转炉氧枪减速机高速轴断裂失效诊断

李爱军 徐兆春 张文全 王 军

(马钢第一钢轧总厂 安徽马鞍山 243000)

1 概况

2010年2月马钢第一钢轧总厂2#120 t转炉氧枪卷扬减速机在使用过程中发生高速轴断裂事故。为查明该轴失效原因，我们与技术中心检验技术研究所对断裂的减速机轴进行相关检验分析及诊断。

该减速机于2001年安装使用，至今已使用9年，减速机型号为JZQ750型圆柱齿轮减速机，驱动电机65 KW，该高速轴为45#钢锻件，经过调质处理，要求轴硬度HB228-HB250，其它制造流程及详细热处理工艺不明。

2 宏观观察

对所委托的减速机断裂轴进行宏观形貌观察，在轴表面有一条宽18 mm、深5 mm的键槽，该键槽末端由长方形过渡到半圆形，减速机轴的断裂部位位于此过渡区域，同时该轴在断裂处左端具有一定锥度，右端为Φ60的圆柱体，断裂部位位于变截面处，见图1，两断裂面可良好匹配，断口表面覆盖大量铁锈，断口总体比较平坦，有擦伤痕迹，可看到疲劳源、扩展区及最终瞬断区三个区域。在断口面上的细小贝纹线以键槽底部右侧尖角处为圆心向周围扩散，可判断此处为裂纹源，进一步观察可发现该处较为光滑，呈细晶状，有塑性变形痕迹。裂纹扩展区可观察到以疲劳源为中心向四周推进的细小贝纹线，在靠近瞬断区贝纹线由密变疏，表明随着疲劳裂纹的扩展，裂纹扩展速率不断提高，从而形成疲劳裂纹加速扩展区。最终瞬断区面积较小，出现剪切唇，其原始断口形貌已经完全被破坏，但仍可判断为塑性断裂，据此可以认为该轴在使用过程中载荷较低，具有旋转疲劳断裂的特征，属于低应力高周疲劳断裂，并可判断该轴是沿逆时针方向旋转的。……