混鐵爐底座輥道更換方法及工裝設(shè)計

梁 棟，李開倫，張瑞海，吳云云，郝 陽

(萊鋼集團(tuán)設(shè)備檢修中心，山東 萊蕪 271104)

0 前言

混鐵爐是高爐和轉(zhuǎn)爐之間的煉鋼輔助設(shè)備，主要用于調(diào)節(jié)和均衡高爐和轉(zhuǎn)爐之間鐵水供求的設(shè)備，主要由底座、弧形輥道、爐體、傳動機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、開蓋機(jī)構(gòu)、鼓風(fēng)裝置、煤氣空氣管道、氣動送閘裝置、干油潤滑裝置、混鐵爐平臺、電氣系統(tǒng)等組成。其中，混鐵爐底座是爐體的承重零件，整個爐體的重量通過接近筒體兩端的偏心箍圈，圓輥組成的弧形輥道傳遞到直接固定在基礎(chǔ)上的底座上，如圖1所示；底座和弧形輥道由于承受整個爐體重量，而且長期進(jìn)行相對滾動，容易發(fā)生變形和磨損而損壞。

山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠有600 t混鐵爐2座，爐役時間均在20年以上，需更換混鐵爐底座和弧形輥道。

1 萊鋼混鐵爐更換底座輥道難點(diǎn)

(1)爐體質(zhì)量大。如圖1所示，更換底座和弧形輥道時，需要將混鐵爐爐體與弧形輥道脫離開一定距離，從而能夠拆除損壞的底座和弧形輥道并安裝新制作備件。一般情況下，設(shè)備廠房和行車不能承受爐體重量(含爐襯約410 t)，在起重作業(yè)方面無法借助行車等起重設(shè)備；同時，為了保證施工安全，還應(yīng)當(dāng)保證爐體起升過程中爐體重心的平衡，不能發(fā)生側(cè)移或轉(zhuǎn)動。

(2)作業(yè)空間狹小?，F(xiàn)場作業(yè)空間狹小，給底座和輥道的拆卸、轉(zhuǎn)運(yùn)、安裝造成困難；同時，對作業(yè)人員進(jìn)出、站位及作業(yè)形成風(fēng)險；

(3)技術(shù)要求高。需要保證的主要技術(shù)要求：單個底座縱向中心線偏差不得超過1 mm(相對于原底座)，橫向中心線偏差不得超過1 mm，標(biāo)高允許偏差為±2 mm，水平度不超過0.15 mm/1000 mm；兩底座中心距偏差不超過±1 mm，對角線之差不超過3 mm，同截面高低差0.5 mm/1000 mm；弧形輥道中線與底座橫向中心線重合，偏差不超過2 mm。

圖1 混鐵爐主體示意圖

2 工裝設(shè)計

為了克服安全、技術(shù)難點(diǎn)，通過現(xiàn)場勘查和圖紙研究，設(shè)計了一套專用的混鐵爐底座、輥道更換工裝，如圖2所示。該更換工裝主要包括：底板1、固定支座2、千斤頂3、安全墊塊4、支撐底座5、吊耳6等。

圖2 工裝安裝示意圖

(1) 圖3為支撐底座的立體示意圖。制作支撐底座時，弧面半徑R應(yīng)為爐體兩側(cè)法蘭外徑(圖2b中φD)的一半，從而保證支撐底座的弧面能夠與爐體法蘭緊密貼合；為保證爐體兩側(cè)法蘭能夠完全落在支撐底座弧面上，弧面寬度尺寸B≥爐體法蘭厚度+60 mm；支撐底座中部因主要受拉應(yīng)力，高度尺寸a可在300 ～400 mm范圍內(nèi)選擇；支撐底座的長度L2應(yīng)當(dāng)在保證不與廠房或其它零件干涉的情況下盡量加長，從而更好地保證爐體重心平衡。

(2) 如圖4、5所示，分別為固定支座和安全墊塊示意圖。固定支座是安放千斤頂和安全墊塊的平臺，主要受力點(diǎn)也在千斤頂和安全墊塊這兩個位置，為了保證固定支座的強(qiáng)度，設(shè)計成雙十字型的筋板結(jié)構(gòu)(如圖4所示)；安全墊塊起到支撐爐體和支撐底座的作用，當(dāng)千斤頂將爐體頂起到要求位置后，將安全墊塊放入支撐底座和固定支座之間，可設(shè)計成如圖5所示的鋼管形式。

(3)圖2a中底板1起到連接平臺和連接兩側(cè)固定支座的作用，尺寸要求能夠安放固定支座并且不與其它零件發(fā)生干涉即可；固定支座高度h、安全墊塊高度h2均應(yīng)根據(jù)爐體兩側(cè)法蘭下母線高度、支撐底座的尺寸a、千斤頂高度及行程等來確定，需要注意的是h1(圖2b)應(yīng)大于千斤頂行程處于最低位置時的高度，一般情況下間隙b可在10～30 mm范圍內(nèi)選擇。

圖3 支撐底座示意圖

圖4 固定支座示意圖

圖5 安全墊塊示意圖

3 方案實施

混鐵爐更換底座和弧形輥道的主要操作如下：

(1)地面底板鋪設(shè)。按照現(xiàn)場實際地面空間(爐體兩側(cè))鋪設(shè)整體鋼板，即底板，板厚δ≧50 mm，鋼板要墊實、找平，水平度要求0.5 mm/1000 mm。

(2) 刻劃底座標(biāo)記。將原有底座中心、標(biāo)高、縱橫中心線作固定標(biāo)記，作為新安裝底座的參考依據(jù)。

(3)支撐底座調(diào)整安裝。在安裝支撐底座前，首先，拆除底座外側(cè)地腳螺栓的緊固螺母，按照現(xiàn)場實際需要對裝焊接吊耳一、二、三(圖2a所示)，并在爐體一側(cè)兩邊掛好手拉葫蘆，每邊掛3個；然后，將支撐底座從爐體底座兩側(cè)用已經(jīng)掛好的手拉葫蘆將其拉入爐體兩側(cè)下方，并用吊耳一處的手拉葫蘆將支撐底座拉起，與爐體弧面接觸，為保證安全可靠，手拉葫蘆不可拆除；最后，檢查支撐底座弧面與爐體的接觸面積，接觸面積達(dá)到60 %以后，檢測支撐底座下平面水平度，要求水平度控制在0.5 mm/1000 mm以內(nèi)，并將支撐底座與爐體固定牢靠，可采用焊接方式固定。

(4)固定支座調(diào)整安裝。首先，將固定支座從爐體底座兩側(cè)用手拉葫蘆拉入并按圖示位置安裝固定好；然后，檢測固定支座上平面與支撐底座下平面的平行度，要求控制在±1 mm以內(nèi)；最后，為了保證下部支撐基礎(chǔ)的穩(wěn)固性，將同側(cè)兩個固定支座用槽鋼聯(lián)接好，并焊在預(yù)先鋪設(shè)的底板上。

(5)千斤頂起升及安全墊塊安裝。在兩側(cè)四個固定支座上方安放千斤頂，為了使得爐體起升平穩(wěn)，避免千斤頂損害，千斤頂應(yīng)同步起升，并至起升高度可以使輥道順利移出為止；按圖示位置安放安全墊塊，用定位安全塊焊接牢固，并調(diào)整千斤頂使安全墊塊成為主要承力零件。

(6)弧形輥道拆除。首先，將鋼絲繩一端、卸扣裝在輥道兩側(cè)的吊耳上(每個卸扣裝2根鋼絲繩)，另一端掛在爐體上第1個手拉葫蘆上(即吊耳二上)，并用手拉葫蘆將弧形輥道拉起；然后，當(dāng)弧形輥道脫離底座后將另一根鋼絲繩掛在第2個手拉葫蘆上(即吊耳三上)拉緊；最后，將兩個手拉葫蘆依次慢慢放下，從而將弧形輥道倒出底座，并吊離現(xiàn)場。

(7)底座拆除。首先，將鋼絲繩、卸扣掛在底座吊鼻上，上方掛在預(yù)先安裝備用的手拉葫蘆上(即吊耳二上)，兩側(cè)手拉葫蘆同步提升，使?fàn)t體保持平衡，確保安全可靠；然后，當(dāng)?shù)鬃嵘叨瘸龅啬_螺栓20 mm后，在底座底面加放鋼管3～4根，鋼管上母線高度要高于螺栓高度10 mm，拉動手拉葫蘆將底座放置在鋼管上；最后，通過倒鋼管的方法將底座拉出爐體底部，并吊離現(xiàn)場。

(8)新底座調(diào)整安裝。新底座的安裝順序與原有底座的拆除順序相反，所不同的是增加了位置和尺寸的調(diào)整步驟。新底座到位后，應(yīng)使用全站儀、卷尺、手拉葫蘆、千斤頂、墊塊等來檢測調(diào)整底座的標(biāo)高、中心、水平及兩底座間的中心距、對角線尺寸等，并達(dá)到技術(shù)要求，然后用地腳螺栓固定底座。

(9)新弧形輥道調(diào)整安裝及爐體就位。新弧形輥道的安裝順序與原有弧形輥道的拆除順序相反，所不同的是增加了位置和尺寸的調(diào)整步驟。如圖2b所示，爐體下落前，首先，通過手拉葫蘆和卷尺檢測、調(diào)整弧形輥道相對于底座的位置，使得弧形輥道的中線與底座橫向中心線重合，偏差不超過2 mm；然后，同步調(diào)整千斤頂將爐體平穩(wěn)落至弧形輥道上。

(10)現(xiàn)場恢復(fù)及竣工驗收。拆除更換工裝，拆除順序與安裝順序相反，割除吊耳，恢復(fù)現(xiàn)場并試車驗收。

4 安裝效果

在混鐵爐底座、輥道更換完成后，對各個技術(shù)要求進(jìn)行了全面檢測，均達(dá)到了技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)：單個底座縱向中心線偏差1 mm(相對于原底座)，橫向中心線偏差1 mm，標(biāo)高偏差為1.5 mm，水平度0.1 mm/1000 mm；兩底座中心距偏差1 mm，對角線之差2 mm，同截面高低差0.3 mm/1000 mm；弧形輥道中線與底座橫向中心線對齊偏差1 mm。試車時，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，一次試車成功。

5 結(jié)束語

通過此方法的實施，在保證施工安全和質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)了對混鐵爐進(jìn)行安全、高效的底座、弧形輥道更換；成功替代外委，保證了熱線順行，避免了因底座或弧形輥道損壞而采購、安裝全新混鐵爐設(shè)備的問題，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

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