攀鋼煉鋼廠(chǎng)提釩轉(zhuǎn)爐擋座架優(yōu)化改造

羅 丹

(攀鋼提釩煉鋼廠(chǎng),四川攀枝花617000)

攀鋼煉鋼廠(chǎng)提釩轉(zhuǎn)爐擋座架優(yōu)化改造

羅 丹

(攀鋼提釩煉鋼廠(chǎng),四川攀枝花617000)

攀鋼提釩煉鋼廠(chǎng)提釩轉(zhuǎn)爐現(xiàn)有擋座架采用角度補(bǔ)償機(jī)制適應(yīng)爐殼、托圈變形,但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常造成托圈上的擋座架開(kāi)焊、脫落,失去對(duì)爐殼的定位功能。通過(guò)優(yōu)化改造,采用預(yù)應(yīng)力擋座架適應(yīng)爐殼、托圈變形,同時(shí)增加了擋座架強(qiáng)度,徹底解決了擋座架脫落問(wèn)題。

轉(zhuǎn)爐;擋座架;優(yōu)化;改造

1 引言

攀鋼提釩煉鋼廠(chǎng)4#、5#提釩轉(zhuǎn)爐爐體采用三套球鉸支承懸掛,托圈上平面設(shè)三套擋座,托圈下平面設(shè)四套擋座的支承固定型式。

4#、5#提釩轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)以來(lái),在生產(chǎn)使用過(guò)程中出現(xiàn)托圈上、下平面的擋座架多次掉落,掉落后再將其焊接固定在托圈上,使用不久又會(huì)掉落。擋座架掉落后造成爐子在傾動(dòng)過(guò)程中爐體沖擊、振動(dòng)且異響很大,導(dǎo)致設(shè)備不能使用,被迫將爐子停產(chǎn)處理。擋座架掉落后都在托圈同一部位多次焊接,現(xiàn)已出現(xiàn)無(wú)法焊接牢固的情況,近幾年每座轉(zhuǎn)爐每年平均出現(xiàn)擋座架脫落故障4次左右,嚴(yán)重影響鋼廠(chǎng)生產(chǎn)順行。因此,有必要對(duì)4#、5#轉(zhuǎn)爐爐體支承設(shè)備進(jìn)行改造。

2 擋座架問(wèn)題分析

攀鋼提釩煉鋼廠(chǎng)4#、5#提釩轉(zhuǎn)爐目前的擋座架主要有托圈A、爐殼B、托圈擋座1和爐殼托架2組成。托圈擋座1(兩件)焊接在托圈A上,爐殼托架2(一件)焊接(下?lián)踝捎寐葆斶B接)在爐殼B上,托圈擋座1和爐殼托架2面接觸但不連接固定,如圖1所示。

圖1 攀鋼提釩4#、5#轉(zhuǎn)爐現(xiàn)用擋座型式

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分析、研究,認(rèn)為造成4#、5#提釩轉(zhuǎn)爐擋座架脫落的主要原因包括以下三點(diǎn):

(1)現(xiàn)使用的擋座架為適應(yīng)爐殼及托圈使用中變形采用的是角度補(bǔ)償機(jī)制,將托圈擋座與爐殼托架接觸面安裝成一定角度(原設(shè)計(jì)為6°),當(dāng)爐殼和托圈在使用過(guò)程中受熱和重載產(chǎn)生變形時(shí),使變形量延預(yù)留角度方向變化,確保托圈擋座和爐殼托架始終接觸緊密。角度補(bǔ)償機(jī)制要求在制造和安裝時(shí)必須保證托圈擋座1和爐殼托架2的接觸面緊密貼合,同時(shí)要求托圈和爐殼變形基本一致。而實(shí)際上制造及安裝誤差常使得托圈擋座1和爐殼托架2接觸非面接觸而只能線(xiàn)接觸甚至點(diǎn)接觸,且實(shí)際運(yùn)行中托圈與爐殼變形存在差異,擋座的支撐面也將是線(xiàn)接觸甚至點(diǎn)接觸而非面接觸。擋座的支撐面非面接觸,在爐體傾動(dòng)過(guò)程中托圈擋座與爐殼托架產(chǎn)生磨損、形成間隙,間隙逐漸增大爐體傾動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生沖擊逐漸增大,從而造成托圈擋座脫落。

(2)托圈擋座左右兩件分別支撐住爐殼托架的兩側(cè),兩件托圈擋座不相連接。轉(zhuǎn)爐在傾動(dòng)過(guò)程中,始終只有單件托圈擋座承受作用力。同時(shí)由于原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸限制,托圈擋座尺寸較小,在使用過(guò)程中因其受重載及沖擊載荷會(huì)出現(xiàn)間隙。這使得轉(zhuǎn)爐在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生較大的震動(dòng)、異響、沖擊,嚴(yán)重時(shí)就將托圈擋座1與托圈A的焊縫撕裂,造成托圈擋座脫落。

(3)由于托圈擋座在托圈上的位置是固定的,當(dāng)托圈擋座脫落后,必須在原位置重新焊接。反復(fù)多次焊接后,托圈表面鋼板性能發(fā)生變化,造成焊接強(qiáng)度降低,在受到?jīng)_擊和重載時(shí)更容易造成托圈擋座脫落。

3 擋座架優(yōu)化改造

3.1 優(yōu)化改造設(shè)計(jì)

根據(jù)原因分析,擬將提釩4#、5#轉(zhuǎn)爐擋座改為預(yù)應(yīng)力擋座形式。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 預(yù)應(yīng)力擋座

預(yù)應(yīng)力擋座主要由托圈擋座(2件)、球底板、球墊板、平墊板、爐殼擋座和預(yù)緊螺栓等組成。托圈擋座焊接在托圈上,托圈擋座與球底板連接,球底板與球墊板球面貼合的外圓周上套裝浮動(dòng)密封環(huán),球墊板可以相對(duì)于球底板轉(zhuǎn)動(dòng);爐殼擋座焊接在爐殼上,平墊板與爐殼擋座連接;爐殼擋座與托圈擋座的接觸支撐面為球墊板與平墊板的接觸面。兩件托圈擋座用預(yù)緊螺栓連接并預(yù)緊。

預(yù)應(yīng)力擋座中球墊板能夠相對(duì)球底板轉(zhuǎn)動(dòng)、球墊板與斜墊板能相對(duì)滑動(dòng),因此預(yù)應(yīng)力擋座在初次安裝確保平墊板與球墊板面接觸后能適應(yīng)和吸收使用過(guò)程中托圈、爐殼的變形,保證托圈擋座與爐殼擋座支撐面始終保持面接觸。避免了托圈擋座與爐殼擋座非面接觸而產(chǎn)生間隙和沖擊,極大改善托圈擋座的受力狀況。

預(yù)應(yīng)力擋座中兩側(cè)托圈擋座的上部用預(yù)緊螺栓連接并預(yù)緊,爐殼擋座被夾持在兩側(cè)托圈擋座之間,預(yù)緊力在兩側(cè)托圈擋座的內(nèi)側(cè)焊接根部產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力。當(dāng)轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)至某角度托圈擋座開(kāi)始受力時(shí),當(dāng)一側(cè)托圈擋座受壓時(shí),受壓托圈擋座由于受預(yù)緊螺栓的拉力,可大大降低受壓托圈擋座的內(nèi)側(cè)焊接根部的彎曲應(yīng)力。同時(shí)由于預(yù)應(yīng)力螺栓的作用,將一部分載荷分散到另一側(cè)托圈擋座上,這樣大大降低一側(cè)托圈擋座與托圈焊縫的作用力處并能有效限制托圈擋座在使用過(guò)程中間隙加大。

為了避開(kāi)托圈擋座在托圈表面的重復(fù)焊接區(qū),將擋座架位置適當(dāng)調(diào)整。通過(guò)查閱圖紙資料,擬對(duì)擋座架與相對(duì)現(xiàn)有位置錯(cuò)開(kāi)4°安裝。采用預(yù)應(yīng)力擋座且避開(kāi)托圈重復(fù)焊接區(qū),可以大大改善轉(zhuǎn)爐擋座機(jī)構(gòu)受力條件,降低設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的沖擊,有效提高轉(zhuǎn)爐的平穩(wěn)性和安全可靠性。

3.2 優(yōu)化改造實(shí)施

3.2.1 現(xiàn)用支承裝置布置形式

4#、5#提釩轉(zhuǎn)爐爐體支承采用三套球鉸支承懸掛,托圈上平面設(shè)三套擋座,托圈下平面設(shè)四套擋座的支承固定型式。

托圈上平面耳軸側(cè)兩端各有一套擋座,出鋼側(cè)有一套擋座,如圖3所示。其中,件2擋座架(三)、件3擋座(四)分別焊接在托圈上平面耳軸側(cè),件6托架(三)、件7托架(二)焊接在爐體上;件1擋座架(一)焊接在托圈上平面出鋼側(cè),件5托架(一)焊接在爐殼上。

圖3 現(xiàn)用擋座托圈上平面圖

托圈下平面4套擋座,耳軸側(cè)兩端各有兩套擋座,分別與耳軸中心線(xiàn)呈25.5°角分布,如圖4所示。每套擋座中,件2下部托架通過(guò)螺釘與爐體連接在一起,件1托圈擋座焊接在托圈下平面上。

圖4 擋座托圈下平面圖

3.2.2 改造后的擋座支承裝置布置形式

托圈上平面擋座改造時(shí),將耳軸側(cè)的兩套原有擋座割掉,將預(yù)應(yīng)力擋座重新焊接在托圈表面上。由于出鋼口側(cè)的擋座只具有導(dǎo)向作用,因此不用改造。為了避開(kāi)托圈重復(fù)焊接區(qū),將擋座中心線(xiàn)與托圈耳軸中心線(xiàn)呈4°布置,如圖5所示。擋座中心線(xiàn)與托圈耳軸中心線(xiàn)夾角θ=4°,托圈半徑R=6 870mm,擋座中心位置相對(duì)原位置移動(dòng)距離L=R×θ=236mm;擋座位置變化后,爐體傾動(dòng)時(shí)擋座力臂減小,作用力將增大1-cosθ= 0.25%,變化很小。因此,擋座中心線(xiàn)與托圈耳軸中心線(xiàn)呈4°布置能滿(mǎn)足避開(kāi)原有焊接區(qū),同時(shí)對(duì)擋座作用力影響較小。

托圈下平面擋座改造時(shí),將原有4套托圈擋座及爐體托架切割去掉,重新安裝4套預(yù)應(yīng)力擋座。為了避開(kāi)原來(lái)托圈上的焊縫區(qū)域,將擋座中心與耳軸側(cè)中心線(xiàn)夾角由22.5°減小為18°重新布置,如圖6所示。擋座中心位置減小θ=22.5°-18°=4.5°,相對(duì)原位置移動(dòng)L=R×θ=266mm;擋座承受的作用力減小0.26%。擋座中心線(xiàn)與托圈耳軸中心線(xiàn)呈18°布置能滿(mǎn)足避開(kāi)原有焊接區(qū),同時(shí)對(duì)擋座作用力影響不大。

4 經(jīng)濟(jì)效益

2012年9月及2013年4月分別對(duì)4#、5#轉(zhuǎn)爐實(shí)施預(yù)應(yīng)力擋座架改造。改造前每年每座提釩轉(zhuǎn)爐發(fā)生擋座架脫落事故4～5次,每次處理?yè)踝苊撀湫枰t5個(gè)班(40h)左右且是高溫環(huán)境處理,檢修人員工作環(huán)境特別惡劣。每座轉(zhuǎn)爐班產(chǎn)釩渣約240t,每噸釩渣利潤(rùn)約2 900元;每次處理?yè)踝軝z修費(fèi)用約5萬(wàn)元。通過(guò)擋座架優(yōu)化改造后,徹底解決了擋座架脫落問(wèn)題。預(yù)計(jì)改造取得直接經(jīng)濟(jì)效益N=(240×5×2 900×4/ 10 000)+5×4=1 133.6萬(wàn)元。

通過(guò)優(yōu)化改造,解決了擋座架脫落的問(wèn)題,為物流順行創(chuàng)造有利條件,同時(shí)降低了檢修工人勞動(dòng)強(qiáng)度,改造將會(huì)取得更大的間接效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)預(yù)應(yīng)力擋座架的運(yùn)用實(shí)踐考察,證實(shí)預(yù)應(yīng)力擋座架能夠自適應(yīng)爐殼和托圈變形,預(yù)應(yīng)力螺栓將托圈擋座連接在一起能夠顯著提高擋座承載能力,能夠有效解決提釩轉(zhuǎn)爐現(xiàn)有擋座架因?yàn)橹谓佑|面積小,不能適應(yīng)爐殼、托圈變形,從而造成轉(zhuǎn)爐在傾翻過(guò)程中產(chǎn)生的巨大振動(dòng)、沖擊、異響以及擋座架脫落等問(wèn)題。能夠有效提高轉(zhuǎn)爐的平穩(wěn)性和安全性,降低設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的沖擊,減少設(shè)備的日常維護(hù),延長(zhǎng)提釩轉(zhuǎn)爐設(shè)備的壽命和運(yùn)行可靠性,為提釩煉鋼廠(chǎng)提高釩渣產(chǎn)能、保證物流順行創(chuàng)造有利條件。同時(shí)減小處理?yè)踝苊撀涔收蠈?duì)生產(chǎn)影響,降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

Panzhihua Vanadium Steel Mill BOF Optimized Transformation Block Mounts

LUO Dan
(Panzhihua Iron and Steel Mill,Panzhihua 617000,Sichuan,China)

Panzhihua Vanadium Vanadium steel mill converter block mounts using existing compensation mechanisms to adapt to the furnace shell angle,trunnion ring deformation,But in the actual production process,often resulting in retaining ring on the seat frame prop open welding, loss,Loss of positioning the furnace shell.By optimizing the transformation,Prestressed block mounts adapt to the furnace shell,trunnion ring deformation,While increasing the strength of the stopper holder,Completely solve the problem of retaining the seat frame off.

BOF;block mounts;optimization;transform

圖5 預(yù)應(yīng)力擋座托圈上平面布置圖

圖6 預(yù)應(yīng)力擋座托圈下平面圖

TF748.2

:B

1001-5108(2015)05-0079-04

羅丹,高級(jí)工程師,主要從事冶金設(shè)備管理方面的工作。