LF爐水冷爐蓋升降系統(tǒng)導(dǎo)向滾輪固定方式優(yōu)化改進(jìn)

許生福 呂德山

(宏興鋼鐵股份有限公司，甘肅735100)

LF爐由鋼包車系統(tǒng)、三相電極升溫冶煉系統(tǒng)、水冷爐蓋輔助及除塵系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、鋼包底吹氬系統(tǒng)、合金供料系統(tǒng)等組成。其中，水冷爐蓋是LF爐冶煉的重要設(shè)備，鋼水包通過鋼包車運送到LF爐加熱處理工位后，水冷爐蓋下降至下限位，蓋住鋼水包，保證外界空氣與鋼水的接觸降至最少，保持爐內(nèi)最佳還原氣氛；三相電極下降，插入爐內(nèi)，產(chǎn)生電弧，對鋼水進(jìn)行升溫冶煉；同時，從鋼包底部透氣磚向鋼水內(nèi)吹入氬氣對鋼水進(jìn)行攪拌；鋼水成分及溫度冶煉達(dá)標(biāo)后，三相電極和水冷爐蓋上升至上限位，鋼包車開出處理工位，天車吊運鋼水包至澆鑄平臺。

LF爐水冷爐蓋在配合正常冶煉工作的同時也收集LF爐冶煉過程中產(chǎn)生的煙塵，并通過煙道通風(fēng)除塵系統(tǒng)抽走后集中凈化除塵，保護(hù)環(huán)境的同時也大大改善了現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境。公司現(xiàn)有三臺雙加熱工位LF爐，其各工位水冷爐蓋升降立柱均豎直安裝在機座預(yù)留中間孔洞內(nèi)，機座上下平臺安裝有固定式導(dǎo)向滾輪，對升降立柱進(jìn)行強制導(dǎo)向，使之在豎直方向上下運動。水冷爐蓋的受力模型為懸臂梁結(jié)構(gòu)，見圖1(a)，爐蓋的自重(包含爐蓋內(nèi)側(cè)的積渣和爐蓋內(nèi)的循壞冷卻水)將以力矩的形式作用于扶持升降立柱的上下兩組滾輪(每組四個滾輪)上。導(dǎo)向滾輪共同扶持升降立柱上下往復(fù)運動，受力分析見圖1(b)，其中F1所受正壓力最大。爐蓋上下往復(fù)運動帶動滾輪旋轉(zhuǎn)長期承受交變載荷。當(dāng)水冷爐蓋上升至最高位時，滾輪所受作用力達(dá)到最大。在生產(chǎn)實踐過程中，發(fā)生過滾輪內(nèi)軸承滾珠保持架損壞故障和因滾輪受力過大導(dǎo)致滾輪底座固定螺栓從底板中拔出，進(jìn)而造成水冷爐蓋整體傾斜故障，導(dǎo)致LF爐無法正常冶煉生產(chǎn)。

圖1 LF爐水冷爐蓋升降系統(tǒng)三維圖及受力示意圖

1 水冷爐蓋升降系統(tǒng)存在的問題

水冷爐蓋升降系統(tǒng)在長期使用維護(hù)過程中，每年約發(fā)生1～2次因?qū)驖L輪故障導(dǎo)致升降立柱無法正常移動設(shè)備的故障。設(shè)備發(fā)生此類故障時，冶煉過程鋼渣飛濺，設(shè)備維護(hù)人員動態(tài)點檢時不易靠近該區(qū)域，無法及時跟蹤設(shè)備劣化傾向，發(fā)生故障后，搶修時間長達(dá)15 h，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐冶煉工序、LF爐精煉工序、連鑄拉坯工序無法進(jìn)行，可能造成斷澆事故。因此，導(dǎo)向滾輪的穩(wěn)固運行成為LF爐長期持續(xù)穩(wěn)定正常運行的薄弱環(huán)節(jié)，而保證導(dǎo)向滾輪固定牢固，進(jìn)而保持水冷爐蓋升降系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行，對穩(wěn)產(chǎn)增效也具有十分重要的意義。水冷爐蓋升降立柱導(dǎo)向滾輪如圖2所示。

圖2 水冷爐蓋升降立柱導(dǎo)向滾輪三維圖及現(xiàn)場圖片

1—M30×2×90 2—墊片 3—壓板 4—底座 5—底板 6—機架

1—M30×3.5×180 2—墊片 3—壓板 4—底座 5—底板 6—機架

2 水冷爐蓋升降過程中導(dǎo)向滾輪存在問題

LF爐水冷爐蓋升降系統(tǒng)由底部液壓缸驅(qū)動，升降立柱在導(dǎo)向滾輪扶持下上下往復(fù)運動，在移動過程中由上下兩組導(dǎo)向滾輪(每組有兩個大滾輪和兩個小滾輪組成)對移動立柱進(jìn)行扶持和導(dǎo)向(其中F1組滾輪和F3組滾輪為大滾輪，F(xiàn)2組滾輪和F4組滾輪為小滾輪)。由于立柱本身長期處于受力狀態(tài)，在上下爐蓋的頻繁移動的過程中，立柱主要受到水冷爐蓋自身的重力(爐蓋內(nèi)側(cè)往往沾有積渣，爐蓋環(huán)管內(nèi)有冷卻水)，對其產(chǎn)生扭矩作用，在上下移動過程中，立柱整體上有向爐蓋方向傾斜的趨勢。導(dǎo)向滾輪原有固定結(jié)構(gòu)為每組滾輪通過16條M30×2×90的細(xì)螺紋螺栓將滾輪固定在底板上，將導(dǎo)向滾輪固定在底座上，成為一個整體，如圖3所示。在實際生產(chǎn)運行過程中，這樣的固定方式無法使設(shè)備穩(wěn)定運行，會導(dǎo)致導(dǎo)向滾輪固定螺栓從底板中拔出，或者因受力過大而導(dǎo)致底板與基座焊接部位撕裂。

3 導(dǎo)向滾輪固定方式改進(jìn)

在不影響機架支撐強度的前提下，在機架側(cè)面護(hù)板上開安裝孔，并在機架上部結(jié)構(gòu)底板和機架上打?33 mm通孔，將原導(dǎo)向滾輪固定底板上的螺紋孔改為通孔，用M30×3.5×180螺栓替代原有的M30×2×90螺栓，配套相應(yīng)的墊片和螺母，通過螺栓墊片螺母結(jié)構(gòu)將導(dǎo)向滾輪牢牢固定在機架上面，如圖4所示?？拷摪囈睙捯粋?cè)的安裝孔改造完畢后需用鋼板遮蓋，以免LF爐正常冶煉時鋼渣飛濺到機架內(nèi)部，影響立柱導(dǎo)向面及滾輪正常運轉(zhuǎn)。

4 結(jié)論

LF爐水冷爐蓋升降立柱導(dǎo)向滾輪固定方式改進(jìn)后，可以保證導(dǎo)向滾輪較長時間固定在機架上，避免了緊急停爐故障，節(jié)約了設(shè)備故障維護(hù)費用和時間，同時也保證了精煉工序連續(xù)生產(chǎn)，起到了穩(wěn)產(chǎn)增效的目的。

LF爐水冷爐蓋升降立柱導(dǎo)向滾輪改進(jìn)后的固定方式比原來的固定方式更牢靠，更有利于日常緊固維護(hù)，減少了設(shè)備故障停機維護(hù)時間，保障了LF爐水冷爐蓋升降系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。