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        鋼水包耳軸安全性改造設(shè)計

        2022-07-08 03:29:36楊付春YANGFuchun周文軍ZHOUWenjun
        價值工程 2022年21期

        楊付春YANG Fu-chun;周文軍ZHOU Wen-jun

        (山西同德興華特鋼有限公司,大同037018)

        0 引言

        煉鋼廠現(xiàn)有兩臺35t 轉(zhuǎn)爐,1 臺6 機6 流連鑄機和1臺5 機5 流連鑄機,使用40t 的鋼水包,主要參數(shù)如下:

        煉鋼系統(tǒng)主要工藝參數(shù)如下:轉(zhuǎn)爐公稱容量35t,轉(zhuǎn)爐2 座,轉(zhuǎn)爐平均出鋼量38t,轉(zhuǎn)爐最大出鋼量42t,轉(zhuǎn)爐平均冶煉周期25 分,日均冶煉爐數(shù)125 爐,連澆爐數(shù)125 爐,有效作業(yè)天數(shù)310 天,連鑄機年生產(chǎn)能力120 萬t。斷面:150mm×150mm、165mm×165mm;定尺長度:6~12m;普碳鋼Q235 50%,低合金鋼HRB400 50%。

        連鑄機主要工藝參數(shù)及設(shè)備特點如下:連鑄機2 臺,連鑄機流數(shù),6 流和5 流,連鑄機機型是全弧型,連鑄機基圓半徑是R8m,鑄機設(shè)計機長是約24m,流間距是1250mm,矯直方式是連續(xù)矯直,澆注斷面mm2是150×150mm2、165×165mm2,澆鑄鋼種是普碳鋼、低合金鋼,定尺長度是6~12m,連鑄機作業(yè)率是85%,連鑄機金屬收得率是97%,連鑄機年產(chǎn)量是~120 萬t/臺或100 萬噸/臺,鋼包回轉(zhuǎn)臺是直臂型;單臂承重80t×2;事故液壓馬達,中間罐形式是“T”型大容量中間罐;工作液面~800mm,工作容量~32t;溢流液面~850mm,溢流容量~35t,中間罐車是高低腿式;承載70t;結(jié)晶器形式是高效窄水縫弧管式結(jié)晶器,結(jié)晶器振動是半板簧正弦振動,二次冷卻是分為4 段,全水冷卻,拉矯機是五輥拉矯機,機械拉速范圍:0.45~4.2m/min,切割方式是窄割縫高速火焰切割,切割介質(zhì)是丙烷,切割行程是1800mm,切割前輥道是自由輥,引錠桿形式是剛性引錠桿,送引錠速度是0.4~3.0m/min,引錠桿存放傳動形式是雙摩擦輪傳動,切割后及輸送輥道是集中鏈傳動,出坯輥道是集中鏈傳動,出坯方式是雙側(cè)出坯,出坯輥、道移鋼機、滑軌冷床、步進冷床(預留)、出坯輥面標高是-1.500m,濁環(huán)回水是采用鐵皮沉淀池,鑄坯清理是離線火焰清理。影響鋼水包安全的因素很多,主要有鋼水包的耐火材料-、鋼水包外殼、滑動水口機件、耳軸、耳軸塊等,耳軸從耳軸塊中拔出這一故障在2005 年前幾次發(fā)生,后經(jīng)過改造,效果良好。改造情況介紹如下。

        1 鋼水包沒改造前的情況

        1.1 沒改以前的總圖(圖1)

        從總圖中可以看出,鋼水包外殼用δ20mm 厚16Mn鋼板卷制,上口為Φ2460mm,下底為Φ2110mm,高為3132mm 倒錐形容器,從上口向下1010mm 有兩個耳軸,由天車的龍門鉤掛著耳軸進行吊運,鋼水包的重心在耳軸的下方,這樣鋼水包吊起來不會傾翻,耐火材料厚度為200 mm,所以耳軸是鋼水包承重的重要部件,是絕對不能發(fā)生事故的,每年要對耳軸進行定期探傷,看有沒有裂紋,并檢查它的磨損情況,達到報廢標準就得更換。

        1.2 沒改以前的耳軸塊(圖2)

        圖2 鋼水包耳軸塊

        1.3 沒改以前的耳軸(圖3)

        圖3 鋼水包耳軸

        2 存在的問題

        2.1 尺寸是用特定單位表示長度值的數(shù)字

        基本尺寸是設(shè)計給定的尺寸。設(shè)計零件時,根據(jù)使用要求,通過剛度、強度計算或結(jié)構(gòu)等方面的考慮,并按標準直徑或標準長度圓整后所給定的尺寸。它是計算極限尺寸和極限偏差的起始尺寸。實際尺寸是通過測量獲得的尺寸,由于存在測量誤差,所以實際尺寸并非尺寸的真值。同時由于形狀誤差等影響,零件同一表面不同部位的實際尺寸往往是不等得。極限尺寸是指允許尺寸變化的兩個極限值。兩個極限尺寸中較大的一個稱為最大極限尺寸,較小的一個稱為最小極限尺寸。這樣耳軸配合處和耳軸塊的配合處的基本尺寸都是Φ250mm,耳軸塊配合處的最大極限尺寸為Φ250.029mm,最小尺寸為Φ250.000mm,耳軸的最大尺寸為Φ250.169mm,最小尺寸為Φ250.140mm。

        最大實體尺寸指孔或軸在尺寸公差范圍內(nèi),具有材料量最多時的狀態(tài),在此狀態(tài)下的尺寸,稱為最大實體尺寸。它是孔的最小極限尺寸和軸的最大極限尺寸的統(tǒng)稱。最小實體尺寸指孔或軸在尺寸公差范圍內(nèi),具有材料量最少時的狀態(tài)。在此狀態(tài)下的尺寸,稱為最小實體尺寸,它是孔的最大極限尺寸和軸的最小極限尺寸的統(tǒng)稱。

        作用尺寸指在配合面的全長上,與實際孔內(nèi)接的最大理想軸的尺寸,稱為孔的作用尺寸。與實際軸外接的最小理想孔的尺寸,稱為軸的作用尺寸。引自《互換性與技術(shù)測量》p2。

        極限尺寸判斷原則(泰勒原則):

        孔或軸的作用尺寸不允許超過最大實體尺寸。即對于孔,其作用尺寸應不小于最小極限尺寸;對于軸應不大于最大極限尺寸。在任何位置上的實際尺寸,不允許超過最小實體尺寸。即對于孔,其實際尺寸應不大于最大極限尺寸,對于軸,則應不小于最小極限尺寸。由此可見,孔或軸的最大實體尺寸是控制其作用尺寸的;孔或軸的最小實體尺寸是控制實際尺寸的。

        尺寸偏差是指某一個尺寸減其基本尺寸所得的代數(shù)差。上偏差指最大極限尺寸減其基本尺寸的代數(shù)差。下偏差是指最小極限尺寸減其基本尺寸的代數(shù)差。本次軸的上偏差為0.169mm,下偏差為0.14mm,耳軸塊的上偏差為0.029mm,下偏差為0,尺寸公差是指允許尺寸的變動量。公差等于最大極限尺寸與最小極限尺寸的代數(shù)差的絕對值,也等于上偏差與下偏差的代數(shù)差的絕對值。引自《互換性與技術(shù)測量》p3。

        配合是指基本尺寸相同的、相互結(jié)合的孔和軸公差帶之間的關(guān)系。國標對配合規(guī)定有兩種基準制,即基孔制和基軸制。基孔制是指基本偏差為一定的孔的公差帶,與不同基本偏差的軸的公差帶形成各種配合的一種制度?;字频目诪榛鶞士?,標準規(guī)定基準孔的下偏差為0,基準孔的代號為“H”,基軸制是基本偏差為一定的孔的公差帶,與不同基本偏差的孔的公差帶形成的各種配合的一種制度,基軸制的軸為基準軸,標準規(guī)定基準軸的上偏差為0,基準軸的代號為“h”,現(xiàn)在我們采用基孔制。

        配合有三種,即間隙配合、過度配合、過盈配合。間隙配合是指在孔和軸的配合中,孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸,其值為正時是間隙配合。由于孔、軸是有公差的,所以實際間隙的大小將隨著孔和軸的實際尺寸而變化,孔的最大極限尺寸減軸的最小極限尺寸所得代數(shù)差稱為最大間隙;孔的最小極限市場減軸的最大極限尺寸所得代數(shù)差稱為最小間隙。過盈配合是指在孔與軸的配合中,孔的尺寸減去相配合軸的尺寸,其差值為負值。實際過盈也隨著孔和軸的實際尺寸而變化,孔的最小極限尺寸減去軸的最大極限尺寸說得的代數(shù)差,稱為最大過盈,孔的最大極限尺寸減軸的最小極限尺寸所得的代數(shù)差稱為最小過盈。耳軸塊和耳軸是過盈配合,最大過盈量為0.169mm,最小過盈量為0.094mm,最小過盈量偏小。引自《互換性與技術(shù)測量》p4。

        2.2 鋼水包保護澆注澆鋼工藝技術(shù)規(guī)程

        化學成分:按相關(guān)工藝標準控制鋼水成分,為保證連鑄順利澆注和提高連鑄坯質(zhì)量,供連鑄鋼水應該達到以下要求:鋼中錳硫比≥20,[P]<0.045%,[S]<0.045%(特殊鋼種除外),鋼中含鋁量[AL]≤0.006%,[Gu]<0.002%,[Sn]<0.02%,兩爐連澆:[C]≤0.02%,[Mn]≤0.15%。

        鋼水包在吹氬站的溫度見表1。

        表1 鋼水包在吹氬站的溫度

        鋼水包澆鋼工藝規(guī)程:

        澆注前的準備:

        準備所需材料:覆蓋劑、測溫管、燒氧管,澆注作業(yè)前檢查鋼水包回轉(zhuǎn)臺,空載轉(zhuǎn)動靈活、無噪音,檢查鋼水包回轉(zhuǎn)臺氣動事故回轉(zhuǎn)處于良好備用狀態(tài)。

        澆注操作:

        在澆注過程中,每包鋼水應在前、中、后期各測量溫度一次,中間包溫度特殊情況下應及時測量。在正常澆注過程中,應認真控制好中包液面,實行滿包或較高液面澆注,杜絕低液面操作(液面低于300mm)。鋼水包開澆后中間間包液面到200mm 時,往中包加入覆蓋劑,以后根據(jù)情況補加,以中間包液面不露紅為原則。

        特殊情況事故處理:當發(fā)現(xiàn)鋼水包滑動水口穿鋼或關(guān)不住時,應該立即采用事故回轉(zhuǎn)設(shè)備迅速將鋼水包轉(zhuǎn)出澆注位,通知天車及時吊走。

        連澆時,當鋼水包滑動水口打開困難時,中間包液面降到300 mm 以下時,應通知滑動水口熱修工協(xié)助處理。

        澆注結(jié)束操作:密切注視鋼流,見到下渣立即關(guān)閉鋼水包滑動水口,不得向中間包放渣,遇到滑動水口關(guān)不住時,應該立即轉(zhuǎn)動鋼水包回轉(zhuǎn)臺,將鋼水包旋轉(zhuǎn)到事故包位。

        鋼水包中的鋼水溫度在1600-1700℃,鋼水包耳軸處于高溫狀態(tài),受熱脹冷縮的影響,過盈量會進一步減小,耳軸更容易從耳軸塊中拔出,非常危險。在2005 年就有數(shù)次拔出。為了安全可靠,對耳軸和耳軸塊進行了改造。修改情況如下。

        3 改造情況

        3.1 耳軸塊改造情況(圖4)

        圖4 鋼水包耳軸塊

        3.2 耳軸的改造情況(圖5)

        圖5 鋼水包耳軸

        3.3 在耳軸的左側(cè)設(shè)計一個長10mm 高5mm 的軸肩,裝配時改為從內(nèi)側(cè)裝配,過盈量不變,這樣即使最小過盈量偏小,有軸肩卡著,也不會拔出。從2005 年改造完使用到現(xiàn)在,再也沒有出現(xiàn)過耳軸拔出的情況,效果明顯。

        4 結(jié)論

        鋼水包耳軸是重要的承重部件,絕對不能發(fā)生故障,發(fā)生故障后,造成的進一步破壞是巨大的,因此鋼水包耳軸的安全可靠,是冶金行業(yè)重點關(guān)注的部位。只有鋼水包耳軸安全可靠了,煉鋼廠才能連續(xù)安全生產(chǎn),不斷提高產(chǎn)量。有同類問題的兄弟單位可以借鑒。

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