王勇　徐旭　王建華

摘 要：本文通過某鋼廠直臂型鋼包鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)改造為蝶型升降式鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)的工程實(shí)例，論述了在實(shí)施改造過程中存在的問題及處理對(duì)策，為類似改造項(xiàng)目提出了參考思路和方法。

關(guān)鍵詞：鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)；改造；條件限制；三維設(shè)計(jì)；對(duì)策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.017

1 引言

某鋼廠的鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)建于2003年，設(shè)備結(jié)構(gòu)形式相對(duì)落后，且經(jīng)過十多年的生產(chǎn)使用，設(shè)備故障率越來越高，部分功能及機(jī)構(gòu)已經(jīng)停用或缺失，現(xiàn)有鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)已不能保證連鑄機(jī)及后續(xù)軋鋼生產(chǎn)線的穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)。隨著市場(chǎng)需求的不斷擴(kuò)大和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，該廠提出對(duì)連鑄鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備進(jìn)行改造、完善設(shè)備系統(tǒng)功能以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的降本增效和產(chǎn)品品質(zhì)的提升。

2 改造總體要求及主要參數(shù)

根據(jù)生產(chǎn)工藝和業(yè)主的要求，本次改造采用升降式鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)。要求工藝銜接必須與連鑄生產(chǎn)線其他設(shè)備相適應(yīng)，設(shè)計(jì)過程復(fù)核基礎(chǔ)承載能力及地腳螺栓強(qiáng)度，控制改造后設(shè)備重量和總體高度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及安全聯(lián)鎖控制。同時(shí)業(yè)主為了統(tǒng)一生產(chǎn)備件規(guī)格，要求本次改造鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)支承、減速機(jī)、傳動(dòng)電機(jī)、事故驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)及傳動(dòng)小齒輪等與現(xiàn)有鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)完全統(tǒng)一。

主要參數(shù)：

（1）承載能力：160t×2；（2）回轉(zhuǎn)半徑：R=5000mm；（3）鋼包升降行程：600mm（行程范圍內(nèi)任意高度可停）；（4）鋼包加蓋機(jī)構(gòu)：頂部標(biāo)高不得高于原有回轉(zhuǎn)臺(tái)。

3 改造面臨的問題及對(duì)策

受限于現(xiàn)有設(shè)備工藝配置、基礎(chǔ)條件、廠房高度及上述要求等諸多條件限制，我們?cè)诰唧w實(shí)施過程中分步優(yōu)化方案并提出了相應(yīng)的解決對(duì)策。

3.1 基礎(chǔ)及地腳螺栓利舊

由于本次改造要在原有位置重新安裝新制的鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)，從安全方面考慮，需要重新校核基礎(chǔ)的承載能力，并通過控制新制設(shè)備重量以適應(yīng)現(xiàn)有基礎(chǔ)。

根據(jù)用戶提供的地勘資料，基礎(chǔ)施工圖我們重新核算了基礎(chǔ)的承載能力，通過計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)勘查確認(rèn)基礎(chǔ)的實(shí)際狀態(tài)滿足改造要求。另外由于原鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)地腳螺栓采用的直埋型錨固螺栓，無法進(jìn)行更換，螺栓材質(zhì)采用的是塑性較好的Q235B，非高強(qiáng)鋼材質(zhì)，滿足再次利用的基本條件。設(shè)計(jì)過程中通過優(yōu)化設(shè)備重量、按照地腳螺栓受力狀態(tài)重新進(jìn)行了地腳螺栓預(yù)緊力的計(jì)算分析[1]，計(jì)算結(jié)果滿足要求。

3.2 設(shè)備重量的控制及優(yōu)化

本次改造將直臂型鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)改為蝶型升降式鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)，設(shè)備的結(jié)構(gòu)有較大變化，復(fù)雜程度增加了，按照以往經(jīng)驗(yàn)設(shè)備重量會(huì)有較大增加。但為了滿足利舊現(xiàn)有基礎(chǔ)及地腳螺栓的條件限制，我們必須在滿足設(shè)備安全性的前提下，對(duì)鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)備重量進(jìn)行優(yōu)化。

作為承載和運(yùn)輸液態(tài)鋼水的重要設(shè)備，設(shè)備結(jié)構(gòu)必須有足夠的剛度和高溫環(huán)境下的穩(wěn)定性，所以設(shè)備減重不能盲目的減少用鋼量。為此我們根據(jù)回轉(zhuǎn)臺(tái)各部分結(jié)構(gòu)在不同工況下的受力狀態(tài)為模型加載約束和載荷，并根據(jù)受力條件下結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力分布狀態(tài)，針對(duì)性的進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，做到最大限度的輕量化設(shè)計(jì)。同時(shí)采用ANSYS軟件，引入溫度對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的影響來驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果。分析計(jì)算結(jié)果顯示回轉(zhuǎn)臺(tái)各部分結(jié)構(gòu)受力情況滿足實(shí)際工況的需求，并且優(yōu)化后的設(shè)備重量與原回轉(zhuǎn)臺(tái)重量基本相等。

3.3 設(shè)備高度的控制及優(yōu)化

原有鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)無升降功能，回轉(zhuǎn)臺(tái)底座至加蓋機(jī)構(gòu)最高點(diǎn)高度約9.23m，且加蓋機(jī)構(gòu)頂部0.1m處有一根直徑約1.6m的煤氣管道。所以本次改造后的鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)總高度不能高于現(xiàn)有回轉(zhuǎn)臺(tái)高度，否則必須對(duì)現(xiàn)場(chǎng)有煤氣管道進(jìn)行移位，從而對(duì)廠區(qū)其它產(chǎn)線的正產(chǎn)生產(chǎn)造成很大影響。

按照改造要求，改造后的鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)須實(shí)現(xiàn)鋼包升降功能，升降行程為600mm，在保證低位澆注時(shí)水口高度不變的條件下，即在高位受包后鋼包上沿的標(biāo)高抬高了600mm，而抬高的這部分距離必須設(shè)法通過優(yōu)化鋼包加蓋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式予以消除。

常見的鋼包加蓋機(jī)構(gòu)有電機(jī)回轉(zhuǎn)、卷揚(yáng)升降的[2]，也有液壓回轉(zhuǎn)和液壓缸升降的，而后者與鋼包蓋連接的方式有V型勾頭勾掛著鋼包蓋的，也有通過環(huán)鏈掛載鋼包蓋的。但以上幾種型式加蓋機(jī)構(gòu)的鋼包蓋支撐臂均為剛性的，都存在加蓋機(jī)構(gòu)的升降行程無法消除鋼包升降行程的現(xiàn)象，即鋼包升降600mm，加蓋機(jī)構(gòu)必須抬高600mm，所以在本次的改造中均不能滿足要求。為此我們?cè)O(shè)計(jì)了一種鋼包蓋支撐臂為兩段鉸接關(guān)節(jié)式的加蓋機(jī)構(gòu)[3]。該種型式的加蓋機(jī)構(gòu)通過控制鉸接點(diǎn)前后兩段支撐臂夾角的大小，有效的消除了本次改造所要求的行程，將設(shè)備的整體高度控制在了9.15m，相比舊回轉(zhuǎn)臺(tái)的整體高度降低了80mm。通過改造后的生產(chǎn)實(shí)踐證明，本次改造所采用的此種型式加蓋機(jī)構(gòu)狀態(tài)良好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

3.4 傳動(dòng)系統(tǒng)的統(tǒng)一

為了滿足用戶減少設(shè)備備件庫存的要求，改造后的鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)支承、減速機(jī)、傳動(dòng)電機(jī)、事故驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)及傳動(dòng)小齒輪等與現(xiàn)有鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)完全統(tǒng)一，為此我們進(jìn)行了傳動(dòng)系統(tǒng)的校核計(jì)算[4]，針對(duì)實(shí)際受力狀態(tài)的變化進(jìn)行了齒輪副承載能力、減速機(jī)、電機(jī)及液壓馬達(dá)力能參數(shù)的校核計(jì)算。由于設(shè)備重量已經(jīng)優(yōu)化，所以傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)荷無明顯變化，結(jié)果完全滿足改造后傳動(dòng)能力需求。

4 結(jié)語

鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)的改造雖然會(huì)受到現(xiàn)有設(shè)備工藝配置、基礎(chǔ)條件及廠房高度等諸多條件限制，但通過合理優(yōu)化方案，借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行分析計(jì)算及輕量化設(shè)計(jì)，同時(shí)引入先進(jìn)的結(jié)構(gòu)型式等相應(yīng)對(duì)策，很好的解決了上述問題，實(shí)現(xiàn)了鋼包的升降功能，為保護(hù)性澆注過程中長(zhǎng)水口的操作提供了空間，同時(shí)統(tǒng)一了設(shè)備備件。改造后的鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定、性能可靠，達(dá)到了改造的預(yù)期目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]金光振，范勤，嚴(yán)愛軍.鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)地腳螺栓的預(yù)緊力研究[J].湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，18（02）：100-103.

[2]李志斌，唐志勇，董新宇.鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)鋼包升降裝置的改造[J].冶金設(shè)備管理與維修，2012（06）：44-46.

[3]徐旭，王勇，張偉健.一種連鑄機(jī)鋼包加蓋裝置[P].中國(guó)專利：

ZL201621031843.9，2017-03-15.

[4]邱慶文.鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)改造[J].金屬材料與冶金工程，2005，33（03）：

37-41.endprint