（鲅鱼圈钢铁分公司炼铁部）

一、概述
炼铁高炉炉顶水冷齿轮箱是高炉炉顶布料的核心设备，由行星减速机（上部齿轮箱）和水冷齿轮箱（传动齿轮箱）两部分组成。通过倾动电机和旋转电机的驱动可带动布料溜槽进行独立的旋转动作和倾动以及两种动作的若干种组合，从而实现炉料在炉内的螺旋布料、环形布料、定点布料和扇形布料等布料方式。
二、加强型水冷齿轮箱结构及工作原理
水冷传动齿轮箱的结构原理图（如图一、图二所示）

水冷传动齿轮箱由行星差动结构、水冷传动齿轮箱本体、倾动减速机三大部件组成。
上部齿轮箱把合在水冷传动齿轮箱壳体的上面，它带有两个电机（旋转电机和倾动电机），布料溜槽运动的动力就来自上部齿轮箱。上部齿轮箱输出端两个小齿轮与水冷传动齿轮箱本体内的两个大回转轴承啮合，两个大回转轴承的内圈与齿轮箱壳体固定，外圈可转动。齿轮箱内部所有旋转体均把合在上回转轴承的外圈上。在下回转轴承的下部把合有一大齿圈，大齿圈与下回转轴承的外圈成为一体。
倾动减速机装在水冷传动齿轮箱里面的旋转底盘上，倾动减速机上的小齿轮与大齿圈啮合，倾动减速机的终端是悬挂溜槽的倾动轴。
旋转电机和倾动电机可分别或同时将运动和动力通过上部齿轮箱传至水冷传动齿轮箱本体内的两个大回转轴承。
当旋转电机动作而倾动电机制动时，上部齿轮箱行星差动结构使得上下回转轴承作同一速度的转动，上回转轴承带动整个齿轮箱内部的旋转体作旋转运动，布料溜槽随之旋转。大齿圈与倾动减速机上面的小齿轮之间无相对转动，这样溜槽便只有旋转而无倾动。
当倾动电机动作而旋转电机制动时，上回转轴承不动，下回转轴承通过大齿圈带动倾动减速机上的小齿轮，倾动减速机便有了运动和动力的输入，通过其内部一组蜗轮蜗杆带动倾动轴转动，从而驱使布料溜槽改变倾角。
当两个电机同时动作时，由于行星差动原理，使得上下回转轴承有速度差，这样也使得大齿圈与小齿轮之间有相对运动，从而驱使布料溜槽在旋转的同时倾动。
1、水冷齿轮箱倾动电流高
*原因分析：
（1）倾动减速机倾动轴、铜套磨损造成倾动电流高。其主要原因：润滑不良，主要是润滑油泵损坏（泵芯磨损、密封损坏、碟簧损坏等）或润滑管路堵塞（油脂高温凝结或杂物进入等），造成润滑油无法进入，这也是倾动轴、铜套磨损的主要原因，从下图轴表面无润滑脂而形成的磨损沟痕。

（2）旋转底盘受烘烤变形（炉顶高温烘烤及齿轮箱底部耐火材料脱落），造成倾动轴孔不处在同一轴线上，倾动时2根倾动轴动作不一致, 造成倾动电流高，严重时可造成倾动减速机损坏。

（3）上部减速机涡轮、蜗杆磨损或两侧轴承损坏（油泵故障，使稀油无法进入蜗杆腔内，造成润滑不良）；倾动减速机涡轮、蜗杆磨损，或轴承损坏（未定期更换油脂、装配不良、旋转底盘变形造成齿轮啮合不好、螺栓松动等）。

（4）其他外部机械原因（如减速机螺栓松动，造成减速机联带倾动轴摆动）及电气故障。
*解决方法：
（1）更换倾动减速机（现场更换倾动减速机）
（2）更换水冷齿轮箱
（3）更换电气故障元件
（4）处理其他故障点
2、水冷齿轮箱旋转电流高
*原因分析：

（1）旋转底盘高温形变（炉顶高温烘烤及齿轮箱底部耐火材料脱落），造成旋转时出现干涉现象。
（2）旋转底盘处迷宫密封损坏，造成旋转时卡阻。
（3）电机故障（如电机闸故障）。
（4）上部减速机故障。
（5）联轴器损坏。
（6）电气元件故障。
*解决方法：
（1）降低炉顶中心温度，控制旋转底盘变形量维持生产，待齿轮箱下线后处理。
（2）定修时更换迷宫密封。
（3）更换电机或调整电机闸。
（4）上部减速机减速机。

（5）更换联轴器。

（6）更换电气故障元件。
*原因分析：
（1）上部减速机倾动涡轮、蜗杆磨损、轴承损坏油泵故障，使稀油无法进入蜗杆腔内，造成润滑不良。
（2）齿轮箱一段轴、二段轴轴承损坏。

（3）齿轮箱内部齿轮磨损（齿轮油油位过、装配不良）低。

（4）实心轴、空心轴密封垫漏油（密封垫磨损、密封紧固螺栓未定期紧固）。
*解决方法：
（1）更换上部齿轮箱。

（2）拧紧、更换实心轴、空心轴密封。
3、齿轮箱漏水

*原因分析
（1）内部冷却水管堵塞，造成上部水槽水位过高，两根溢流管排水能力不足，Z终冷却水从上部水槽溢出而进入高炉。

（2）回水管堵塞（杂物堆积），造成回水不畅使下部水槽水位过高，使冷缺水从齿轮箱内部溢出。

（3）冷却水管法兰连接处密封损坏，造成破损密封堵塞水管路及密封法兰处漏水。

（4）冷却水管由于腐蚀或高温烘烤、氧化、或外部破坏力造成水管破损（鲅鱼圈1#、2#高炉水管均出现过腐蚀、烧损情况）。

*解决方法：
（1）利用定修排查水管堵塞情况，并可用压缩空气、疏通机对堵塞管道进行通透。

（2）利用定修拆卸排水管将管道内堵塞无清除，如果堵塞物无法清理干净，可增加排水管，以提高排水能力（现鲅鱼圈两座高炉均已增设排水管）。

（3）定期对管道进行酸洗，提高冷却水流量。

（4）对冷却水管破损部位进行修补，如破损严重无法焊补，可将此管道盲死，待更换水冷齿轮箱时更换水冷板。

三、加强型水冷齿轮箱的维护保养

引言：结合炼铁高炉近些年对下线水冷齿轮箱的解体检修，分析其失效原因，其中由高炉炉顶中心温度持续偏高（炉顶中心温度大于700 ℃，峰值高于1000 ℃---鲅鱼圈4000m³级高炉的“发展中心”操作制度所形成的特殊煤气流分布）引发的旋转底盘高温形变、润滑不良、水冷系统故障原因引起的占85％以上。所以针对上述方面原因鲅鱼圈炼铁部现对齿轮箱采取以下防护措施，以延长齿轮箱的使用寿命。
1、齿轮箱温度控制措施
（1）高炉操作人员控制炉顶温度在200℃以下，炉顶打水应处于自动状态，保证齿轮箱低于50℃（每天炉顶高温不允许超过3次，每次低于10分钟）。

（2）氮气罐及管道设置遮阳棚、网，Z大限度降低氮气温度（鲅鱼圈两座高炉在氮气罐上设置遮阳网，可降低氮气温度5℃）。

（3）增加水冷罐排污次数（排污时间由原来2小时改为40分钟），排污水量：水冷罐水位由0.9米降至0.6米，保证冷却水入水温度控制在25℃以下。

（4）根据齿轮箱温度调节氮气流量，使齿轮箱温度低于50℃。

（5）氮气供能单位系统保证氮气压力大于0.45MPa。

（6）增加冷却水的换热能力（增加换热面积），Z大限度降低冷却水温度。

（7）点检人员日常使用测温枪测量齿轮箱壳体表面温度，确认其与齿轮箱测温电偶显示温度一致。
2、定期防护措施

（1）采用齿轮箱底部喷涂技术，并且缩短炉顶齿轮箱底部喷涂的间隔时间，由原下线喷涂改为在线喷涂，避免因齿轮箱底部正对炉内中心，工作条件恶劣，长时间受炉顶高温煤气流冲刷、烘烤，造成齿轮箱底部保温耐材脱落致使旋转支撑体受高温变形，迷宫密封板形变问题。尤其是在高炉操作中“ 出管道”或者炉顶温度超过230℃时，由于热负荷过大，齿轮箱底部水冷系统不能及时带走过多热量，造成旋转支撑体及迷宫密封板变形，致使运行过程中有干涉现象，导致电机电流增大，严重时电流尖峰甚至造成电气保护开关动作，电机停转，齿轮箱停止工作。
（2）缩短炉顶齿轮箱水冷管道酸洗次数，由原1.5次/年改为1次/年，保证齿轮箱的冷却水冷却能力在16m³/m以上，以满足正常生产时齿轮箱冷却需求。
（3）每0.5年对齿轮箱下水槽进行清洗，同时对下水槽出水口进行清洗。
3、齿轮箱润滑系统定期点检维护

齿轮箱润滑分为两部分：旋转齿轮润滑系统、倾动齿轮润滑系统
旋转齿轮润滑系统：旋转齿轮润滑系统为自动甘油润滑，其通过安装在传动齿轮上的4个甘油分配器向27个单独的甘油润滑点（旋转轴承旋转环11个甘油润滑点、倾动轴承旋转环11个甘油润滑点、星型齿轮3个甘油润滑点、旋转环2个甘油润滑点）提供甘油，频率为45分钟。
倾动齿轮润滑系统：为内装甘油泵的自动甘油润滑，每台倾动齿轮配有2个干邮箱（每个甘油箱容积2.4L），甘油润滑布料溜槽倾动轴铜套轴承，扇形齿段及相关小齿轮，共8个润滑点，频率为50批料打油1次。
（1）按点检周期检查润滑分配器指针换向情况，及指针报警信号是否正常。

（2）定修拆开各润滑油管出油口是否出油。

（3）定修手动操作自动润滑泵连续供油，确认润滑分配器换向情况。

（4）定修检查甘油箱油位情况，并做好记录，确认倾动齿轮润滑系统正常工作。定修倾动齿轮润滑系统润滑泵运行情况，并根据实际给油量进行适当调整，并记录好打油角度。

（5）定修倾动齿轮润滑系统润滑泵运行情况，并根据实际给油量进行适当调整，并记录好打油角度。

四、效果评价

通过对水冷齿轮箱进行上述针对性的维护与保养，鲅鱼圈高炉水冷齿轮箱的使用寿命显著提高，对比鞍钢本部水冷齿轮箱使用寿命提高3年，鲅鱼圈炼铁部水冷齿轮箱的使用寿命已达6年以上，可见其维护与保养成效显著。