延长铁水罐及钢包耳轴使用寿命的制作方法

郑蕾

（莱芜钢铁集团有限公司 检修中心，山东 莱芜 271104）

0 引言

钢包、铁水罐属盛钢类产品，是钢铁生产如企业炼钢厂、炼铁厂等热线生产所用的装载、运输钢水和铁水的设备。耳轴是起吊钢包（铁水罐）的部件，承载着整个钢包和钢水的重量并且在高温下作业，因此耳轴是整个钢包构造中的关键部件，它直接影响着整套设备的安全。在生产实践中，钢包经常因为钢水飞溅、吊钩撞击、频繁接触、挤压对耳轴造成磨损，影响耳轴的使用寿命，其更换困难且成本较高，导致整个钢包的大修，带来很大的经济损失。我们在制作钢包耳轴过程中采取了一系列的工艺措施，可以在保证耳轴的使用性能的前提下，延长其使用寿命。

1 耳轴材质选用

钢包（铁水罐）耳轴承重量大，需要较高的安全性；耳轴与包体之间有一定量的焊接，需要具备较好的焊接性能；钢包工作环境恶劣，处于高温作业。基于以上几点考虑，耳轴一般情况下由锻制而成，材料可选用35CrMo 合金结构钢，该材料具有很高的静力强度、冲击韧性及抗疲劳极限，淬透性比40Cr 高，高温下有高的蠕变强度与持久强度，长期工作温度可达500℃。该材质热强度较高，淬透性较好，在520℃以下有较好的热强性，无回火脆性，焊接性相当好，形成冷裂的倾向很小，可切削性极好。锻造后，精加工前应该做调质处理，处理过后其硬度在220～260 HBW 之间，其综合性能满足生产需求。

2 耳轴的结构

耳轴的制作首先应考虑安全因素，其次由于大批量的使用，还需考虑其经济适用性。鉴于此，我们对目前国内盛钢容器的耳轴结构形式进行结构分析。大多数采用耳轴块为铸件，耳轴为锻件，耳轴与耳轴块焊接，耳轴块与钢包体焊接。该结构的优点是耳轴为小型锻件，易加工。耳轴块为铸钢件，成本低。缺点是耳轴与耳轴块之间为过盈配合才能够达到安全使用的效果，此装配工艺较难控制。该结构适用于各种类型的盛钢类容器。

3 耳轴耐磨套

由于耳轴的使用寿命直接影响钢包（铁水罐）的使用寿命，耳轴的更换也非常不易，所以在耳轴上增加耐磨套可以有效防止因钢水飞溅、吊钩撞击、磨损等原因损坏钢包耳轴。在以往的生产当中轴端挡板圆环形，与耳轴一般采用焊接形式连接。此结构简单易实施，但焊接应力对耳轴本体有所伤害，且耳轴耐磨套无法进行更换。为达到上述目的，设计了一种延长钢包耳轴使用寿命的轴端挡板组合装置（如图1 所示）。

该装置包括第一轴端挡板、第二轴端挡板和轴套。在耳轴上加工两处长槽，定位轴端挡板，防止轴端挡板转动。

将原来圆环形轴端挡板改为以下结构：第一轴端挡板和第二轴端挡板。第一轴端挡板和第二轴端挡板之间通过螺栓固定，相对固定于耳轴端部的卡槽上。第一轴端挡板和第二轴端挡板相同，均成Ω 形。如此便将轴端挡板分成两半，通过螺栓连接轴端挡板，在保证定位尺寸的基础上实现其功能，不转动，方便制作、拆卸、更换（图2、3 中 尺 寸a、b、c 相对应）。

轴端挡板与耳轴之间为间隙配合，方便拆装。轴端挡板不与耳轴进行焊接，避免了此处焊接应力对耳轴本体的伤害。

图1 轴端挡板组合装置结构简图

图2 耳轴

图3 轴端挡板

4 耳轴的对装

耳轴与耳轴块装配时，从设计理论上一般要求过盈配合。装入时多采用火焰加热的方式进行热装。但由于耳轴块壁厚较大，镗制孔加热不均匀，热胀效果不好。且火焰加热本身对局部材质形成一定的破坏，会损害其原有的机械性能。所以经过分析，设计了一种新型耳轴装配方法——冷却收缩法。设计一个密闭的冷却箱体，箱体周围用保温材料保护，工作时，打开上盖，将耳轴放置于箱体内，倒入液态氮，直至没过耳轴整体。经多次实验证明，每冷却10 min，轴径可缩减0.5 mm。耳轴由于冷却收缩，直至尺寸缩减至装配的理想状态。待耳轴装入后放置几小时，待耳轴温度恢复常温状态后再进行焊接等后续工序。

5 结语

经我公司跟踪调研已生产的钢包、铁水罐，耳轴的制作工艺改进、附加耐磨套以后，其使用寿命至少延长3 倍以上，并且耐磨套本身制作成本较低，加工制作也较方便。

本制作方法是一种改变耳轴磨损、改变耳轴轴端挡板连接形式的新型冷却收缩装配方法。解决了钢包（铁水罐）耳轴因无轴套保护易损坏，使用普通轴套更换困难、轴端挡板焊接应力对耳轴本体的伤害，热装耳轴对耳轴材质的伤害等问题，从而延长了耳轴的使用寿命。它的特点是效率高、结构简单、更换方便、制造方便，可广泛应用于此类冶金设备的制作。