熱軋步進(jìn)爐爐門升降裝置典型故障分析及改進(jìn)

王麗果

（北京首鋼機(jī)電有限公司曹妃甸檢修分公司，河北唐山 063200）

0 引言

步進(jìn)梁式加熱爐是單塊模式軋制板坯的熱軋帶鋼生產(chǎn)線的核心設(shè)備之一，主要結(jié)構(gòu)由爐底步進(jìn)機(jī)械、爐體鋼結(jié)構(gòu)（上部鋼結(jié)構(gòu)、下部鋼結(jié)構(gòu)、爐頂和爐體鋼結(jié)構(gòu)）、空煤氣管道系統(tǒng)、汽化冷卻系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、爐體砌筑等系統(tǒng)組成[1]；功能是冷裝25 ℃、熱裝＞500 ℃的板坯在爐內(nèi)加熱到1300±20 ℃的軋制溫度，布料方式分為雙排布料（短尺）和單排布料（長尺）。由裝鋼機(jī)把裝鋼輥道輸送過來的板坯裝入爐內(nèi)水梁裝料端，再由出鋼機(jī)把加熱到軋制溫度的板坯從爐內(nèi)水梁出料端托出在出鋼輥道上。

1 步進(jìn)梁式加熱爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

每座加熱爐的裝料端、出料端設(shè)置裝料爐門及其附屬的液壓升降裝置。為適應(yīng)加熱爐雙排、單排布料，裝料爐門裝置和出料爐門裝置由左右兩套帶水冷框的焊接爐門、兩側(cè)水冷爐門框、爐頂鋼結(jié)構(gòu)、爐門液壓升降裝置組成，兩套爐門裝置相對于加熱爐爐長方向中心線對稱布置并且焊后要砌筑重質(zhì)澆注料；爐門的作用是在不裝鋼或不出鋼的情況下封住爐內(nèi)熱量，保持爐壓，爐門的動作有關(guān)閉、半開、全開三種[2]。兩套爐門液壓升降裝置相對于加熱爐爐長方向中心線對稱布置在爐頂鋼結(jié)構(gòu)的大型工字鋼上部；采用液壓缸驅(qū)動鏈輪、鏈條傳動，由帶內(nèi)置位移傳感器的液壓缸、鏈輪、重載滾子鏈條、鏈條連接件、螺旋調(diào)整裝置組成，兩扇爐門既可一起升降，也可單獨(dú)升降；爐頂重載滾子鏈條由螺旋調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整鏈條漲緊程度，保持爐門上升、下降過程中，兩條水平布置的重載滾子鏈條漲緊程度相同，同步動作，保持兩條鏈條同時均勻受力，鏈輪鏈條不會產(chǎn)生異常磨損，同時在上升、下降的過程中爐門在爐寬方向保持水平，不互相干涉和剮蹭，防止?fàn)t門耐材脫落；爐門和鏈條連接位置設(shè)計調(diào)整爐門垂直裝置，避免爐門在爐長方向傾斜剮蹭上部鋼結(jié)構(gòu)或下部爐門檻砌筑耐材；液壓缸內(nèi)置位移傳感器不僅可以控制爐門升降的極限位置，還可與步進(jìn)機(jī)械、裝鋼機(jī)、出鋼機(jī)進(jìn)行聯(lián)鎖控制。爐門及爐門升降裝置如圖1 所示。

圖1 爐門升降裝置

首鋼京唐鋼鐵公司2250 mm 熱軋生產(chǎn)線共設(shè)置4 座加熱爐，主軋線及1#加熱爐于2009 年12 月投產(chǎn)，2#、3#和4#爐隨著主軋線調(diào)試進(jìn)度分別于2010 年4 月、6 月、8 月陸續(xù)投入使用。1#爐在投產(chǎn)初期，發(fā)生單重約8 t 的爐門在升降過程中鏈輪和鏈條卡阻并異常磨損、爐門在上升下降過程中剮蹭下部爐門檻耐材現(xiàn)象，造成一方面爐門不能正常升降對主軋線生產(chǎn)計劃造成影響；另一方面爐門擠壓下部爐門檻耐材，對爐門檻內(nèi)部冷卻水管形成隱患。鏈輪鏈條異常磨損如圖2 所示，爐門升降剮蹭下部爐門檻耐材如圖3 所示。

圖2 鏈輪鏈條異常磨損

圖3 爐門升降剮蹭下部爐門檻耐材

2 爐門升降過程中卡阻、鏈輪鏈條異常磨損原因分析及調(diào)整

（1）以裝鋼輥道中心線為基準(zhǔn)，使用經(jīng)緯儀做90°轉(zhuǎn)角，在裝料端爐頂鋼結(jié)構(gòu)的鏈輪端面確定裝鋼輥道中心線的輔助平行線，掛出與裝鋼輥道中心線平行的細(xì)鋼絲線及兩端鉛垂線：①測量鏈輪與裝鋼輥道輔助中心線的平行度，即：鏈輪兩端到鋼絲線的距離；②測量液壓缸中心線的垂直度，即：液壓缸兩端到細(xì)鋼絲線的鉛垂線的距離；③測量鏈輪軸的水平度，即：拆卸鏈輪兩端軸承座上部軸承蓋，水準(zhǔn)儀測量鏈輪軸兩側(cè)下軸承座高度差。爐門液壓升降機(jī)構(gòu)的鏈輪鏈條裝置簡圖以及鏈輪與輥道中心線的平行度及液壓缸垂直度測量如圖4 所示。

圖4 鏈輪鏈條裝置及鏈輪與輥道中心線的平行度及液壓缸垂直度測量

（2）通過以上測量，鏈輪鏈條卡阻及異常磨損的主要原因如下：安裝精度低，超出安裝標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備的縱、橫向中心線極限偏差、標(biāo)高極限偏差、水平度或鉛垂度公差應(yīng)符合冶金機(jī)械設(shè)備安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[3]各專業(yè)的規(guī)定，按照以下標(biāo)準(zhǔn)重新調(diào)整液壓缸、鏈輪的安裝精度：①鏈輪與裝鋼輥道平行度公差0.5 mm/1000 mm；②鏈輪軸水平度公差0.5 mm/1000 mm。③液壓缸垂直度公差0.5 mm/1000 mm。④爐門升降裝置鏈輪及液壓缸與裝鋼輥道中心距偏差±5 mm[4]，不做調(diào)整。原因：下部爐門檻耐材已經(jīng)砌筑完成，墻體砌筑平整度、垂直度偏差均＜5 mm[4]，符合工業(yè)爐砌筑標(biāo)準(zhǔn)，按照實(shí)際情況以下部爐門檻耐材砌筑表面為基準(zhǔn)，保證爐門升降裝置的鏈輪中心及液壓缸中心距離下部爐門檻耐材砌筑表面170 mm。

（3）調(diào)整方案：利用長檢修期間調(diào)整，爐門固定，拆卸鏈條后調(diào)整安裝精度。

（4）出鋼爐門升降裝置也按照上述標(biāo)準(zhǔn)及方案重新調(diào)整。（液壓缸調(diào)整前后的安裝精度見表1，鏈輪調(diào)整前后的安裝精度見表2）

表1 液壓缸調(diào)整前、后的安裝精度（正：背離爐門；負(fù)：偏向爐門） mm

表2 鏈輪調(diào)整前、后的安裝精度 mm

3 爐門升降過程中剮蹭下部爐門檻耐材原因分析及調(diào)整

（1）按照上述方法：以裝鋼輥道中心線為基準(zhǔn)，使用經(jīng)緯儀做90°轉(zhuǎn)角，以輥道中心線為基準(zhǔn)，測量輥道中心線距離下部爐門檻耐材砌筑表面距離，即：爐門中心至下部爐門檻耐材砌體邊線170 mm。因已經(jīng)砌筑完成，只做記錄留存但不做參考。

（2）爐門升降過程中剮蹭耐材的主要原因：下部爐門檻耐材砌筑表面距離爐門耐材砌體表面距離20 mm，未調(diào)整爐門耐材砌筑表面的垂直度造成爐門在爐長方向傾斜，升降過程中處于傾斜狀態(tài)發(fā)生剮蹭。

（3）調(diào)整方案：爐門與鏈條連接處下方，位于爐門本體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計有爐門垂直度調(diào)整機(jī)構(gòu)，通過旋入或旋出調(diào)整螺栓來調(diào)整爐門垂直度，直到升降過程中不發(fā)生剮蹭下部爐門檻狀態(tài)。爐門本體垂直度調(diào)整機(jī)構(gòu)及耐材砌體位置關(guān)系如圖5 所示。

圖5 爐門本體垂直度調(diào)整機(jī)構(gòu)及耐材砌體位置

4 在投產(chǎn)初期的其他問題及改進(jìn)措施

1#加熱爐在投產(chǎn)后三個月內(nèi)，爐底機(jī)械的步進(jìn)周期、裝鋼機(jī)或者出鋼機(jī)的裝出鋼速度以及爐門升降與爐底步進(jìn)機(jī)械、裝鋼機(jī)、出鋼機(jī)的聯(lián)鎖控制等，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都達(dá)到設(shè)計要求，但由于設(shè)備維護(hù)人員對設(shè)備了解不透徹，在使用過程中也出現(xiàn)了一些其他問題，雖然沒有對主軋線的調(diào)試及生產(chǎn)造成影響及發(fā)生嚴(yán)重故障，但是教訓(xùn)深刻，同時也取得一些經(jīng)驗(yàn)。

（1）液壓缸有桿腔、無桿腔原有不銹鋼硬管改為軟管連接，軟管外包防火布，避免火災(zāi)隱患。原因：①液壓缸緊鄰裝鋼、出鋼輥道，板坯輸送時由于振動造成高溫氧化鐵皮脫落，有時會掉落在液壓缸附近；②液壓缸耳軸和焊接在水冷爐門框上的底座鉸接，爐門升降過程中，液壓缸圍繞鉸接點(diǎn)在鏈輪、鏈條方向上擺動，長期運(yùn)行造成液壓缸和管接頭密封或管路法蘭密封損壞導(dǎo)致液壓油噴濺泄漏可能會引起火災(zāi)。

（2）液壓缸有桿腔、無桿腔和軟管連接的管口安裝在爐門的反方向，同時管口位置增加防護(hù)罩。原因：如果液壓缸和管接頭密封損壞液壓油噴濺，噴濺方向?yàn)槠叫杏谘b鋼或出鋼輥道，避免火災(zāi)隱患。

（3）為了降低設(shè)備費(fèi)用，原有液壓缸內(nèi)置位移傳感器改為接近開關(guān)控制爐門的關(guān)閉、半開、全開位置，接近開關(guān)固定在液壓缸活塞桿和鏈條一的連接件上，接近開關(guān)擋鐵固定在水冷爐門框架上，也可以實(shí)現(xiàn)控制爐門升降的關(guān)閉、半開、全開位置，同時與步進(jìn)機(jī)械、裝鋼機(jī)、出鋼機(jī)進(jìn)行聯(lián)鎖控制。

5 調(diào)整改進(jìn)安裝精度后效果

通過爐門升降裝置以及爐門垂直度的調(diào)整方案的實(shí)施，隨著主軋線的調(diào)試，其余3 座加熱爐全部以輥道中心線為基準(zhǔn)，砌筑爐頂上部鋼結(jié)構(gòu)耐材及安裝爐門升降裝置，并陸續(xù)安裝后投入使用，至今沒有發(fā)生爐門在升降過程中卡阻、鏈輪鏈條異常磨損、爐門在上升下降過程中剮蹭上部鋼結(jié)構(gòu)耐材現(xiàn)象。