轉(zhuǎn)爐本體設(shè)備安裝技術(shù)探討

　　摘要：本文在介紹了轉(zhuǎn)爐本體系統(tǒng)設(shè)備組成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，闡述了轉(zhuǎn)爐本體設(shè)備安裝工程概況和安裝技術(shù)要求
　　關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐本體系統(tǒng)設(shè)備 組成結(jié)構(gòu) 安全技術(shù)
　　中圖分類號：TU64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)02(a)-0000-00
　　
　　1轉(zhuǎn)爐本體設(shè)備安裝概況
　　根據(jù)轉(zhuǎn)爐本體設(shè)備的特點和生產(chǎn)工藝要求，需要將轉(zhuǎn)爐本體設(shè)備安裝在加料跨和轉(zhuǎn)爐跨之間，兩跨之間的位置安裝困難，直接將設(shè)備吊裝就位沒有合適的行車，而且由于各部件尺寸龐大，重量可觀，需要采取適當?shù)拇胧⒏鞑考惭b就位。
　　根據(jù)設(shè)備各部件的特點，應(yīng)先將爐體支撐系統(tǒng)的軸承座安裝就位，再安裝后續(xù)的托圈、爐殼、傾動裝置，以及本體附件[1]。安裝支撐軸承座相對簡單，使用汽車吊或行車結(jié)合手拉葫蘆，可以達到吊裝到位的目的，對于托圈、爐殼、傾動裝置等重量和尺寸較大的部件必須采用專用安裝設(shè)備，本文介紹的轉(zhuǎn)爐本體系統(tǒng)設(shè)備安裝，采用線外組裝、整體滑移就位。
　　
　　2轉(zhuǎn)爐本體系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)
　　轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)設(shè)備主要包括爐型、爐殼、爐體支撐及轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)。
　　2.1轉(zhuǎn)爐爐型
　　轉(zhuǎn)爐爐型是指用耐火材料砌成的爐襯內(nèi)形。按金屬熔池形狀的不同，轉(zhuǎn)爐爐型可分為筒球型、錐球型和截錐型三種。筒球型爐型由一個球缺體和一個圓筒體組成，它的優(yōu)點是爐型形狀簡單，砌筑方便爐殼制造容易。熔池內(nèi)型比較接近金屬液循環(huán)流動的軌跡，在熔池直徑足夠大時，能保證在較大的供氧強度下吹煉而噴濺最小，也能保證有足夠的熔池深度，使爐襯有較高的壽命。大型轉(zhuǎn)爐多采用這種爐型。爐型的爐襯一般由工作層、填充層和永久層所構(gòu)成。工作層是指直接與液體金屬、熔渣和爐氣接觸的內(nèi)層爐襯，它要經(jīng)受鋼、渣的沖刷、熔渣的化學(xué)侵蝕、高溫和溫度急變、物料沖擊等一系列作用。同時工作層不斷侵蝕，也將影響爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的進行。因此，要求工作層在高溫下有足夠的強度，一定的化學(xué)穩(wěn)定性和耐急冷急熱等性能。填充層介干工作層和永久層之間一般用散狀材料搗打而成，起到減輕內(nèi)襯膨脹時對金屬爐殼產(chǎn)生的擠壓作用，拆爐時便于迅速拆除工作層，并避免永久層的損壞。永久層緊貼爐殼鋼板，修爐時一般不拆除，其主要作用是保護爐殼鋼板，該層用鎂磚砌成。
　　2.2轉(zhuǎn)爐爐殼
　　爐殼由爐帽、爐身、爐底組成，承受耐火材料、鋼液、渣液的全部重量，保持爐子有固定的形狀，傾動時承受扭轉(zhuǎn)力矩。爐殼制作時各部分用普通鍋爐鋼板或低合金鋼板成形后，再焊成整體。為了適應(yīng)轉(zhuǎn)爐高溫作業(yè)頻繁的特點，爐殼有足夠的強度和剛度，在高溫下不變形在熱應(yīng)力作用下不破裂，考慮到爐殼各部位受力的不均衡，爐帽、爐身、爐底應(yīng)選用不同厚度鋼板。
　　爐帽部分的形狀有截頭圓錐體型和半球型兩種。半球型的剛度好但制造時需要做胎模，加工困難。而截頭圓錐體型制造簡單，但剛度稍差，一般用于30t以下的小轉(zhuǎn)爐。爐帽上設(shè)有出鋼口，在爐帽的頂部，現(xiàn)在普遍裝有水冷爐口，可防止爐口鋼板在高溫下變形，提高爐帽的壽命，另外它還可以減少爐口結(jié)清，而且即使結(jié)渣也較易清理。水冷爐口有水箱式和埋管式兩種結(jié)構(gòu)。
　　爐身一般為圓筒形。它是整個轉(zhuǎn)爐爐殼受力最大的部分。轉(zhuǎn)爐的全部重量(包括鋼水、爐渣、爐襯、爐殼及附件的重量)，通過爐身和托圈的連接裝置傳遞到支承系統(tǒng)上并且它還要承受傾動力矩，因此用于爐身的鋼板要比爐帽和爐底適當厚些。爐身被托圈包圍部分的熱量不易散發(fā)，在該處易造成局部熱變形和破裂[2]。因此，應(yīng)在爐殼與托圈內(nèi)表面之間留有適當?shù)拈g隙，以加強爐身與托圈之間的自然冷卻，防止或減少爐殼中部產(chǎn)生變形。爐帽與爐身也可以通水冷卻，以防止爐殼受熱變形延長其使用壽命。
　　爐底部分有截錐型和球缺型兩種。截錐型爐底制作和砌磚都較為簡便，但其強度不如球缺型好，適用于小型轉(zhuǎn)爐。爐底部分與爐身的聯(lián)接分為固定式與可拆式兩種。相應(yīng)地，爐底結(jié)構(gòu)也有死爐底和活爐底兩類。死爐底的爐殼，結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、造價低，使用可靠。但修爐時，必須采用上修。修爐勞動條件差、時間長，多用于小型轉(zhuǎn)爐。而活爐底采用下修爐方式，拆除爐底后爐襯冷卻決，拆襯容易因此修爐方便，勞動條件較好可以縮短修爐時間，提高勞動生產(chǎn)率，適用于大型轉(zhuǎn)爐。
　　2.3爐體支承系統(tǒng)
　　爐體支撐系統(tǒng)包括支承爐體的托圈、爐體和托圈的連接裝置，以及支承托圈的耳軸、耳軸軸承和軸承座等。托圈與耳軸聯(lián)接并通過耳軸坐落在軸承座上，轉(zhuǎn)爐則座落在托圈上轉(zhuǎn)爐爐體的全部重量通過支承系統(tǒng)傳遞到基礎(chǔ)上，而托圈又把傾動機構(gòu)傳來的傾動力矩傳給爐體，并使其傾動。
　　托圈和耳軸是用以支承止體并傳遞轉(zhuǎn)矩的構(gòu)件。對托圈來說，它在工作中除承受爐殼、爐襯、鋼水和自重等全部靜載荷外，還要承受由于頻繁啟動、制動所產(chǎn)生的動載荷和操作過程所引起的沖擊載荷，以及來自爐體、鋼包等熱輻射作用而引起的熱負荷。如果托圈采用水冷，則還要承受冷卻水對托圈的壓力。故托圈結(jié)構(gòu)必須具有足夠的強度、剛度和韌性才能滿足轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的要求[3]。大、中型轉(zhuǎn)爐的托圈多采用箱形的鋼板焊接結(jié)構(gòu)，為了增大剛度，中間加焊一定數(shù)量的直立筋板。這種結(jié)構(gòu)的托圈受力狀況好，抗扭剛度大加工制造方便，還可通水冷卻，使水冷托圈的熱應(yīng)力降低到非水冷托圈的1/3左右，考慮到機械加工和運輸?shù)姆奖?，大、中型轉(zhuǎn)爐的托圈通常做成兩段或四段的剖分式結(jié)構(gòu)，然后在轉(zhuǎn)爐現(xiàn)場再用螺栓連接成整體。
　　轉(zhuǎn)爐的耳軸支承著爐體和托圈的全部重量并通過軸承座傳給地基，同時傾動機構(gòu)低轉(zhuǎn)速的大扭矩又通過耳軸傳給托圈和轉(zhuǎn)爐耳軸要承受靜、動載荷產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩、彎曲和剪切的綜合負荷，轉(zhuǎn)爐兩側(cè)的耳軸都是階梯形圓柱體金屬部件。由于轉(zhuǎn)爐有時要正反轉(zhuǎn)動360度，而水冷爐口、爐帽和托圈等需要的冷卻水也必須連續(xù)地通過耳軸同時耳軸本身也需要水冷，因此耳軸是空心的。
　　爐體與托圈的連接裝置既要保證轉(zhuǎn)爐在所有的位置時，都能安全地支承全部工作負荷，且為轉(zhuǎn)爐爐體傳遞足夠的轉(zhuǎn)矩，還應(yīng)能夠調(diào)節(jié)由于溫度變化而產(chǎn)生的軸向和徑向的位移，使其對爐殼產(chǎn)生的限制力最小，并能吸收或消除沖擊載荷，并能防止爐殼過度變形、使載荷在支承系統(tǒng)中均勻分布，同時還要考慮到結(jié)構(gòu)型式上的簡單，易于安裝、調(diào)整和維護。目前已在轉(zhuǎn)爐上常用的支承系統(tǒng)是三支點連接結(jié)構(gòu)形式的懸掛支承盤連接裝置，位于兩個耳軸位置的支點是基本承重支點，而在出鋼口對側(cè)，位于托圈下部與爐殼相連接的支點是一個傾動支承點。懸掛支承盤連接裝置的主要特征是爐體處于任何傾動位置，都始終保持托環(huán)與支承盤頂部的線接觸支承。同時在傾動過程中爐殼上的托環(huán)始終沿托圈上的支承盤滾動。所以這種連接裝置傾動過程平穩(wěn)沒有沖擊。
　　轉(zhuǎn)爐耳軸軸承要支承爐殼、爐襯、金屬液和爐渣全部重量的部件。負荷大、轉(zhuǎn)速慢、溫度高、工作條件十分惡劣。為有效地克服滑動軸承磨損快、磨損大的缺點，在大中型轉(zhuǎn)爐上普偏采用了滾動軸承采用自動調(diào)心雙列圓柱滾子軸承，能補償耳軸由于托圈翹曲和制造安裝不準確而引起的不同心度和不平行度。
　　2.4轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)
　　傾動機構(gòu)隨著氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的發(fā)展也在不斷地發(fā)展和完善，出現(xiàn)了各種形式的傾動機構(gòu)。傾動機構(gòu)一般由電動機、制動器、一級減速器和末級減速器組成。就其傳動設(shè)備安裝位置或驅(qū)動方式的不同，可分為落地式傾動機構(gòu)、半懸掛式傾動機構(gòu)、全懸掛式傾動機構(gòu)、液壓傳動的傾動機構(gòu)四大類。
　　轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)的減速比大，轉(zhuǎn)爐的工作對象是高溫的液體金屬，在兌鐵水、出鋼等項操作時要求爐體能平穩(wěn)地傾動和準確地停位。因此爐子采取很低的傾動速度，一般為0.1一1.5 r/min。為此.傾動機構(gòu)必須具有很高的減速比，通常為700-1000。同時其傾動力矩大，啟動、制動頗繁，承受的動載荷較大。在整個冶煉周期中，要完成加廢鋼、兌鐵水、取樣、測溫、出鋼、出渣、補爐等一系列操作，這些都涉及到轉(zhuǎn)爐的啟、制動如原料中硅、磷含量高，吹煉過程中倒渣次數(shù)增加，則啟、制動操作就更加頻繁。另外，傾動機構(gòu)除承受基本靜載荷的作用外，還要承受由于啟動、制動等引起的動載荷[4]。這種動載荷在爐口刮渣操作時其數(shù)值甚至達到靜載荷的兩倍以上。傾動機構(gòu)工作是在高溫、多渣塵的環(huán)境中工作，環(huán)境十分惡劣。
　　
　　根據(jù)轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)的工作特點和操作工藝的需要，傾動機構(gòu)在整個生產(chǎn)過程中，必須滿足工藝的需要。應(yīng)能使爐體正反轉(zhuǎn)動360度，并能平穩(wěn)而又準確地停在任一傾角位置上，以滿足兌鐵水、加廢鋼、取樣、測溫、出鋼、倒渣、補爐等各項工藝操作的要求。并且要與氧槍、副槍、爐下鋼包車、煙罩等設(shè)備聯(lián)鎖。根據(jù)吹煉工藝的要求，轉(zhuǎn)爐應(yīng)具有兩種以上的傾動速度。轉(zhuǎn)爐在出鋼、倒渣、人工測溫取樣時，要平穩(wěn)緩慢地傾動以避免鋼、渣猛烈晃動甚至濺出爐口[5]。當轉(zhuǎn)爐空爐，或從水平位置搖直，或剛從垂直位置搖下時，均可用較高的傾動速度，以減少輔助時間。在接近預(yù)定位置時，采用低速傾動，以便停位準確并使爐液平穩(wěn)。目前全懸掛式傾動機構(gòu)在大型轉(zhuǎn)爐上廣泛應(yīng)用。
　　
　　3轉(zhuǎn)爐本體設(shè)備安裝技術(shù)要求
　　3.1設(shè)備基礎(chǔ)驗收及中心投測
　　轉(zhuǎn)爐屬于重負荷設(shè)備，在設(shè)備安裝工程開始之前，首先應(yīng)認真地對土建交付的設(shè)備基礎(chǔ)嚴格按有關(guān)標準進行驗收。驗收基礎(chǔ)時，首先要檢查和測量基礎(chǔ)中心線，表面標高，地腳螺栓中心，頂部標高以及埋設(shè)件、沉降觀測點等，均要進行逐項檢查。
　　3.2進場設(shè)備的檢查、驗收及檢驗、試驗要求
　　進入現(xiàn)場的設(shè)備包括托圈、爐體、傾動裝置等除進行常規(guī)的產(chǎn)品合格證明書及外觀檢查外，還應(yīng)進行以下檢查、檢驗或試驗:
　?。?）整體進場的托圈應(yīng)按設(shè)計文件要求進行水壓試驗和通水試驗，設(shè)計文件未規(guī)定時，試驗壓力應(yīng)為設(shè)計壓力的1.25倍，在試驗壓力下，穩(wěn)壓10min，再將實驗壓力降至工作壓力，保壓30min，以壓力不降，無滲漏為合格。通水試驗時進出水應(yīng)暢通無阻，連續(xù)通水時間不少于24小時，無滲漏為合格。
　?。?）對托圈的組裝精度進行檢查，用經(jīng)緯儀或掛線配合千分尺的檢查方法，以傳動側(cè)耳軸軸線為基準，托圈兩耳軸的同軸度偏差不超過1.5mm，用塞尺測量法蘭連接的托圈法蘭結(jié)合面，局部間隙不得超過0.05mm。
　　（3）爐體主要檢查焊縫的探傷記錄和熱處理記錄。水冷爐口必須按照技術(shù)文件的要求進行水壓試驗和通水試驗，設(shè)計文件未規(guī)定時，試驗壓力應(yīng)為設(shè)計壓力的1.5倍，在試驗壓力下，穩(wěn)壓10min，再將實驗壓力降至工作壓力，保壓30min，以壓力不降，無滲漏為合格。通水試驗時進出水應(yīng)暢通無阻，連續(xù)通水時間不少于24小時，無滲漏為合格。
　　3.3耳軸軸承座安裝技術(shù)要求
　　轉(zhuǎn)爐支撐體系的所有重量都通過耳軸軸承座、軸承支座傳到基礎(chǔ)上，軸承座和軸承支座的安裝是安裝控制的重點之一，重要的控制項目、允許偏差和檢查方法均應(yīng)制訂嚴格規(guī)范，嚴格執(zhí)行。
　　
　　
　　參考文獻：
　　[1]王吉勤，李文.3000 t轉(zhuǎn)爐本體設(shè)備安裝[J].安裝，2005，(12).
　　[2]張益平.安裝轉(zhuǎn)爐托圈的新方法[J].鋼鐵研究學(xué)報，2006，(09).
　　[3]焉永剛，李志強，楊攆上.轉(zhuǎn)爐傾動裝置的改進[J].冶金設(shè)備，2003，(06).
　　[4]王勇，肖鵬，楊寧川，趙運鋒.我國大型轉(zhuǎn)爐煉鋼車間設(shè)備國產(chǎn)化問題的探討[J].鋼鐵技術(shù)，2007，(01).
　　[5]陳紹藩編著.鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計原理(第三版).北京:科學(xué)出版社，2005.