马鞍山钢铁股份有限公司第四钢轧总厂马鞍山 243000
摘 要：大型炼钢厂冶金铸造起重机通常为三班连续作业，又存在车轮啃轨现象，其车轮组又较多，车轮组发生故障的概率居高不下，然其车轮更换困难，一直是设备维修的一大难点。文中对冶金铸造起重机车轮故障进行研究，提出了处理方案，并经测试，使用效果良好。
关键词：冶金铸造起重机、车轮故障；啃轨；原因分析
0 引言
备发生故障后在检修更换过程中，施工安全、人员组织、更换方案上都存在一定的困难，尤其是大车行走机构的由于480/100 t 冶金铸造起重机( 以下简称铸造起车轮组发生故障后，组织更换时间较长，严重影响企业重机) 体积大，单体部件质量大，且处于高空位置，设内部炉前的铁水调运，甚至造成铁水铸铁，经济损失较大。
1 车轮发生故障原因剖析
铸造起重机采取四梁六轨双小车结构，主小车、大车运行机构采用四角独立驱动，其车轮全部采用车轮组形式，由车轮平衡架与桥架连接，副小车采用集中驱动形式，七台行车共计364 个车轮，行车大车轮出现故障的频率较高，经常影响生产造成转炉停炉和连铸机断浇，针对该现象，对大车轮故障进行了原因剖析
1.1 车轮轮缘磨损超标，轮缘碎裂翻边
车轮啃轨，导致车轮轮缘与轨道侧面发生切削，造成车轮轮缘几个月磨损超过50%，达到报废标准，不及时更换将会造成车轮轮缘被挤压变形、崩断，则车轮可能爬上轨面，造成脱轨的危险甚至造成大车掉道。
1）常见的车轮啃轨是由于车轮偏斜偏差、车轮直线性偏差、车轮对角线偏差和车轮跨距偏差造成的，通过现场实际测量，发现有关该四种原因的部分不存在问题。
2）由于传动系统的偏差造成的啃轨，啃轨的特点是启动或停车时车体扭摆，这种情况多数是由于零件磨损所形成的误差，如减速器、联轴器齿轮磨损，轴键松动，应根据现场实际情况分析不是导致故障的原因。
3）由于轨道的安装缺陷造成的啃轨，其主要原因为轨道直线性偏差，轨距偏差，相对标高偏差。这种啃轨现象往往发生在固定的地段，但是每次对啃轨地段调整后，一段时间后又出现啃轨现象，后经专业测量队伍在轨道承重梁上固定位置做好标记，利用全厂停产检修期间，每半年进行一次测量，统计分析近年的轨道测量的数据，发现轨道梁在行车通过时有明显的位移现象，且测量数据表明轨道的高低差始终在发生变化，这一现象导致行车大车轮啃轨严重，频繁更换大车轮，不利于生产。这也是导致车轮啃轨的主要原因，是车轮轮缘快速磨损的根本原因。
1.2 轴承失效，造成车轮故障
480/100t 行车车轮的轴承采用SKF 进口轴承，通过对现场损坏车轮的数据统计，发现行车加料跨长期吊运钢水的承重侧车轮轴承故障概率明显较高，且长期在转炉上方运行，车轮本体温度较高，润滑条件不佳，是导致轴承运行不畅，轴承保持架碎裂，轴承失效的主要原因。
车轮轴端部锁紧螺栓松动，轴承发生轴向窜动，且螺栓与轴承箱端盖摩擦，车轮体温度升高，润滑油脂失效，且磨削的金属粉尘进入润滑脂中，滚珠磨损加剧，也是造成轴承失效的次要原因。
1.3 车轮轮毂发生表面剥落和开裂
现场还有极少数的车轮会出现轮毂表面剥落甚至车轮开裂的现象，通过对损坏的车轮进行硬度检测，材质化验及金相分析，寻找故障发生的原因。通过硬度仪检测车轮，满足车轮制造的硬度要求。利用直读光谱仪对车轮面的化学成分进行分析，结果如表1 所示，该车轮材质为42CrMo。
通过金相组织分析（见图1），取样抛光，经3%硝酸酒精腐蚀后，金相组织为马氏体+ 铁素体（白色），该类型组织为热处理时加热不足，铁素体没有完全分解。综合可得，车轮面材质取样结果符合图纸要求，车轮硬度检测符合图纸要求。车轮面取样金相分析，判断为该车轮淬火后铁素体没有完全溶解，根据铁素体硬度低、强度低的特性，车轮在使用时，在行车轨道伸缩节位置力作用于铁素体组织上，出现局部的凹陷，反复碾压导致车轮表面裂纹（或小坑）的产生，最终扩展并形成剥落，另车轮在制造过程中表面内部质量可能存在缺陷（如气泡），也会导致车轮在长期重载使用过程中车轮裂化的加剧。
图 1 金相分析
2 降低车轮故障发生的措施
2.1 通过加装涂油器，降低车轮磨损
通过加装轨道涂油器（见图2），降低车轮与轨道的磨损，减少车轮磨损消耗量。通过恒压弹性曲臂，使涂油轮始终保持恒定压力与轨道侧面接触，即使在起重机运行中发生横向振动，左右涂油器亦能钳住轨道，不会发生脱离与受力不均。随着起重机的运行，涂油轮进行运转从而对轨道实施涂油，此时涂油轮的运转同时驱动油泵，油泵始终保持恒定的油量输出，起重机运行停止中，油泵也由于涂油轮停转，停止送油。
图 2 轨道涂油器
涂油器使用后，车轮和轨道之间始终有少量的稀油进行润滑，降低了摩擦，车轮因磨损超标更换的比例大幅下降。
2.2 降低轴承失效频次，降低车轮故障
对车轮轴的锁紧螺栓进行改进（见图3），将三个锁紧螺栓端部开孔，用铁丝将螺栓固定在一起，通过该方法，极大的降低螺栓松动造成轴承实效情况的发生频次。
图 3 锁紧螺栓改进
加料跨运行的480/100t 行车，因为长期在转炉上方作业，车轮本体温度较高，为防止车轮润滑脂被烤干，采用高温润滑脂对车轮进行润滑，并利用大中修停产检修时间对大车轮进行定期补油，保持车轮的良好润滑，进一步提升了轴承的使用寿命。
2.3 改善轨道伸缩缝，降低对车轮轮毂的冲击载荷
通过现场对轨道伸缩缝的改进，采用重轨斜型防错位伸缩补偿接头（见图4）取代凸型伸缩缝接头，新型轨道伸缩缝其搭接切面为与轨道纵向中线呈30°斜型，根部和尖部设计成垂直轨道中线的平面，加工采用线切割方法加工一次成型，热影响区极小，对轨道结晶结构无影响，并且斜型头部互交，形成完整的轨道踏面，车轮碾过平稳过渡，无贯通的横向沟槽，无夹板凹陷，因此无噪音、无振动，大大降低了载荷冲击，大车轮在轨道上运行始终保持平稳状态。
图 4 轨道伸缩缝
3 车轮故障应急处理方案
通过以上的措施可以减少车轮故障的发生，但是车轮故障发生后，更换难度较高，更换一组车轮通常需要钳工10 人左右，检修工时2-5 h，且在成组更换大车轮时，车轮组拆卸完毕后，需要沿轨道水平方向推出，此过程存在一定的安全隐患，必须多人并使用手拉葫芦相互配合，注意力高度集中，尤其在生产节奏快，抢检修时间的情况下，容易发生安全事故。另外在更换东西两端三个一组的车轮的中间车轮时，需要提前拆除外面一组车轮后，才能更换该车轮组，大大增加了抢修时间，该类突发故障很容易造成转炉停炉及连铸机断浇，对生产影响极大。
所以在故障发生后，通过优化行车车轮组故障处理方案，降低了设备故障对生产的影响至关重要。当480/100 行车大车车轮组出现故障时，在故障轮下方插入一个带坡度的楔形块，故障车轮缓慢通过停止在楔形块上，同一平衡台下方的另一组车轮铰接部分的缝隙增大，在该处插入一根10 cm 厚度钢条( 见图5)，完成后行车大车反方向运行，使故障车轮离开楔形块，钢条承载压力后，故障车轮组在平衡台车杠杆的作用下被轻微抬起，从而使故障车轮组在受较小重载甚至是空载的情况下运转，延长行车正常作业的时间。同时向生产管控提出申请，调整生产计划，协调检修时间，做好一切准备工作后，尽快将故障车轮进行更换，保证设备的稳定运行。
图 5 临时处理措施
4 结语
在设备安装阶段一定要保证安装精度，才能从根本上防止啃轨造成的车轮故障，当故障发生后，准确判断引发故障的原因是关键，然后有针对性的提出解决方案，才能降低设备的故障率，保证设备的正常运行，对影响较大的设备故障，应根据现场实际情况，实施合理的临时处理方案，以提高设备的可开动率，保证生产的顺利进行。
参考文献
[1] 万力 . 起重机械安装使用维修检验手册 [M]. 北京：冶金工业出版社，2000.
[2] GB3811—2008 起重机设计规范 [S]. 北京：中国标准出版社，2008.
[3] 赵国君 , 吴锡忠编．通用桥式和门式起重机的使用与维修[M]．大连：大连起重机器厂，1984．
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