段小朋
(中鋼集團(tuán)西安重機(jī)有限公司 陜西西安 710201)
高爐爐頂裝料設(shè)備是高爐煉鐵工藝過程中將爐料裝入爐內(nèi)并使?fàn)t料合理分布的設(shè)備,同時(shí)起到爐頂密封作用。隨著冶金裝備技術(shù)的發(fā)展,當(dāng)代國內(nèi)煉鐵高爐爐頂裝料系統(tǒng)均采用無料鐘爐頂裝料設(shè)備,以實(shí)現(xiàn)高爐高壓操作和對(duì)上部調(diào)劑的要求。無料鐘爐頂裝料設(shè)備從1987年開始由中鋼西重制造,經(jīng)過近30多年的努力,中鋼西重已掌握了設(shè)計(jì)和制造技術(shù),并通過不斷創(chuàng)新,取得了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前為全國100多家大中型鋼鐵公司400余座爐容為1080~5000m3的大型高爐配套使用了無料鐘爐頂設(shè)備[1]。無料鐘爐頂裝料設(shè)備以其高效、穩(wěn)定的運(yùn)行性能為我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展做出了積極的貢獻(xiàn),同時(shí)節(jié)能環(huán)保效果顯著。
生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí),三十多年來中鋼西重?zé)o料種爐頂設(shè)備完全能滿足高爐生產(chǎn)的各種操作要求,如高壓操作,多環(huán)布料等,經(jīng)歷了爐頂惡劣工況條件的考驗(yàn)。但在使用中也出現(xiàn)過一些故障,典型的故障主要表現(xiàn)為上密封閥閥板壓緊失效、稱量料罐殼體打漏、傾動(dòng)減速機(jī)漏油、中心喉管磨穿以及溜槽耐磨襯板使用壽命短等。表1 列出幾種典型故障的種類。
表1 典型故障列表
結(jié)合以上列舉的典型故障以及結(jié)合中鋼西重近三十多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),下面針對(duì)以上列舉的典型故障問題進(jìn)行分析,同時(shí)針對(duì)每一項(xiàng)分析結(jié)果我們都已提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)改進(jìn),并已實(shí)施,達(dá)到良好的使用效果。
密封閥閥板壓緊失效的主要原因是因?yàn)槊芊忾y內(nèi)部小連桿上的關(guān)節(jié)軸承長時(shí)間缺少干油潤滑同時(shí)內(nèi)部積灰導(dǎo)致軸承抱死,串罐爐頂用的早期密封閥內(nèi)部拉桿潤滑方式如下圖1,是通過其壓緊油缸內(nèi)部拉桿,再連接管路小拉桿的交接點(diǎn)。主要缺點(diǎn)是內(nèi)部潤滑管路檢修困難,在線無法更換,必須將密封閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)拆下后才能更換。
圖1 原密封閥內(nèi)部拉桿潤滑方式
圖2為改進(jìn)后的密封閥內(nèi)部拉桿結(jié)構(gòu),將其潤滑管路改為外置形式,主要優(yōu)點(diǎn)是減少磨損,增加潤滑軟管的使用壽命;便于在線維護(hù),更換潤滑軟管時(shí)不需要拆卸驅(qū)動(dòng)裝置。
上部翻板裝置安裝于并罐無料鐘爐頂裝料設(shè)備最上部,其內(nèi)部的翻板料槽主要功能是將上料主皮帶運(yùn)來的爐料分別導(dǎo)入兩個(gè)料罐中。見圖3。
原上部翻板料槽的基本結(jié)構(gòu)為內(nèi)部帶耐磨鑄造襯板形式,襯板表面為平板結(jié)構(gòu),通過用戶現(xiàn)場(chǎng)使用反饋,由于受裝料過程中礦料對(duì)其沖擊,嚴(yán)重影響襯板使用,襯板使用不到半年就得更換。
圖2 改進(jìn)后密封閥內(nèi)部拉桿潤滑方式
圖3 原上部翻板料槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)
圖4為改進(jìn)后的上部翻板料槽內(nèi)部結(jié)構(gòu),為提高此部件使用壽命,解決襯板使用壽命周期短問題,將翻板料槽內(nèi)襯板受料沖擊磨損嚴(yán)重的部位改進(jìn)為搓衣板結(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)在下料過程中襯板表面堆積一定的礦料,在裝料時(shí)礦料與礦料形成料打料結(jié)構(gòu)形式,對(duì)襯板磨損起到一定的保護(hù)作用。改進(jìn)后該部件使用壽命可提高到12個(gè)月以上,減少了檢修周期,延長了設(shè)備使用壽命。
水冷傳動(dòng)齒輪箱是高爐無料鐘爐頂裝料設(shè)備的核心部件,安裝在爐頂鋼圈上,其功能是驅(qū)動(dòng)并控制布料溜槽繞高爐中心線的旋轉(zhuǎn)和傾動(dòng),以完成高爐不同的布料運(yùn)動(dòng)要求。傾動(dòng)減速箱機(jī)裝在水冷傳動(dòng)齒輪箱里面的旋轉(zhuǎn)底盤上,其上的小齒輪與大齒圈嚙合,傾動(dòng)齒輪箱的終端是懸掛溜槽的傾動(dòng)軸。布料溜槽作圓周運(yùn)動(dòng)是通過溜槽傾動(dòng)減速機(jī)跟隨旋轉(zhuǎn)底盤旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)的,布料溜槽傾動(dòng)是通過齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳給扇形齒輪,扇形齒輪帶動(dòng)掛在傾動(dòng)軸上的布料溜槽作上下圓弧傾動(dòng)來實(shí)現(xiàn)布料溜槽傾角變化的。根據(jù)以上市場(chǎng)調(diào)研傾動(dòng)減速箱常見的問題有。內(nèi)部蝸桿軸端存在漏油,稀油泵拆裝困難,現(xiàn)場(chǎng)操作費(fèi)時(shí)。
圖4 改進(jìn)后上部翻板料槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)
結(jié)合以上情況,我們對(duì)傾動(dòng)減速箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,將下軸承座安裝于箱體之外,可有效的解決了該減速機(jī)由于工作環(huán)境溫度不穩(wěn)定,經(jīng)常會(huì)發(fā)生在下軸承座處易出現(xiàn)漏油事故,無法直接更換密封圈的缺點(diǎn);改進(jìn)了耳軸水冷裝置的結(jié)構(gòu),采用在軸承套與冷卻管之間安裝有球軸承支撐,轉(zhuǎn)動(dòng)更靈活,同時(shí)將水冷裝置安裝于傾動(dòng)軸外部,從而解決了原耳軸水冷裝置轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活、更換非常困難的缺點(diǎn)。
圖5 傾動(dòng)減速箱漏油問題的解決方案
中心喉管安裝于高爐爐頂水冷傳動(dòng)齒輪箱內(nèi)部,用于將煉鐵所需的原料-礦石與焦炭通過中心喉管再均勻地裝入爐內(nèi)。使用工況條件惡劣,長期處在高溫、沖擊、磨損條件下工作,其內(nèi)部通過的為高爐煉鐵所需的原料礦石與焦炭,在下料過程中由于下料曲線不對(duì)中會(huì)對(duì)中心喉管內(nèi)壁產(chǎn)生沖擊沖擊與磨損,造成在中心喉管內(nèi)部打漏,導(dǎo)致對(duì)齒輪箱旋轉(zhuǎn)裝置產(chǎn)生影響,縮短了設(shè)備使用壽命,造成高爐休風(fēng)事故。同時(shí)由于中心喉下部為高爐體中心內(nèi)部煤氣溫度高通常在400℃以上,對(duì)中心喉管下部產(chǎn)生影響,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致中心喉管下部燒壞。圖6為用戶現(xiàn)場(chǎng)使用損壞的中心喉管照片。
圖6 原中心喉管損壞照片
為了有效地避免在下料過程中由于下料曲線不對(duì)中對(duì)中心喉管內(nèi)壁產(chǎn)生的沖擊與磨損,同時(shí)為提高中心喉管結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,解決其耐高溫變形的問題,更有效地延長其使用壽命。我們對(duì)中心喉管進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn),改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)見下圖7。
圖7 新中心喉管內(nèi)部結(jié)構(gòu)
新結(jié)構(gòu)中心喉管由殼體與內(nèi)部耐磨襯板組成,其內(nèi)部襯板結(jié)構(gòu)形式采用復(fù)合疊加形式,可有效地避免在裝料過程中由于下料曲線不對(duì)中對(duì)中心喉管內(nèi)壁產(chǎn)生沖擊與磨損,造成在中心喉管內(nèi)部打漏的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生。同時(shí)提高了中心喉管結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,解決了其耐高溫變形問題,有效地延長其使用壽命。
高爐無料鐘爐頂裝料設(shè)備是中鋼集團(tuán)西安重機(jī)有限公司通過多年的積累自主研發(fā)的技術(shù)。經(jīng)過近多年來對(duì)一些典型問題的不斷分析與改進(jìn),并經(jīng)在國內(nèi)多家鋼鐵公司生產(chǎn)實(shí)踐的驗(yàn)證,中鋼西重高爐無料鐘爐頂裝料設(shè)備技術(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平,為國內(nèi)鋼鐵公司穩(wěn)定的高爐生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件,并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益[3]。為我國高爐煉鐵技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展,有著十分重要的意義。