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        高爐布料溜槽襯板固定方式探討

        2014-11-06 06:16:12蘭大偉孟翠娥
        冶金設(shè)備 2014年3期
        關(guān)鍵詞:襯板壓板布料

        蘭大偉 孟翠娥

        (秦皇島秦冶重工有限公司 河北秦皇島066318)

        在高爐煉鐵中,高爐無(wú)料鐘爐頂設(shè)備中布料溜槽的作用是將各種爐料(燒結(jié)礦、塊礦、球團(tuán)、焦炭、焦丁)按預(yù)先制定的布料方式布到高爐爐喉內(nèi),2600m3級(jí)高爐,布料溜槽每天的過(guò)料量達(dá)1.5萬(wàn)t,爐料下落時(shí)對(duì)布料溜槽的沖擊和磨損使得溜槽襯板磨穿、脫落,嚴(yán)重影響了布料溜槽的壽命,直接影響高爐生產(chǎn)。

        1 常見(jiàn)布料溜槽的破壞形式

        布料溜槽的破壞形式有:①襯板碎裂,見(jiàn)圖1;②襯板脫落,溜槽本體磨穿,見(jiàn)圖2;③襯板磨穿,見(jiàn)圖3;④溜槽燒損,見(jiàn)圖4;⑤料流沖刷使壓板磨損、壓板脫落,而使溜槽襯板變形伸向一邊,見(jiàn)圖5、6。

        襯板的耐磨性和抗沖擊性是布料溜槽長(zhǎng)壽命的保證。經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐發(fā)現(xiàn),在保證了溜槽襯板以上性能的前提下,襯板與布料溜槽本體的固定方式是制約溜槽壽命的關(guān)鍵。

        圖2 溜槽襯板脫落且本體磨穿

        圖3 溜槽襯板局部磨穿

        圖4 溜槽整體燒損

        圖5 溜槽壓板脫落

        圖6 襯板向一側(cè)伸出

        2 目前布料溜槽襯板的固定方式

        通常的設(shè)計(jì)中,采用壓板和緊固件將襯板固定在溜槽本體上,見(jiàn)圖7,壓板與襯板之間預(yù)留膨脹縫2~3mm。

        圖7 襯板通常固定方式

        優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單易行。

        缺點(diǎn):布料溜槽在高爐運(yùn)行時(shí),隨著爐頂溫度升高,溜槽本體和襯板發(fā)生熱漲,但熱漲后變形不一致,緊固螺栓受剪切損壞,壓板脫落,導(dǎo)致襯板下落,溜槽本體很快磨穿。

        受剪切原因:各塊襯板之間有間隙,在落料時(shí),一些粉狀料從間隙進(jìn)入襯板下面,在襯板受熱膨脹時(shí),襯板下部上拱,兩翼上伸,剪斷螺栓。

        對(duì)以上固定方式,采用SOLIDWORKS分析,對(duì)溜槽襯板和本體加載邊界條件,在襯板單邊固定的情況下,襯板一邊在Y方向上與本體的最大相對(duì)位移達(dá)到32.21mm,若平均到雙側(cè),則每邊相對(duì)位移達(dá)16.1mm,見(jiàn)圖8。

        圖8 襯板與本體變形量分析

        在制造和使用中往往中間不是固定的,僅在襯板兩上端面加壓板固定,襯板與本體間相對(duì)位移較大(圖8)。

        為控制襯板與本體的相對(duì)位移量,采取將溜槽本體與襯板在中部沿軸線方向固定的方式,加載相同的邊界條件,用SOLIDWORKS進(jìn)行位移分析,得出Y向位移圖,見(jiàn)圖9。

        從圖9中可以看出,在襯板與本體沿軸線方向相對(duì)固定的情況下,襯板與本體上端最大Y向位移僅有0.6mm。與圖7中的固定方式對(duì)比,大大減少了相對(duì)位移。

        圖9 襯板沿軸向固定時(shí)的變形量分析

        3 幾種可能的固定方式分析

        3.1 柱銷固定方式

        在襯板和溜槽本體之間的軸向中線上用一列柱銷聯(lián)接。溜槽本體開(kāi)沿軸線方向的橢圓長(zhǎng)孔,留出本體的軸向熱漲量空間,見(jiàn)圖10。

        優(yōu)點(diǎn):襯板與溜槽本體受熱膨脹時(shí),襯板與溜槽本體始終不分離,襯板沿軸線固定向兩翼伸出,伸出量得到控制,中間柱銷不受剪切;沿軸線伸長(zhǎng)時(shí),橢圓孔給出熱漲量空間,柱銷依然不受剪切。

        缺點(diǎn):柱銷頭部必須做耐磨處理。

        圖10 柱銷固定方式

        3.2 塞焊固定方式

        在溜槽本體上打孔,襯板與溜槽本體之間在軸線方向塞焊,見(jiàn)圖11。

        優(yōu)點(diǎn):操作性好,適用于沖擊性不大,常溫場(chǎng)合,如受料斗、翻板閥。

        缺點(diǎn):溜槽本體和襯板高溫時(shí)膨脹量不一致,容易使焊點(diǎn)開(kāi)焊。不適宜作高爐布料溜槽襯板的固定。

        圖11 塞焊固定方式

        3.3 臍銷壓板固定方式

        在襯板的背面做出臍銷,直接插入溜槽本體的孔中。見(jiàn)圖12。

        優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,可靠,襯板變形與溜槽本體不受熱漲量限制。襯板更換方便。更適合鑄造襯板的固定。

        缺點(diǎn):臍銷與襯板一體式結(jié)構(gòu),襯板制作不方便??刹捎媚氫N插焊形式解決,但焊角尺寸受限制。可用于鑄造襯板。

        3.4 柱銷壓板固定方式(見(jiàn)圖13)

        柱銷與壓板組合使用,壓板與襯板之間留有一定間隙,增加安全系數(shù),即使固定壓板的螺栓剪斷,壓板脫落后襯板也不會(huì)脫落。適合于任何襯板的固定。

        圖12 臍銷壓板固定方式

        圖13 柱銷壓板固定方式

        3.5 塞焊壓板固定方式(見(jiàn)圖14)

        優(yōu)點(diǎn):集壓板固定方式和點(diǎn)焊固定方式的優(yōu)點(diǎn)。

        缺點(diǎn):溜槽本體和襯板高溫時(shí)膨脹量不一致,容易使焊點(diǎn)開(kāi)焊。不適宜作高爐布料溜槽襯板的固定。

        圖14 塞焊壓板固定方式

        3.6 壓板卡槽固定方式(見(jiàn)圖15)

        優(yōu)點(diǎn):在溜槽本體上開(kāi)卡槽,壓板與襯板之間留有間隙,把原先螺栓受剪切改為凸臺(tái)受剪切。提高了抗剪切能力,襯板不容易脫落。

        缺點(diǎn):溜槽本體加工費(fèi)用高。不能夠阻止襯板的上翹及兩側(cè)熱漲伸出,壓板與襯板之間必須留足夠的間隙。

        圖15 壓板卡槽固定方式

        4 結(jié)論

        通過(guò)加強(qiáng)布料溜槽襯板固定的可靠性,可以大幅度提高布料溜槽的使用壽命,結(jié)合實(shí)際情況,選用軸線方向固定方式,這樣即可避免襯板上翹,造成襯板與溜槽本體產(chǎn)生大的間隙,又能控制襯板受熱后單方向產(chǎn)生大的變形;同時(shí)在設(shè)計(jì)制作中,在壓板與襯板之間預(yù)留間隙,有效地控制襯板變形引起的剪切力對(duì)緊固件的影響(如圖12、13,即使襯板被磨穿也不脫落),大大提高了抗熱變形能力,防止螺栓剪斷、襯板脫落,延長(zhǎng)了布料溜槽的使用壽命,并在實(shí)際應(yīng)用中得到證實(shí)。

        [1]錢濱江等.簡(jiǎn)明傳熱手冊(cè).北京:高等教育出版社,1983.

        [2]孫建勇.硬質(zhì)合金耐磨襯板在煉鐵高爐中的應(yīng)用.冶金設(shè)備,2010(3).

        [3]劉越等.高爐溜槽襯板研究和應(yīng)用現(xiàn)狀.鑄造,2009(58).

        [4]華成.無(wú)料鐘爐頂布料溜槽的綜合分析.冶金設(shè)備,2010(6).

        [5]魏圓良等.高爐布料溜槽硬質(zhì)合金襯板的研制.金屬加工(熱加工),2013(10).

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