил високе температуре (може се истопити кроз стандардне гумене заптивке при контакту), абразив за брушење (Мосова скала 6, тврђи од цементне прашине) и хемијски загађивач (раствара се у расхладној води и формира кисели суспензијски раствор хидроксида гвожђа при pH од 3 до 5). Ниједна друга индустрија не производи загађивач који комбинује сва три механизма оштећења.
Заштита од каменца за кућишта пужних зупчаника. Погони са врућим зонама захтевају челични штит за одбијање каменца постављен изнад кућишта који пресреће падајући каменца пре него што дође у контакт са заптивкама. Штит мора бити заменљив (еродира од поновљеног удара врућег каменца) и под углом да одбија каменца од улаза у вратило. Иза штита, прстен за испирање водом континуирано пере честице каменца са лавиринтског заптивача — спречавајући накупљање које би се урезало у контактне површине заптивача.
Интеракција воде за уклањање каменца. Спрејеви за уклањање каменца под високим притиском од 150 до 200 бара уклањају каменца са површине челика пре ваљања — стварајући маглу вреле воде, паре и фрагментираних честица каменца која обавија погоне ваљкастог стола. Кућиште пужног зупчаника мора континуирано да одоли овом окружењу — стандардни системи фарбања отказују у року од 6 до 12 месеци. Кућишта са врућом зоном користе голо ливено гвожђе или цинком метализовани премаз (без боје — боја се љушти од термичког циклирања) са додатком за жртвену корозију уграђеним у дебљину зида.
Корејска ваљаоница вруће траке, која производи 3 милиона тона годишње, специфицирала је пужне парове зупчаника за 80 погона ваљака излазног стола између завршне плоче и намотавача. Излазни сто је служио топлој зони (температура производа од 600 до 850 степени Целзијуса на излазу из завршне плоче, хлађење на 500 до 650 степени на намотачу). Температура околине погона: од 80 до 110 степени Целзијуса. Оригинална спецификација је користила минерално EP уље (ISO VG 320, намењено за 90 степени Целзијуса) са стандардним FKM заптивкама и без заштите од каменца — исплатива опција од 420 америчких долара по погону. У року од 18 месеци, 22 од 80 погона је отказало — минерално уље је оксидирало у окружењу термичког циклуса, заптивке су еродирале честице каменца, а суспензија каменца је ушла у кућишта. Спецификација за замену је додала штитнике за одбијање каменца (180 УСД по комаду), прстенове за испирање водом (250 УСД по комаду), лавиринтске заптивке (замена усних заптивки, додајте 85 УСД по комаду) и синтетичко PAG уље (додајте 45 УСД по пуњењу). Укупна надоградња по погону: 560 УСД — чиме је цена по јединици повећана са 420 УСД на 980 УСД. Инспекција након надоградње у 3. години: нула кварова на свих 80 погона. Надоградња од 560 УСД на 80 погона (укупно 44.800 УСД) спречила је 22 превремена квара која су коштала приближно 35.000 УСД у замени погона плус 180.000 УСД у кашњењима у производњи због заустављања секција ваљкастог стола. Поука: спецификација минималне термичке зоне из матрице обраде мора да укључује заштиту од каменца — избор исправног уља и хлађења без решавања путање уласка каменца производи исту стопу кварова као и недовољно специфициране само термичко управљање.
Спецификације за три пара пужних зупчаника челичне фабрике
Случај 1 — Корејска ваљаоница за топлу траку: 80 погона стола за извлачење, топла зона, заштићено од каменца
Корејска ваљаоница за вруће ваљање траке (видети горе наведену белешку о инжењерингу) специфицирала је 80 парова пужних зупчаника за излазни сто између завршне плоче и намотавача. Брзина ваљака: 60 до 180 о/мин (променљиво са брзином траке). Мотор: 5,5 kW, 1.450 о/мин. Пренос: 10:1 (2-хода — самоблокирање није потребно на ваљкастим столовима; ваљци се слободно окрећу када се мотор заустави). Излазни обртни момент: 120 N·m по ваљку. Исправљена спецификација: 2-хода, модул 3, међуосно растојање 80 mm. Материјал: пуж од каљеног легираног челика, точак од фосфорне бронзе. Заштита од каменца + прстен за испирање водом + лавиринтска заптивка. Уље: синтетичко PAG ISO VG 320, циркулација уља са спољним хладњаком који се дели између група од 10 погона. Цена по погону (са заштитом): 980 УСД. Укупно за 80 погона: 78.400 УСД. Фабрика је производила траку по велепродајној цени од 90 америчких долара по тони — сваки сат застоја стола за избацивање коштао је приближно 27.000 америчких долара изгубљене производње.
Случај 2 — Јапанска ваљаоница за жичану шипку: погон трна намотавача, врућа зона, кућиште хлађено водом
Јапанска ваљка за жичану шипку је одредила парове пужних зупчаника за 4 погона трна намотача. Намотач је намотавао врућу жичану шипку (пречника 5,5 до 16 мм) у калемове на излазу из завршног блока. Температура жице на намотачу: 900 до 1.050 степени Целзијуса. Погон трна се налазио директно испод тачке намотавања — температура околине измерена на 160 до 190 степени Целзијуса током намотавања (најтоплије окружење пара пужних зупчаника у овој серији од 30 чланака). Пар пужних зупчаника: једноходни (потребно је самоблокирање да би се одржала затегнутост калема током намотавања), модул 5, међуосно растојање 125 мм, однос 30:1. Излазни обртни момент: 650 N·m (затегнутост жице × полупречник трна). Хлађење: кућиште са воденим омотачем са континуираном циркулацијом расхладне воде (кућиште се одржава на 85 степени Целзијуса упркос температури околине од 180 степени Целзијуса). Уље: PFPE перфлуороетар (називно на 250 степени Целзијуса — обезбеђује екстремну маргину за било какав прекид система хлађења). Заштита од каменца: потпуно челични поклопац који обухвата погон са завесом од прскања водом на отвору поклопца. Цена по пару пужних зупчаника са воденим омотачем: 4.200 УСД. Пуњење уљем од PFPE-а: 380 УСД. Прегледајте индустријски пужни редуктор опције за примене ваљкастих столова и намотаја у челичанима.
Случај 3 — Вијетнамска ваљка за арматуру: погон грабуља за хлађење кревета, хладна зона, стандардна спецификација
Вијетнамска ваљаоница арматуре одредила је парове пужних зупчаника за 8 погона грабуља расхладног слоја. Расхладни слој је примао готову арматуру на температури од 600 до 800 степени Целзијуса и преносио је бочно преко слоја помоћу клипних грабуља док се арматура није охладила испод 100 степени Целзијуса ради везивања. Погони грабуља су се налазили испод решетке расхладног слоја — примајући преосталу топлотну радијацију, али без директног контакта са производом. Температура околине на погону грабуља: 45 до 65 степени Целзијуса (хладна зона — арматура се охладила кроз топлу зону пре него што је достигла положај грабуља). Пар пужних зупчаника: једноходни, модул 4, међуосно растојање 100 мм, однос 40:1. Излазни обртни момент: 800 N·m (маса грабуља × трење). Хлађење: природна конвекција (адекватно на амбијенталној температури од 65 степени Целзијуса). Заштита од каменца: лавиринтско заптивање са продувком ваздухом (распуштене честице каменца падају кроз решетку расхладног слоја на погоне). Уље: минерално EP ISO VG 320. Цена по пару: 480 УСД. Укупно за 8 погона: 3.840 УСД. Случај показује да нису свим погонима челичане потребне спецификације за врућу зону — хладна зона расхладног слоја ради у условима упоредивим са стандардним индустријским окружењима, уз додатну заштиту од каменца.
Често постављана питања
П: Зашто погони ваљкастих столова у челичани користе двоходне пужне зупчанике?
Погони ваљкастих столова не захтевају самоблокирање јер ваљци могу безбедно да се слободно окрећу када се мотор заустави — врућа челична плоча се слободно креће преко ваљака који се слободно окрећу без оштећења. Спецификација са 2 покретања повећава ефикасност са 40 на 48 процената (једнократни покретач) на 65 до 72 процента (2 покретача), смањујући загревање мотора и продужавајући век трајања уља у већ врућем окружењу. Код 80 до 120 погона ваљкастих столова по ваљаоници, повећање ефикасности штеди 50 до 150 kW укупне снаге — значајно смањење оперативних трошкова са преко 6.000 сати годишње. Изузетак: погони трна намотавача и механизми за завртње морају бити једнократни за самоблокирајуће држање затезања и држање положаја, респективно.
П: По чему се циклично термички шок разликује од стационарног стања високе температуре?
Стационарна висока температура (пекара, цемент) омогућава целом склопу пужног зупчаника да достигне термичку равнотежу — све компоненте се равномерно шире. Циклус термичког шока (пролаз плоче челичане) брзо загрева горњу површину кућишта док доња остаје хладнија — стварајући температурни градијент унутар кућишта који производи диференцијално термичко ширење. Ово диференцијално ширење различито оптерећује контактне површине заптивке у сваком циклусу (врућа страна се шири и компресује заптивку, хладна страна остаје статична). Током хиљада пролаза плоче дневно, циклична компресија заптивке производи убрзани замор код стандардних гумених материјала заптивки — због чега су заптивке пара пужних зупчаника челичане лавиринтске (без контакта, без замора), а не усне заптивке (контактне, склоне замору).
П: Да ли се оштећења од каменца могу спречити без прстена за испирање водом?
У топлим и хладним зонама, прочишћавање компримованим ваздухом (0,3 до 0,5 бара) је обично довољно да спречи накупљање каменца на лавиринтском заптивачу. У врућој зони, само прочишћавање ваздухом није довољно јер се вруће честице каменца (600 до 1.000 степени Целзијуса) могу истопити у лавиринтским пролазима и стврднути се као тврда кора која блокира проток ваздуха. Прстен за испирање водом хлади честице каменца испод њихове тачке омекшавања и пере их пре него што се могу накупити. Брзина протока воде је мала — 2 до 5 литара у минути по погону — и вода се одводи кроз исте канале за сакупљање каменца испод ваљкастог стола.
П: Који интервал замене уља важи за погоне са пужним зупчаницима у челичанима?
Врућа зона: сваких 3 до 6 месеци (термичко циклирање убрзава оксидацију уља упркос синтетичком уљу). Топла зона: сваких 6 до 12 месеци. Хладна зона: сваких 12 до 18 месеци. Ови интервали претпостављају праћење анализе уља — одмах промените ако киселински број пређе 2,0 мгКОХ/г, садржај воде пређе 0,5 процената (због продора воде за уклањање каменца) или садржај гвожђа пређе 100 ппм (што указује на контаминацију каменцем или убрзано хабање зупчаника). Челичане са централизованим системима за циркулацију уља у пужним зупчаницима (један хладњак опслужује 10 до 20 погона) могу продужити интервале за 30 до 50 процената јер велика запремина уља спорије разблажује загађиваче.
П: Који је типичан век трајања пужног зупчаника у челичанима?
Уз исправну спецификацију температурне зоне и заштиту од каменца: врућа зона 3 до 5 година, топла зона 5 до 8 година, хладна зона 8 до 12 година. Век трајања челичног пужа: 6 до 15 година у свим зонама (пуж је тврђи и отпорнији на корозију од бронзаног точка). Фактор који ограничава век трајања код пужних погона у врућој зони је термички циклични замор бронзаног точка — поновљено загревање и хлађење производи микропукотине на боковима зубаца након 15.000 до 30.000 термичких циклуса. У топлим и хладним зонама, ограничење је абразивно хабање изазвано контаминацијом каменца — које се контролише одржавањем лавиринтског заптивача и прстена за испирање.
Парови пужних зупчаника у челичанима суочавају се са најекстремнијом комбинацијом термичког шока, абразивне контаминације и хемијске изложености у било којој индустријској примени. Матрица обраде на високим температурама мапира температурне зоне производа (врућа, топла, хладна) на околину погона, метод хлађења, заштиту од каменца и спецификацију мазива — омогућавајући оптимизацију по зони која спречава и недовољну спецификацију (превремени квар у врућој зони) и прекомерну спецификацију (непотребни трошкови у хладној зони). Каменац — јединствени загађивач у челичанима — захтева заштићене лавиринте са испирањем водом у врућој зони које ниједна друга индустријска заштита од прашине или честица не може да замени. Пролазни термички шок од проласка врућег производа ствара замор заптивача који спецификације за сталну температуру не решавају — лавиринтне заптивке замењују усне заптивке као обавезну конфигурацију пужних зупчаника за све инсталације парова пужних зупчаника у челичанима.
За добављаче опреме за челичане и инжењере постројења, наш инжењерски одељак класификује температурну зону производа и препоручује комплетну спецификацију погона. Стандардни каталог комплети пужних зупчаника за тешке услове рада Покривају величине челичана од 63 до 200 мм међуосног растојања са опцијама заштите од каменца. Пошаљите Спецификација погона челичане са температуром производа, делом млина, положајем погона и нивоом изложености каменцу.
Спецификација парова пужних зупчаника за ваљкасте столове челичане или опрему за обраду?
Пошаљите температуру производа, део млина, број погона, опсег брзине ваљака и ниво изложености каменцу. Класификоваћемо температурну зону и препоручити пакет за хлађење, заптивање и заштиту од каменца за сваку позицију погона.
Уредник: Cxm
