1问题描述

　　国内大部分中小高炉，没有使用氮气来保护隔离，所以星减泄漏，首先是煤气泄漏，高炉煤气纯度高，对人的危害不言而喻。再者，气密箱内灰尘较多，进入星减后经常使轴承抱死，齿轮严重磨损，导致(cause)布料动作无法顺利实现，造成高炉非正常停产检修，更换星减大约需要4～8h，对450立高炉一个小时就会造成75t左右的产量损失。由于水蒸气(简称水汽)的存在，泄漏还会造成润滑油(Lubricating oil)品乳化，使润滑失效，同样会导致减速机不能正常工作，而且造成润滑油油耗剧增。由于气密箱内压力在0.1～0.2MPa，加之轴头伸入箱体使密封难度加大的同时泄漏处理也只能在拆下减速机后实施。这样一来，对密封件的性能和可靠性以及使用周期都是严峻的挑战。
　　如何实现长周期运行是摆在我们面前的一个难题。
　　2原有密封方案
　　改造前使用的是盘根密封，两个轴头的密封结构一样，盘根密封在使用的初期一个月左右其泄漏情况是可以接受的，但是以后则越来越严重，由于密封部分在气密箱内部没有办法处理，只能带病运行或停产更换。而星减在高炉炉顶维护和更换均十分不便，况且严重影响生产的连续进行。这些问题是由盘根密封的特性决定的：首先盘根的回弹性差，只能靠压盖的压紧力提供密封力，当材料损耗或产生不可恢复的变形后，压盖的压紧力会下降甚至丧失导致泄漏。气密箱内颗粒较多也使盘根的磨损急剧，这加快了泄漏速度。即使采取措施（指针对问题的解决办法)使压盖可调也由于调节量的限制（limit）和盘根损耗无法补偿而失效。所以这种方式方法是无法满足星减长周期运行要求的。
　　3改造后的密封方案(fāng àn)
　　为解决这个问题(Emerson)，我们前后使用了多种密封件和密封结构，但效果都不理想。经我们和艾志集团联合攻关，提出了如下解决方案(fāng àn)，使问题发生了彻底的改变。
　　（1）使用四氟(fluorine)纤维填料做最外面的第一道密封，虽然它对气体的密封效果不好，但是它有着良好的防尘效果，可以将炉内灰尘阻隔在密封系统之外。
　　（2）使用AIG523复合材料油封做第二道密封，利用其良好的密封性能和承压能力作为对介质的主密封。
　　（3）使用AIG323i磁力机械油封做最后的一道防线。
　　防止小量泄漏的气体，同时阻止减速箱内介质(起决定作用的物质)外泄。
　　（4）在各级密封中间预装润滑脂，以保障在上一级密封效果理想的情况(Condition)下，后一级密封不是处于干摩擦状态，更重要的是作为密封脂配合密封件对气体进行密封。
　　（5）由于小轴端机械空间的限制（limit），我们油封的安装顺序和安装数量上略有调整：比大轴端少了两套油封，磁力油封在前而复合油封在后。
　　4方案(fāng àn)分析(Analyse)
　　针对高炉星减这个特殊的密封工况，第一个难点是用油封来对带有一定压力的气体进行密封，而且是有旋转运动的动密封状态。由于气体的穿透性和密封的困难程度要远大于对油液的密封，所以对密封件的质量和性能要求很高。再有是气体的润滑性很差，所以油封处于干摩擦状态，寿命极短，这就要求解决油封的润滑问题(Emerson)。第二个难点是介质的清洁性很差，这是密封件正常工作的大敌，因为颗粒介质会造成密封部位严重的磨损而使密封失效。有了这样的分析，我们解决问题的思路就明确了。
　　防尘问题的解决，使用传统的防尘圈等接触式密封件，寿命极短，在实际的解决问题过程中已经证明。
　　然而只有在使用四氟棒车削制作的四氟纤维填料时虽不能有效的封气，但经过长期使用却没有发现油品的颗粒污染，这使得我们最终选择它做防尘材料。
　　防尘问题解决之后，我们重点转到润滑的引入和油封的选用上。这两个问题，直接引入润滑油(Lubricating oil)是方案之一，在首钢设计院为首钢5500立高炉等设计的星减上已使用，但对中小高炉而言机械结构显得太复杂，加工难度太大。所以我们选用了预装润滑脂的方法，这个思路来源于轴承的润滑，在无污染和泄漏的情况下，润滑脂的消耗（consume)量是很小的，所以在设计时留出存脂腔，安装油封时装入适量的润滑脂是可以满足星减大修周期使用要求的，实际效果也证明(zhèng míng)了它的可行性。只是选用的润滑脂质量要高，耐高温性和耐水性以及稳定性(The stability of)都要过关，这里我们选用了美国CHESTERTON615磺基聚合脂。其综合性(integrity)能均超过其他极压脂和防水脂。
　　下来，密封件的选用是最关键的了，是我们改造成败（释义:成功或失败；指失败、用于偏义)的保障。行星齿轮减速机又称为行星减速机，伺服减速机。在减速机家族中，行星减速机以其体积小，传动效率高，减速范围广，精度高等诸多优点，而被广泛应用于伺服电机、步进电机、直流电机等传动系统中。其作用就是在保证精密传动的前提下，主要被用来降低转速增大扭矩和降低负载/电机的转动惯量比。我们对比了各种密封后选用了AIG323I和AIG5
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　　3. AIG323I磁力油封根据的是机械密封的原理，由一个动环（套在轴上和轴同步旋转）和一个静止环（装在设备压盖上相对静止）组成，两个环面接触并相对滑动，从而符合端面密封原理实现密封，其技术参数为温度160℃，压力3.3kg/cm2，线速度60m/s。硬齿面齿轮减速机为达到特别低的输出转速，可以通过两个齿轮减速机相联的方法来实现。当采用这种传动方案时，可配置电机的功率必须依赖于减速机的极限输出扭矩，而不能通过电机功率来计算减速机的输出扭矩。
　　AIG523油封是一种先进的替代传统油封的新型密封，AIG523由金属支架，两道装配O圈，进口指状弹簧(Spring)，及密封环等组成。齿轮减速电机1、R系列同轴式斜齿轮减速机结合国际技术要求制造，具有很高的科技含量2、节省空间，可靠耐用，承受过载能力高，功率可达132KW; 3、能耗低，性能优越，减速机效率高达95%以上；4、振动小，噪音低，节能高；5、选用优质锻钢材料，钢性铸铁箱体，齿轮表面经过高频热处理；6、经过精密加工，确保轴平行度和定位轴承要求，形成斜齿轮传动总成的减速机配置了各种类电机，组合成机电一体化，完全保证了产品使用质量特性。其密封环材料选用的是进口增强四氟(fluorine)，这种材料的摩擦系数非常小只有0.11，而且其导热性好，配合指状弹簧，使其包轴力更加有效。AIG523的技术参数：温度230℃，压力3kg/cm2，线速度20m/s。
　　5改造结果
　　经我们在各个客户处推广使用，平均寿命(lifetime)达一年之久（原来使用盘根填料橡胶(Rubber)油封等等各种密封件时使用周期为1～3月），有效地保证了生产的连续稳定运行，综合成本大大降低，同时减少了维护修理工作量，得到了厂家好评。