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摘要：本文针对于美国摩根“8+4”轧机轧制高速线材，在轧制大规格线材时，存在精轧机、预精轧道次空过情况，所以我们需要既能停用轧机电机，又能避免润滑油内进水，通过对设备密封结构原理的研究分析，提出在外滑环上加装特制的静密封环，能够避免氧化铁在双唇密封唇边下方堆积，防止在双唇密封圈处进水和老化，保证了冷却水不进入润滑油污染油液，从而能够实现停用相对应轧制架次电机，进而减少耗电量，大大降低了生产成本。
关键词：停用电机、静密封环、密封结构、进水、耗电量
1、课题背景
线材五厂采用的是美国摩根“8+4”轧机轧制高速线材，即8架φ230精轧机组和4架（2xφ230+2xφ150）减定径机组，全线共30个轧制道次。当轧制φ14.5mm-φ26mm规格线材时，19-26架精轧机组均处于空载状态，在生产过程中仅需要安装空过导管，来料直接从15-16架轧机进入到27-30架减定径机组轧出成品。此外，在轧制φ12mm-φ26mm规格时17-18架轧机均空载；所以我们准备在精轧机各道次均为空载状态时，停用精轧机电机，可以减少精轧机电机耗电量，降低生产成本；
2、现状描述
当直接停用电机时，氧化铁皮就会在轧机的外滑环与双唇密封之间的狭小空间产生堆积，并与冷却水一起从密封面间微小的缝隙进入到轧机内的润滑油内，污染油液，加剧设备机件间的磨损，威胁设备运行安全，并增加了滤芯的消耗。故为了使得轧机的冷却水和氧化铁皮等杂质不进入稀油站内污染润滑油，保障轧机设备运行安全，电机仍要启动进行低速运转，使得轧机的双唇密封圈与滑环形成良好接触避免进水。这样将存在以下三种弊端：1）电机做无用功，造成电能的浪费；2）辊箱的双唇密封仍与滑环接触，产生了不必要的磨损，使用寿命降低；3）双唇密封的频繁更换，延长了停机检修时间并增加了员工的工作量，因此，针对现有技术中存在的问题，迫切的需要一种新的技术方案来解决上述技术问题。
3、可行性分析
3.1辊箱设备密封结构原理分析
根据设备密封结构原理（如图1所示）进行研究分析，如下所示：
1）内外滑环安装在轧辊轴上，且安装时相互紧贴；内滑环由轴肩支撑，外滑环由辊环（非空过）或空过保护帽（空过）压紧；
2）双唇密封圈安装在偏心盘上，八字板与偏心盘是相对固定的；
3）双唇密封圈内外滑环的内表面相接触受到预紧力，产生压应力；
4）电机停用前：在轧制过程中，双唇密封圈、偏心盘、八字板保持静止状态，而内外滑环随着主轴高速同步旋转；电机停用后则全部保持静止状态；
综上所述：辊箱空过时，电机停用，双唇密封圈与内外滑环之间就没有相对运动，磨损量变少，双唇密封圈用量将变少。
图1 轧机密封结构原理图
3.2辊箱设备进水分析
通过对辊箱设备进水情况进行分析，如下所示：
1）辊箱空过时，没有辊环将外滑环压紧，使其没有向下的力使外滑环紧贴偏心盘，外滑环与偏心盘之间间隙过大，高压冷却水将进入辊箱里，并且将氧化铁等杂物一同带入；
2）辊箱空过时，在日常维护过程中存在外滑环磨损、保护帽变形，外滑环与空过保护帽之间存在间隙，高压冷却水从间隙处进入辊箱内；
3）日常轧制过程中，双唇密封圈唇边磨损不均匀，造成双唇密封圈与滑环之间密封不到位，导致冷却水、氧化铁进入辊箱内；
综上所述：辊箱空过时，电机停用，冷却水及氧化铁皮容易进入辊箱内，需要相对应的措施进行改善处理；
4、制定对策并实施
通过以上对辊箱设备密封结构原理及辊箱设备进水分析，我们提出在外滑环上加装特制的静密封环，如图2所示，密封环的外径尺寸略大于外滑环，并在上、下平面上装配O型密封圈，上平面与空过保护帽接触，下平面与八字板的上表面贴合，从而可将双唇密封圈与外界的冷却水和氧化铁皮等杂物完全隔离开来，保证了冷却水不进入稀油内；
图2 静密封环
5、检查效果
在轧制φ12mm及以上线材需要轧机空过时，通知电工将相应架次的电机停用，将静密封环安装在外滑环上，拆卸都比较方便，基本无额外的工作量产生。通过6个月的跟踪监测，自从安装静密封环后，润滑油内无进冷却水和氧化铁现象，保证了油品质量；同时，通过安装静密封环前后空过架次双唇密封圈更换数量表得出（见表一），安装静密封环前空过架次平均每月更换双唇数量约为29只，安装静密封环后平均每月更换水封数量约为12只，降低了空过架次双唇密封圈的消耗量，延长了双唇密封的约2.5倍使用寿命，在线更换双唇密封圈所需检修时间明显减少，同时也减少了员工工作量，最终我们通过安装静密封环，停用了电机，降低了电机电量消耗；
表一
6、经济效益测算
6.1电机耗电量
（1）19-26架精轧机组：电机功率7000KW，电压3150V，功率因素为1.0，精轧机空载运行时，电机的电流约190A，每小时耗电量约1037KWh，按照全年轧制φ14mm以上规格线材全年的过钢时间6000小时计算，全年耗电量约622万KWh；
（2）17-18架预精轧组：电机功率1845KW，电压690V，功率因素为0.923，预精轧空载运行时，电机的电流约330A，每小时耗电量约364KWh，按照全年轧制φ12mm以上规格线材全年的过钢时间8000小时计算，全年耗电量约291万KWh；
综上所述，通过安装静密封环后，在预精轧17-18架以及精轧机19-26架空载时，停用电机，每年可节约的总电量约为913万KWh；
6.2双唇密封圈耗用及更换检修时间
表二
（1）安装静密封环前每年耗用：29*12*300≈10.4万元
（2）安装静密封环后每年耗用：12*12*300≈4.3万元
（3）安装静密封环后每年节约的检修时间：（29-12）*0.4*12=81.6h
综上所述：安装静密封环后，每年降低空过架次辊箱双唇密封圈维护费用6.1万元；每年减少更换双唇密封圈检修时间81.6h；
7、结束语
通过实践证明，我们通过在外滑环上加装特制的静密封环，能够保证在停用轧机电机的情况下，避免冷却水及氧化铁进入润滑油，保证了轧制正常，实现了停用相对应轧制架次电机，进而减少耗电量及双唇密封圈使用量，大大降低了生产成本，给公司带来了一定的经济效益，为公司转型升级的工作迈出坚实的一步。
参考文献：
[1]高速线材轧机装备技术 房世兴-冶金工业出版社 1997
[2]轧钢机械设备 刘宝珩-冶金工业出版社 2004
论文作者:卞云蕾,范志慧,向勇
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/6/14
标签：轧机论文; 双唇论文; 密封圈论文; 电机论文; 冷却水论文; 耗电量论文; 线材论文; 《基层建设》2018年第9期论文;