引言

我公司6 m顶装焦炉2^#推焦车推焦杆使用近7年。在实际操作中，2^#推焦车推焦杆前后段对接焊缝开裂、推焦头多处开裂、推焦杆下部踏面磨损严重，齿条齿腹磨损严重，推焦杆上挠超标严重，以上数据均超过检修规程要求数据，推焦杆无法按照技术要求进行调整，并且推焦杆存在振动大和倾斜问题，这不仅会影响推焦的效率和质量，还可能对设备本身和焦炉碳化室炉墙造成损害。根据推焦车推焦杆图纸和现场实践经验，对该推焦车推焦杆使用情况进行综合分析。

一、推焦车推焦杆介绍

我公司6 m顶装焦炉推焦车推焦杆如图1所示主要由以下部分组成：推焦头、前段杆身、后段杆身、滑履装置、齿条、主动齿轮等组成。总长30.240 m，总重约30 t。

图1焦炉推焦车推焦杆示意图

二、2^#推焦车推焦杆存在的问题

1、2^#推焦车推焦杆前后段对接焊缝开裂

原设计推焦杆前段杆身和后段杆身连接采用4根定位销固定后，对接焊接方式固定。如图2所示2^#推焦车推焦杆前后段对接焊缝全部开裂。多次采用不同焊条焊接，比如506焊条，A102焊条等，后期均又开裂。

图2 2^#推焦车推焦杆前段杆身和后段杆身连接现场图

2、2^#推焦车推焦杆下踏面两侧磨损形成不均匀沟槽

如图3所示推焦杆下踏面两侧磨损形成沟槽，测量磨损量超过10 mm，且不均匀。推焦杆在前进过程中存在倾斜，为了保证推焦杆的垂直度，相应调整双拖轮不平衡，补偿磨损量。

图3 2^#推焦车推焦杆下踏面现场图

3、2^#推焦车推焦杆推焦头结构出现严重的开裂、破损现象。

如图4所示推焦杆推焦头的板面出现横向和纵向裂纹，横向裂纹两条。一条位于中部，长度约235 mm；另一条位于顶部，长度约65 mm。纵向裂纹位于下部，长度约115 mm。同时板面整体磨损约5 mm左右。

图4 2^#推焦车推焦杆推焦头板面现场图

4、2^#推焦车推焦杆齿条的齿腹磨损严重

如图5所示推焦杆顶部的齿条均存在磨损问题，局部齿腹磨损量达到原设计厚度的50 %。

图5 2^#推焦车推焦杆顶部齿条现场图

5、2^#推焦杆本体挠度出现多点弯曲，直线度偏差过大，对推焦精度和稳定性产生影响。经现场测量数据分析，如图6所示挠度和测量旁弯值如下：推焦杆旁弯4 mm，符合6 mm以内的标准；推焦杆上挠29 mm，超出6 mm以内的标准。

图5 2^#推焦车推焦杆挠度和旁弯数据分析图

三、针对2^#推焦车推焦杆现状问题的原因分析

1、推焦杆本体部分焊缝开裂分析

推焦杆前后段对接焊缝开裂、推焦头多处开裂，受多种因素共同作用导致，比如母材组织结构不均匀；制作时焊接存在缺陷；焊接预热或后热处理不当；使用过程中承受高温、高压、冲击等复杂载荷，且工作环境中大量粉尘、腐蚀性气体，加速焊缝的损坏；长期在高温低温交变环境下工作，热胀冷缩在焊缝处产生额外的热应力，低温使焊缝韧性下降，发生了脆性开裂。经过多年使用，推焦杆母材的组织结构和性能可能发生变化，影响了焊缝和母材的结合强度，导致补焊后容量开裂。    

2、推焦杆下部踏面磨损严重分析

推焦杆下部踏面两侧与辊轮摩擦磨损严重，且不均匀，受多种因素共同作用所致，比如推焦杆受高温低温交变环境影响塌腰和上挠变形，下踏面受力不均，加速磨损；推焦过程中，推焦杆各部位受力变化，下踏面承受较大压力和摩擦力，长期作用下磨损加剧；推焦杆的两侧挡轮轴承损坏，起不到调节作用，致使推焦杆倾斜，使下踏面磨损不均；推焦杆下踏面的材质耐磨性和耐高温性较差，在长期的高温和摩擦作用下，磨损严重；推焦杆下踏面的材质经过长时间使用，材料老化，性能下降，磨损加剧。

3、齿条齿腹磨损严重分析

因主动齿轮和推焦杆齿条啮合装配精度有误差，后期使用因振动偏移，调整不及时，会使主动齿轮和推焦杆齿条的齿面间隙过大或过小，导致齿轮接触不良。间隙过大，会产生冲击载荷，使齿面磨损加剧；间隙过小，齿面间的摩擦力增大，也会加快磨损；而且齿轮与齿条的轴线不平行，会使齿面接触不良，造成局部磨损严重。推焦杆在启动和运行过程中来回冲击，使齿条受到冲击、撞击，产生接头变形等问题。

4、推焦杆振动问题分析

（1）推焦传动因素

推焦杆在前进和后退过程中的振动频率主要取决于推焦杆运行时滑履的移动速度、支撑状况、推焦杆的断面几何形状等。从推焦杆的设计理论上讲，主动齿轮与齿条的不平稳的啮合振动频率要低于推焦杆自身振动频率，这样即使振动也是正常的。但是由于推焦杆在冷热交变的环境中移动变形的影响，使主动齿轮和齿条不能正常啮合时，这种正常的振动频率会被放大。当与推焦杆自身的振动频率相同时，就会发生严重的共振现象。经研究分析，推焦杆的振动基本来源于推焦杆上部齿条和主动齿轮齿条的啮合不均匀造成。

从实际的使用情况看，推焦杆振动多产生在4个典型状态，即滑履刚进碳化室、滑履处于炭化室中间、推焦结束回程以及接近退出碳化室时。其原因是：滑履刚进碳化室，推焦杆被顶起，齿轮啮合间隙变小产生振动；滑履在炭化室中间时推焦杆塌腰变形过大，使杆身的上凸段进入齿轮啮合，齿轮啮合间隙变小产生振动；推焦回程时由于杆身外伸最多，滑履压力最大，主动齿轮与齿条的反向冲击产生振动；接近出炉时是因为滑履高度问题使齿轮齿条啮合间隙过小产生振动。

（2）工作环境因素

推焦杆长期在高温低温交变环境下工作，如炭化室温度约1000 ℃，极易产生热变形，塌腰和上拱交替变化；退出炭化室后，局部接触外界冷空气急剧降温，也会导致局部变形。推焦杆在启动至炉前认定位置、进入碳化室内压缩焦饼、焦饼压缩到最大值、推焦完成作业、推焦杆回程之间来回冲击，推焦杆上部齿条和主动齿轮齿条来回受到冲击、撞击，产生接头变形、铆钉拉长、齿条磨损、齿条上翘等情况，造成推焦杆下挠、旁弯等问题。

（3）推焦杆维保不周

1）推焦杆的支撑辊轮、滑靴板等部件长期使用后会出现磨损。辊轮磨损会使其直径变小，滑靴板磨损会导致与碳化室底之间的间隙增大，无法提供足够均匀的支撑力，从而使推焦杆在运行中出现下沉；

推焦杆的各个连接部位，如定位销、锚固钉、螺栓、钢结构变形或开裂等，会使推焦杆的整体结构稳定性下降，在重力和推焦力的作用下，容易发生下沉现象；在推焦过程中，如果焦饼的结焦情况不均匀，会使推焦杆受到的阻力分布不均。当某一侧或局部的阻力过大时，推焦杆可能会因受力失衡而出现下沉。

2）当推焦杆下沉，检修未及时调整辊轮高度，会造成推焦杆上部齿条和主动齿条的啮合间隙变大。间隙大导致齿轮在啮合时，轮齿间的冲击载荷增大，会产生较大的撞击，从而引发振动。齿轮系统存在固有频率，啮合间隙变大可能使激励频率接近推焦杆自身的固有频率，从而引发共振，导致振动加剧。

3）当推焦杆下沉，检修未及时调整滑履高度。当滑履进入碳化室的一瞬间，会造成推焦杆上部齿条和主动齿条的啮合间隙突然变小。间隙过小会导致齿轮啮合齿面间的摩擦力增大，这会引起齿面磨损加剧，同时产生大量热量，导致齿轮变形，进而使振动加剧。过小的间隙会使齿轮在啮合过程中承受额外的挤压力，导致齿轮的变形和应力增加，这种异常的受力状态会引发振动。

4）滑履下部滑靴板磨损未及时通过滑履内设施的六方偏心调整块、调整垫板等来调节滑履高度。推焦杆在工作中极易磨损滑靴板，由原制造的δ=70 mm厚磨损至δ=20 mm左右。在滑靴板磨损过程中，若缺乏周期检修调整。滑靴板磨损会导致推焦杆与炭化室底面的相对位置发生变化，使推焦杆不能保持水平。滑靴板磨损不均匀或过度磨损，会使推焦杆在推焦过程中产生振动。

（4）炉体膨胀对推焦杆的影响

原设计滑靴板底部距离碳化室地面存在30 mm间隙，为的是补偿推焦杆变形，保护碳化室底部，适应生产工艺变化预设的缓冲空间，但多年使用，受炉体膨胀影响，此间隙现在很小，所以出现更换新滑靴板后，在推焦过程中滑靴板几乎紧贴碳化室底部运行，加大了摩擦力，引起推焦杆振动加剧。

（5）推焦杆返签后容易振动

推焦车返签时，在外界冷空气中变冷了很长时间。推焦杆的推焦头重量较大，由高温慢慢冷却至低温，容易导致推焦头下垂、推焦杆中前部上挠，与支撑混轮出现间隙，实际生产中仅前部辊轮和后端辊轮承受支撑。当冷却状态的推焦杆出前几炉时，实际起支撑作用的辊轮和滑履承担更大的支撑力，会导致滑履与碳化室底部的摩擦阻力增大许多倍，最终致使推焦阻力的增加。当推焦杆使用一段时间后，推焦杆温度升高（约300 ℃），根据推焦杆的设计看出，推焦杆箱体上盖板加齿条有159 mm厚，推焦杆箱体下盖板仅有60 mm后。下盖板在受热时变形较大，推焦杆上部变形较小，从而出现推焦杆中间向塌腰的变形现象，理论上便抵消了推焦杆上挠的变形影响，使推焦杆变直，滑履与碳化室底部的摩擦力减小，推焦阻力减小，振动就随之减弱。故能解释为什么推焦杆返签后，推焦前几炉振动剧烈的原因。

（6）推焦杆安装质量不合格

1）主动齿轮装置安装时，机座标高有误差，造成推焦杆前双托轮与主动齿轮和推焦杆齿条的齿面产生接触误差，齿轮接触不良，齿面局部磨损加剧。推焦杆齿条与主动齿轮副中心距偏差、齿侧间隙降低，啮合质量降低，会造成推焦杆振动、跑偏、齿条断裂等。

2）推焦杆水平度和垂直度偏差，水平度偏差保持在6 mm以内，垂直度偏差保持在3 mm以内，旁弯偏差保持在6 mm以内。在推焦杆使用过程中需定期测量推焦杆的各项参数，出现偏差及时调整，若超过各参数范围，推焦杆的变形变成不可逆形式。

3）推焦杆前后对接焊缝不合格，定位销安装不合格，存在移位、滑动、脱落等问题。这些结构问题，很容易造成推焦杆运行是振动。

三、新推焦杆更换后的维护

1、新推焦杆现场组装配合技术参数

根据原厂家指导意见和现场实际经验，推焦车推焦杆现场组装后的各部位技术参数如表1所示。

表1 推焦车推焦杆组装后的各部位技术参数

焊接工艺要求：

采用手工电弧焊接或者CO2焊接

焊接参数：手工电弧焊，焊条：采用j506或j507

电流：直径φ3.2，焊接电流90~120A

      直径φ4，焊接电流120~160A

Co2焊，焊丝ER50-6 直径φ1.2，电流200~300A，电压28~32V

2、周期检测维护

1）定期清理推焦杆表面的焦炭粉尘、焦油等杂物，防止其堆积影响推焦杆的性能和外观，保持现设置的专用清扫设施完好，保证压缩空气持续供应。

2）清理推焦杆与滑靴板接触部位的杂质，确保两者之间的滑动顺畅，避免杂质进入导致磨损加剧。

3）日常检查推焦杆的钢结构有无变形、裂纹、螺栓松动等情况，重点关注杆体与连接部位；检查推焦杆头部的耐磨板磨损情况，耐磨板磨损严重会影响推焦效果；确认推焦杆的驱动装置、传动部件（如侧挡轮、轴承、联轴器、齿轮等）是否正常，检查其润滑情况和磨损程度。如发现问题应及时修复或更换，以免影响推焦作业安全。

4）在更换滑靴板时（平均周期2-3个月），检测推焦杆的下沉、挠度和旁弯等参数是否合格，如发现问题及时调整修复。检测主动齿轮齿条和推焦杆上部齿条的间隙，顶间隙保持12mm-14mm，侧间隙保持3.5mm-4mm，若出现偏差，及时调整前双拖轮使间隙符合要求，后根据前双拖轮标高，调整后辊轮的标高，使得6组辊轮保持同一水平面。

5）设备点检人员需定期检查滑靴板的磨损情况和推焦杆的运行状态，滑靴板磨损会影响推焦杆的运行稳定性，一般当磨损量超过一定值时，需要调整滑履高度或更换滑靴板，同时，检查滑靴板的固定螺栓是否松动，如有松动需及时拧紧。调整滑履高度可使推焦杆保持原始位置的标高进行水平移动，避免因推焦杆倾斜而影响推焦效果，减少对炭化室炉墙和推焦杆本身的损害。

6）推焦车轨道调整垫高20mm，使得推焦车整体提高20mm，有利于加大滑靴底板和碳化室地面间隙，推焦车推焦杆的运行会更加平稳。

7）按照点检周期， 定期对推焦杆的各润滑点进行润滑，一般包括驱动装置的轴承、齿轮等。使用合适的润滑剂，确保润滑效果，减少摩擦和磨损。

8）日常检查维护推焦杆的电气控制系统，包括电机、电缆、限位开关等设备，确保其接线牢固，无漏电、短路等故障。清洁电气设备表面的灰尘和油污，防止其影响设备散热和绝缘性能。定期对电气系统进行绝缘测试，保证其安全可靠运行。  

四、结论

推焦车推焦杆在使用过程中存在很多问题，多数表现为振动大问题，长期振动，又会引起推焦杆系统各部件的焊缝开裂、螺栓松动、磨损严重等问题。虽然推焦杆振动的形成原因很多，但经过综合分析，主要来源是主动齿轮和齿条的不均匀啮合造成。围绕啮合间隙这个主要问题，精心维护，规范调整，定期保养，就能够解决推焦杆振动问题，保证推焦杆稳定运行。

参考文献

[1]初宏坤，宋宏伟.推焦杆振动原因分析及解决办法[J].燃料与化工，2012,(第43卷.第3期)

[2]张哲，郝玉霞.推焦车推焦杆振动分析[J].冶金设备，2010,(总第179期)

作者简介：武伟 1986.1.12 男 河北唐山 汉 本科 化工工程师 唐山中润煤化工有限公司 研究方向:化工工艺，设备维修及技改