鐵水倒罐站移動除塵罩的設計

趙維超

（中冶華天工程技術有限公司）

某鋼廠需新建1 500 m3高爐用于取代現(xiàn)有500 m3高爐，并采用新的140 t鐵水罐取代現(xiàn)有50 t轉爐鐵水罐向現(xiàn)有煉鋼車間供應鐵水?，F(xiàn)有煉鋼車間設置2座50 t轉爐，其加料跨設有100/20 t橋式起重機2臺。為了將140 t鐵水罐的鐵水倒入50 t轉爐鐵水罐，需在現(xiàn)有煉鋼車間設置2座鐵水倒罐站。因鐵水倒罐過程中會產(chǎn)生大量的高溫煙塵，工況環(huán)境惡劣［1-3］。因此，需設計配套的鐵水倒罐站移動除塵罩。

1 鐵水倒罐站移動除塵罩設計

經(jīng)現(xiàn)場勘測設計，鐵水倒罐站移動除塵罩設有2根30 kg/m的輕軌，輕軌間距可設為7 000 mm，以便為鐵水罐預留足夠的工作空間。移動除塵罩依據(jù)現(xiàn)場勘測的空間，最終設定其工作行程為5 320 mm；并設定2個停車位，分別為等待位和工作位。

鐵水倒罐站移動除塵罩可分為罩體、驅動輪裝配、從動輪裝配、接近開關裝配4個主要部件［4］。下面主要介紹罩體、驅動輪裝配的設計。

1.1 罩體設計

罩體按工藝要求，設備高度不得超過8 m，再依據(jù)設定好的輕軌間距以及現(xiàn)場鐵水罐規(guī)格，最終完成罩體設計。罩體主要是由鋼結構框架以及耐火材料組成，再結合現(xiàn)場除塵管道布置，移動除塵罩采用單側邊開除塵口的方式。為盡可能提高煙氣捕捉的流速，除塵口內(nèi)徑大小與現(xiàn)場除塵管道內(nèi)徑保持一致。移動罩罩體模型見圖1。

罩體焊接完成后需澆注耐火材料，在需要噴涂耐火材料的表面必須焊接錨爪，錨爪可用鋼絲折彎制作，錨爪分布密度為200 mm×200 mm，且錨爪末端綁定一層工業(yè)鋼板網(wǎng)（1.0 mm×15 mm×40 mm），以固定噴涂料，防止脫落。

澆注時罩體鋼板內(nèi)側均勻噴涂50 mm厚輕質澆注耐火材料，合計總澆注面積約300 m2。輕質澆注料理化指標必須符合YB/T4672標準，其中最高使用溫度1 000℃，密度≤1 g/cm3。

1.2 驅動輪裝配設計

上述移動罩罩體質量約15 t，再根據(jù)工藝給定的移動速度約10 m/min，進行移動罩驅動輪裝配設計。

首先，對鐵水倒罐站除塵罩減速電機選型，每個罩體配2臺電機，計算得理論輸出力7 500 N、理論電機輸出功率1 250 W、輪壓3.75 t，根據(jù)輪壓選用?315 mm的標準車輪，理論電機輸出轉速10.01 r/min。最后根據(jù)理論輸出力、理論電機輸出功率、理論電機輸出轉速進行減速電機選型，即DLKAT06-11-DM100L2-4-E-M3-T3-T電機，3.0 kW、1 400 r/min、AC380 V、50 Hz，接近開關選用耐高溫EI2Y24BN10PAW2SH型。

驅動輪可在罩體下梁上開孔用螺栓固定（圖2），驅動輪的裝配見圖3。

完成2個主要部件的設計后，依據(jù)移動行程工藝要求，進行接近開關裝配。接近開關需選擇耐高溫型，減速電機需要現(xiàn)場安裝擋板進行防熱保護，最終移動罩總裝圖示意見圖4。

2 鐵水倒罐站移動除塵罩傳動軸的靜態(tài)分析

將鐵水倒罐站除塵罩驅動側輸出軸簡化成分析模型（圖5），對分析模型進行靜應力分析。材料選用40Cr，約束條件的設定首先在軸套安裝位置，添加固定約束；然后在驅動輸出軸連接電機位置，添加扭矩M為2 865 Nm；最后根據(jù)所建模型重心位置，添加重力載荷F為37 500 N。

鐵水倒罐站除塵罩傳動軸等效應力圖見圖6，傳動軸位移見圖7，傳動軸等效應變圖見圖8。

根據(jù)圖6、圖7、圖8可以得出：傳動軸與重力載荷添加處產(chǎn)生的應力以及應變最大。傳動軸的等效應力最大值為88.44 MPa、等效應變最大值為0.000 37、總變形最大值為0.004 6 mm，據(jù)此可知傳動軸的最大應力在材料的極限范圍內(nèi)，產(chǎn)生的最大變形也符合設計要求。

3 現(xiàn)場應用

鐵水倒罐站移動除塵罩由現(xiàn)場制作安裝，通風機風量20 000 m3/h。鐵水倒罐站投產(chǎn)后，移動罩的煙氣捕捉流速可達22 m/s。使用前可讓移動罩停在等待位，見圖9。鐵水倒罐時，移動罩便移動到工作位，見圖10，高溫煙塵可得到有效控制。

4 結論

（1）現(xiàn)場應用表明，這種鐵水倒罐站移動除塵罩的使用對鋼鐵廠環(huán)境的改善與治理起到了重要的作用，符合鋼鐵企業(yè)通風除塵設計規(guī)范。

（2）因整個除塵系統(tǒng)僅通過側吸方式，并不能捕捉全部煙塵，所以除塵效果有待提高，現(xiàn)場可將除塵口位置改在頂部，從而進一步改善除塵效果。