侯方羊，胡志辉

（中冶南方（新余）冷轧新材料技术有限公司，江西新余 338000）

环形炉进出料小车故障分析及改进

侯方羊，胡志辉

（中冶南方（新余）冷轧新材料技术有限公司，江西新余 338000）

某热轧无缝钢管机组环形炉进出料小车故障频率高，严重制约生产。经过长期跟踪观察与故障统计分析出故障频率高发的主要原因，并提出了针对性的改进措施。通过实施改造后，提高了设备的可靠性，故障频率大大降低。

环形炉；变频器；齿轮齿条

0 引言

ϕ133热轧无缝钢管机组主要由环形炉、穿孔机、延伸机、高压水除磷、定径机、冷床及精整检验机组组成。环形炉是热轧无缝钢管机组的一个关键设备，环形炉的进出料是由进料小车和出料小车控制。进料是由进料小车通过钳口将剪切符合尺寸的坯料夹紧后送入环形炉内；出料是由出料小车运行至环形炉内，通过钳口将加热符合轧制工艺要求温度的坯料送至出料辊道上。经过穿孔机穿孔，延伸机精轧，高压水除磷，然后经过定径机减径圆整后形成壁厚及管径符合工艺要求的成品管。由于该机组生产效率较高，环形炉进出料小车运行频繁，故障率较高。通过对环形炉故障的分析，原因有：一是进出料小车到位时，刹车后由于惯性，进出料小车轮子在轨道上打滑，导致轨道磨损严重，更换频繁；二是由于电机速度不可调，输出速度较快，刹车惯性大。

1 改造前的情况

图1 车轮轨道装配示意图

环形炉进出料小车改造前如图1，133环形炉进出料小车是采用普通的轮式驱动，在钢轨上运行。小车运行时遇到限位制动停车，滑行距离不一致，导致无法使用自动控制操作。随着运行次数的增加，逐渐加剧小车起制动的困难，在生产过程中，环形炉铺料时管坯无法准确定位，经常撞击炉内衬，对环形炉也造成伤害。因每加、出一次料就必须运行两次（来回），按每天平均800支产量计算，小车必须运行1 600次，频繁起动运行。环形炉进出料小车经常出现的故障有传动齿轮损坏、传动轴轴承座螺丝松动、电机烧坏、小车来回限位失效、轨道磨损等设备故障，严重影响生产。

2 故障原因分析

通过三年来的现场维修经验及对环形炉进出料小车运动原理的了解，对环形炉常发故障导致的原因有了清晰的认识。导致传动齿轮经常失效的原因主要是冲击载荷，进出料小车每次带负荷制动时都会滑移，且滑移的距离比没带负荷时要长，这就对传动齿轮造成很大冲击。由于传动齿轮不是在中间位置，因此传递到传动轴两侧的轴承上的力大小也不一致，导致轴承座螺丝也经常松动，车轮也容易掉落。通过实地观察发现引起轨道磨损严重的原因主要也是制动后小车不能立即停止，由于惯性大而在轨道上滑移，每个来回在轨道的两头分别滑移两次，三个月左右轨道就需要更换。由于进出料小车在前进或后退带负荷不一致，导致车轮在轨道上滑移距离不同，并且会在滑移段产生凹型，对小车的来回限位的调整也带来困难。由于小车在轨道上打滑，且运动频繁所以电机的机械抱闸经常卡死损坏电机[2]。

3 改进措施

从环形炉进出料小车故障原因的分析中可以看出要想减少故障，提高进出料小车的可靠性，必须杜绝小车车轮与轨道间的打滑现象及降低小车的冲击载荷。本着减少故障、降低生产成本、提高小车的控制能力的目的，提出改造方案，增加车轮与钢轨之间的摩擦力，解决车轮打滑问题。为了降低投资费用，减少改造时间，提出将进出料小车主动轴和被动轴加长，在车轮旁加装一个齿轮，同时在进出料小车车轮运行的轨道旁加装一组直齿条，齿轮通过车轮驱动装置与车轮同步在各自的运行轨迹上运行的解决方案，如图2[1-2]。

图2 齿轮齿条装配示意图

进出料小车的传动装置是由电机和减速机组成的，减速机速比是固定的，电机速度不可调。为了降低环形炉进出料小车运行速度，减少冲击载荷，加装变频器的方案改造时间最短、投资最少，而且是最好的方法。安装变频器后，同时可以撤消机械抱闸制动，将原来异步电动机直接起动改为变频起制动。设定3 s启动时间、3 s制动时间，从而使小车平稳启动，并且起到了电流保护的作用，大大减少启动和制动冲击，保障了进出料小车上电器线路接触良好，减少烧电机事故及频繁的调整限位的故障。该方案只是加装了台变频器，就可以取消原来故障率高的机械抱闸系统，而且该变频器还起到了节电、保护电机、完善自动控制的功能。

4 结束语

通过对环形炉进出料小车加装齿轮齿条及变频改造后，环形炉进出料小车至今未发生过任何故障（已使用一年半）。很好地解决了环形炉进出料小车的缺陷，大大降低了故障率，减轻了维修人员的工作强度，同时提高生产节奏，降低了燃气消耗，节约了能源，取得了较好的经济效益。

［1］濮良贵，纪明刚.机械设计：第八版［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［2］孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理：第七版［M］.北京：高等教育出版社，2006.

Failure Analysis and Improvement of the Annular Furnace Feeding and Out Cart

HOU Fang-yang，HU Zhi-hui
（WISDRI（Xinyu）Cold Rolled New Material Technology Co.，Ltd.，Xinyu338000，China）

A hot rolling seamless steel tube plant of annular furnace discharging fault frequency is high，seriously affecting the production.Through the observation and statistical analysis of failure of long-term tracking of the main reasons for the failure of high frequency，and put forward the corresponding improvement measures.Through the implementation of transformation，improve the reliability of the equipment，greatly reduce the failure frequency.

circular furnace；inverter；gear rack

TG333

A

1009－9492(2015)10－0125－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.10.032

侯方羊，男，1986年生，陕西周至人，大学本科，助理工程师。研究领域：机械设计制造及自动化。

(编辑：王智圣)

2015－04－07