浅析管式皮带机输送高炉水渣存在问题及整改措施

浅析管式皮带机输送高炉水渣存在问题及整改措施

黄勇章

柳州钢铁（集团）有限公司广西柳州市545002

摘要：管式皮带在用于输送高炉水渣的过程中遇到问题，需对这些问题进行分析然后进行技术整改，本文介绍了存在问题和有关整改措施。

关键词：管式皮带机分析整改

一、概况

柳钢输送高炉水渣的管状皮带机全水平度为1438米，是柳钢首条用于输送高炉水冲炉渣的管带机，作为一条高炉生产的辅助运输设备，管带机需24小时持续开启，管带机在这样的工况下应用在全国也是首例，因此在使用过程中会出现了许多问题。投产2年多，设备和皮带已经进入老化周期，运行工况每况愈下，开始频发因磨损和老化等原因造成的皮带断裂，减速机崩齿等事故。因此需要对管带机进行技术和工艺上的改造为正常运行创造良好的条件。管带机示意图如图1所示

图1

二、存在问题

1.皮带接头断裂。

2.改向辊筒面和托辊磨损十分严重。

3.皮带在阴雨天时出现打滑现象。

三、原因分析及整改方案

1.1皮带接头断裂的原因分析

1.1.1皮带及其接头腐蚀：热接硫化皮带的非工作面是薄弱面，常有硫化不彻底的现象，由此可造成覆盖在帆布接口表面的橡胶被磨损后，露出帆布接头。因工况环境是带水的，水逐渐渗入接头。由此可造成两方面危害：

未彻底硫化的部位胶水脱胶，接头翻口。

接头帆布受腐蚀失去韧性。

皮带边缘磨损露出帆布层后，水通过帆布层逐渐渗入皮带中部，由此皮带帆布从边缘逐渐向中部腐蚀，整条皮带失去韧性。以上三个情况都可造成皮带因承受不住张紧力而断裂。

1.1.2受拉力过大：造成受力过大的原因有两个方面

皮带包口不成管状，这大大的增加了皮带运行时与约束滚筒的阻力。

损坏的约束滚筒未能及时更换，滚筒不转造成皮带运行时的摩擦力增加。

以上两个原因均会引起胶带摩擦力不断发生无规律的变化，而随时会改变力学方向和力学性质，势必造成胶带运行不稳定，从而使胶带接头断裂（接头强度仅是皮带强度60%，因此最易断裂）、皮带跑偏扭转等现象，对电机、减速机也产生很大的冲击和破坏，今年所发生的减速机齿轮断齿现象就是管带机无规律的冲击造成的轮齿疲劳所引发的。

1.1.3皮带磨损及老化：皮带运行了2年半，皮带边缘磨损，边缘磨损后，造成皮带包口的重叠面积减少，不能很好压住内包口，由此皮带包口成U形或反包。因为是露天工况和带水环境，皮带表面经日晒雨淋，使表层的橡胶失去韧性，变脆，整条皮带的弹性下降，由此可造成纵向张力不够，在无托辊承受的地方胶带容易出现下垂现象，皮带行经六边形托辊时需经反复压缩成管，下垂再成管的过程，摩擦力成级数的形式激增；胶带疲劳使用后，其横向张力降低，以致在管状部位产生与其周边六个托辊接触点

由线接触变成了面接触，甚至达到托辊长度的1/2～2/3，这样摩擦力势必成级数的形式激增，严重影响了胶带、托辊使用寿命，激增的摩擦力也是造成皮带被撕裂的原因。

1.2防止皮带断裂整改方案

①接皮带队伍改进接头工艺，保证皮带非工作面接头硫化质量，不能留有创面；接头两侧的皮带边缘硫化彻底，不能出现分层现象。检查并及时修复有缺陷的皮带接头

②加强设备点检，对损坏约束滚筒的及时更换，减小运行摩擦力，同时也避免因滚筒断裂后造成的皮带刮边。

③.皮带使用三年的时间了，皮带磨损和老化现象已经很严重，90%以上的皮带两侧边都已经磨掉了橡胶层。而激增的运行阻力使电流增大，直至变频机跳闸死机。该管带已不能满足正常生产，需更换皮带，对胶带重新选型，采用4层芯的EP300×（5+3）胶带为宜。

2.1辊筒面和托辊磨损严重的原因分析

2.1.1水渣输送通廊管式皮带运输的物料是高炉的水冲渣，水渣是以硅酸钙与硅铝酸钙为主的熔融物，经水淬冷成粒而成，水渣组织蓬松但质地坚硬锋利。这些水渣在运输过程中会析出水分，这使得水渣粘附在带水的皮带工作面上，在管带机机头部位没有彻底的清除工作面上水渣，将水渣带入管带机回程皮带，造成与皮带工作面接触的改向辊筒面严重磨损；在回程途中因水分的流失，水渣失去粘附力会沿途洒落，造成回程托辊严重磨损。3.1.2原设计在管带机驱动辊筒下使用的高分子刮渣器效果有限，对粘附在皮带上的渣不能彻底刮除。

2.2辊筒面和托辊磨损严重的整改措施

2.2.1在主驱动辊筒下方安装两个橡胶刮渣器，刮除大部分的水渣；在副驱动辊筒的爬升段部位安装水洗装置，冲洗剩余的水渣。

2.2.2通过水冲洗皮带工作面的方式清除残余水渣的方式对水资源的浪费很大，为了节约水支援，需对冲洗用水进行循环利用。在管带机机头附近建立沉渣池和蓄水池，把经过滤的冲洗用水通过水泵再次用于冲洗皮带。

2.2.3使用陶瓷包胶的辊筒，该陶瓷胶板采用陶瓷颗粒附着在胶板上，陶瓷颗粒特别耐磨，普通胶板在水渣输送通廊管带机的使用寿命一般不超过3个月而同等工况下陶瓷胶板能够保证5年以上的使用寿命。

3.1皮带在阴雨天时出现打滑的原因分析

3.1.1驱动辊筒的胶面沟槽磨损严重，摩擦系数降低造成打滑。

3.1.2阴雨天气下，辊筒与潮湿的皮带间摩擦系数骤然下降。根据欧拉公式可知，皮带不打滑的条件是Sm≦Soeμa，驱动辊筒的最大牵引力伟F=Sm-So=So（eμa-1），当包角一定（一般为190°）.摩擦系数μ为从0.45降到0.3时，欧拉系数eμa从4.44减小到2.7.由此可见最大牵引力的降幅是非常明显的。

3.1.3皮带张紧力过小，造成皮带打滑。

3.2皮带在阴雨天时出现打滑的解决方案

3.2.1驱动辊筒胶面沟槽磨损严重时，可用打磨机磨深其沟槽，以增大摩擦系数。如果仍出现打滑现象，则减少物料的投放，减少管带的运载能力。

3.2.2根据图74辊筒摩擦系数数据显示

图4

普通的菱形橡胶板在干燥条件下摩擦系数在0.4-0.45之间，在泥泞的潮湿的条件下摩擦系数瞬间降至0.22-0.3之间，由此可见驱动能力下降非常明显。但在同等条件下，陶瓷包胶的摩擦系数在潮湿的泥泞条件下仍有0.45-0.55，高于在干燥条件下的普通菱形胶板。因此使用陶瓷包胶辊筒能够有效的克服阴雨天气对生产的影响。

3.2.3水渣输送通廊管式皮带在无雨的天气中没有出现过皮带打滑的现象，仅在阴雨天时发生打滑。在张紧力不变的情况下发生打滑，说明是皮带与滚筒间的摩擦系数降低。虽然通过增大张紧力的方式能够提升摩擦系数，但也同时提升了管带机的断带风险，因此不建议采用增加张紧力的方式提高滚筒和皮带间的摩擦系数。

四、结语

以上是在管带机生产运行和日常维护过程中进行的一些工作成果总结，所涉及的管带机运行中所有的因素并不都能够考虑周全，因此以上的整改意见还需经设备的设计，制造厂商和设计院进行进一步的论证可行性。

五、参考文献

[1].王鹰.《连续输送机械设计手册》北京中国铁道出版

[2].王鹰，孟文俊.《封闭性带式输送机国内外现状与发展》中国机械工业出版社

[3].孟文俊.《圆管带式输送机的设计要点》.起重运输机械

[4].曹文生《管状带式皮带机在我厂的应用和探讨》

[5].张志威《管状带式胶带的理论研究》

[6].李剑锋《起重运输机械》