【论文】废旧热轧滑轮改环锻滑轮的方法

废旧热轧滑轮改环锻滑轮的方法
苏州港口集团太仓鑫海港口开发有限公司 张 浩
摘要:分析了门机臂架系统改向滑轮失效的机理,介绍了一种将废旧热轧滑轮改造成环锻滑轮的方法,通 过改造,使滑轮恢复甚至提高技术性能,延长了使用寿命,取得了一定的效益。
关键词:滑轮;钢丝绳;环锻滑轮;技术改造;节约资源;焊接
A method to change worn out hot rolling pulley into ring rolling pulley
Taicang Xinhai Port development Co ltd. , Suzhou Port Group Zhang Hao
Abstract: This paper analyzes the failure mechanism of the guidance pulley in jib system of the portal crane, and introduces a method to change worn out hot rolling pulley into ring rolling pulley. By improving it, the worn out pulley is recovered even more in its technical performance, and prolonged its service life. The benefit is obtained.
Key words : pulley; steel wire rope; ring rolling pulley ; technology improvement; saving resource; weld

目前,国内大型起重机滑轮多选用热轧滑轮,该 类型滑轮具备重量轻、使用寿命长、工艺简单、绳槽 表面光滑、结构合理,外形美观等优点。而随着港机 装备技术水平及港口设备维护要求的不断提升, “环锻滑轮”逐步推广应用。采用通过环锻成型的 U型厚壁绳槽与滑轮腹板焊接,通过机加工、热处理 等生产工艺,使“环锻滑轮”在整体重量略有增大的 情况下,使得滑轮壁厚较热轧滑轮提高2-3倍。该 滑轮工艺先进,制造精度高,整体寿命为一般热轧滑 轮寿命的2倍以上,其缺点是工艺复杂,制造成本 高。
1公司滑轮使用现状
我公司现有2个泊位,年吞吐量为2 200万t, 门机平均利用率常年保持在70%左右,如果门机滑 轮突然失效,不仅会使起升机构无法正常工作,影响 大轮装卸作业效率,导致船泊滞港,而且可能引发较 为严重的安全事故。
通过长期的滑轮绳槽壁厚状态监测记录和滑轮 磨损失效趋势分析,发现由于象鼻梁头部承受较大 的交变载荷,该部位滑轮寿命较短,按公司门机利用 率来计算,其平均寿命为3年,结合门机操作量来计 算约为300万t。在滑轮接近失效前,通常会进行更 换,在公司缺乏大型吊装设备配合的情况下,更换该 部位滑轮至少需要5人连续作业12 h,而换下的旧 滑轮由于失去使用价值,一般都作废品处理。
公司在2011年引进试用了新型的环锻滑轮,滑轮绳槽原有壁厚26 mm,据近期的状态监测数据统 计,目前绳槽壁厚最低部位仍有23 mm,使用2年 来,除滑轮绳槽底部正常磨损外,其他部位技术性能 指标正常,完全能够满足使用要求。
2 改造方案及其实施
2.1方案论证
通过对更换下的滑轮进行分析发现,如果能将 废旧滑轮改造成环锻滑轮并再次投入使用,一方面 不仅能够降低公司滑轮消耗,降低门机维护成本,直 接减少门机寿命周期费用;另一方面可将旧滑轮进 行二次利用,减少资源浪费;还可以有效降低滑轮更 换频率,减少门机维修停机时间。
公司目前大部分门机所配备的滑轮为热轧滑 轮,它的主要生产工艺流程见图lo
图1热轧滑轮工艺流程图


先将钢板下料,制作成圆形滑轮毛胚,再将毛胚 在热轧床上通过高温火焰对外圆进行加热,并在轮 边加热到一定温度后,使用与绳槽尺寸匹配的滚压 轮通过逐步调整压轮进给量将滑轮绳槽轧出,期间 通过多次加热与水冷完成绳槽表面淬火处理,绳槽 成型后焊接轮毂,最后用车床切削余量,完成整个制作过程。
相对于热轧滑轮的一次成型,环锻滑轮生产制 作需要轮毂、腹板和绳槽分开加工,工艺流程⑴见 图2。
图2环锻滑轮生产工艺流程图


先将钢板下料,制作成圆形毛胚,再将毛胚焊接 轮毂,同时环锻绳槽,并将环锻成形的绳槽与滑轮腹 板进行焊接,再用车床加工达到滑轮尺寸要求,最后 进行热处理。环锻过程采用数字编程控制,实现自 动化,整套工序由环锻机的自动操作和控制完成,既 保证了所需要的加工精度,又在最大程度上提升了 材料的力学性能。
从滑轮失效机理分析:滑轮工作时长期承受动 载荷,绳槽和钢丝绳构成一对摩擦副,在一般情况 下,损坏报废主要是由于绳槽过量磨损引起的。滑 轮磨损后U型槽底部总体上呈圆弧形,就钢丝绳和 绳槽槽底接触的工作过程来看,绳槽受到多重磨损 的共同作用:与钢丝绳反复挤压引起的疲劳,反复滑 移造成的磨粒磨损、微动磨损及氧化磨损,粘着磨损 等。根据实验观察和微观分析⑵,其中的主导因素 是绳槽表面的疲劳磨损。滑轮在连续转动过程中先 生成的压痕不断被后生成的压痕所覆盖。这种反复 的塑性变形一方面产生了冷作硬化效果,强化了滑 轮绳槽表面的抗压强度,另一方面又导致材料塑性 的劣变,使表面逐步产生裂纹、损伤和剥落。
我公司滑轮的失效形式也基本如此,除滑轮绳 槽磨损外,其他部位的技术性能及参数基本不变。 参考环锻滑轮生产过程分析,将这些已磨损的热轧 滑轮改成环锻滑轮具备实施的可能性。
2.2 实施过程
通过查阅环锻滑轮资料,参照现用热轧滑轮的 主要尺寸及相关技术要求,自行设计并加工了滑轮 绳槽(见图3)。
滑轮在焊接前,通过查询确认废旧热轧滑轮材 质为35#钢,优先选择焊接性较为接近的45#钢,通 过环锻工艺加工使绳槽成型。先用车床将旧滑轮沿 绳槽底部割除,同时环锻成型滑轮绳槽部分并调质, 将加工后的旧滑轮打坡口并与环锻绳槽焊牢,再用 车床进行校准、粗车绳槽。在滑轮校平、点焊牢固后
图3环锻滑轮图纸


进行深度焊接,焊接工艺完成后再按图纸要求进行 精车,最后进行热处理。制作过程中的主要技术要 点为35#钢和45#钢两组件的焊接工艺,施焊过程 为:滑轮焊接处采用双边X型坡口,并且对焊接区 域开45。坡口。焊前对两侧焊缝进行预热,预热温 度在150无以上,采用手工电弧焊(SMAW),根据 《不同钢号相焊推荐选用焊接材料表》,优先选用碱 性焊条 J507(E5015)o
J507 (E5015)低氢焊条具有良好的力学性能和 抗裂性能,熔敷效率较高,在焊接前焊条需经200 ~ 300Y烘干,采用多层多道焊时要严格控制好电流及 层间温度,焊接过程中做好层间清理,反面在焊接前 需进行打磨,使焊接部位露出金属本色。焊接层间 温度不低于预热温度或标准(JGJ81 -2002)规定的 最低温度20Y,焊接时应采用短弧以减少气孔的出 现,焊后将滑轮加温到350 -400^,然后保温,让滑 轮缓冷,以减少裂纹的产生。
3 结语
经过一段时间的试用和现场观察,改造后的滑 轮转动灵活,各主要技术性能指标均达到预期。改 造后象鼻梁头部滑轮消耗费用大幅减少,同时减少 了滑轮更换工作量和维修时间,降低了安全风险。
参考文献
[1] 张俊营.滑轮热轧工艺研究及滑轮热轧机设计[D]. 重庆:重庆大学,2010:7-8.
[2] 陈海荣.SECT-61T-8113型岸边集装箱起重机主起 升滑轮磨损失效研究[D].上海:华东理工大学, 2011:58 -60.

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