加熱爐爐門升降系統(tǒng)的設計改進和應用

成 明

中冶東方工程技術有限公司秦皇島研究設計院，河北 秦皇島 066004

加熱爐爐門升降系統(tǒng)的設計改進和應用

成 明

中冶東方工程技術有限公司秦皇島研究設計院，河北 秦皇島 066004

在加熱爐爐門升降系統(tǒng)在某軋鋼廠的改進和應用，解決了原來的電機傳動中存在的平穩(wěn)性差，故障率高，容易斷鏈等問題，使用中收到良好效果。

爐門升降系統(tǒng)；改進；液壓；板式鏈條

引言

隨著國家對節(jié)能減排的要求逐漸深化，華北某軋鋼廠為了合理使用現(xiàn)有的能源資源，加上原有加熱爐已到需要徹底大修階段，為不影響生產(chǎn)，需要再建一座新的蓄熱式加熱爐接替。原有加熱爐經(jīng)過多年的使用，雖然整體效果不錯，但在某些方面也暴露出一些問題。例如:1）爐門升降機構的機械傳動平穩(wěn)性較差，爐門開啟頻繁，減速機，電機故障率高；2）吊掛爐門用的鏈條偶爾會發(fā)生斷鏈的情況，影響生產(chǎn)，并且有安全隱患。因此，新加熱爐在設計上著力針對上述問題進行改進。

1 改進措施

1.1 驅動方式的改進

首先，在原來的加熱爐爐門升降系統(tǒng)中，傳動平穩(wěn)性差，電機故障率高等問題，這是電機傳動應用于此的固有癥結，要想完全解決,最好是另辟蹊徑：采用液壓驅動。

1.1.1 液壓升降爐門的結構

在新的加熱爐設計中，由于兩個爐門既要能夠單動，又要能聯(lián)動，所以采用雙側液壓缸驅動，每個液壓缸既可以單獨驅動一個爐門，又可以在主控室的操作下一起工作。為了防止液壓缸活塞在運動到兩極限位置時，對缸體頂部或底部的沖擊，液壓缸采用可調雙向緩沖缸，使活塞運動到極限位置附近時，降低活塞的運動速度，以減小對缸體的沖擊。

為了保證懸掛爐門的鏈條受力均勻，且在每條吊掛爐門的鏈條端部都設有索具螺旋扣，用來調整每個鏈條，鏈輪的受力。為了便于安裝調整，液壓缸與鏈條連接處也增設了索具螺旋扣。

1.1.2 液壓升降機構的工作原理爐口的輻射熱逐漸聚集，使得鏈環(huán)摩擦面局部產(chǎn)生高溫進而發(fā)生塑性變形，當負載的拉應力超過鏈環(huán)材料的屈服強度時，鏈環(huán)發(fā)生斷裂?？紤]到前面的因素，在這次新加熱爐的設計改進中，采用板式鏈替代焊接鏈。板式鏈傳動是依靠鏈輪輪齒撥動板式鏈上的銷軸實現(xiàn)的，因此鏈板本身不會受到交變載荷。并且鏈輪輪齒與銷軸傳動時相對摩擦很小，每節(jié)板式鏈都是由6~8片鏈板和銷軸組成。因此在這種惡劣的工況下，板式鏈要比焊接鏈可靠的多。

按公式P=P1*n(P-計算載荷，P1-最大工作載荷，n-安全系數(shù))，按照計算載荷P選擇板式鏈型號。最大工作載荷根據(jù)爐門重量，并綜合考慮動載荷確定。根據(jù)板式鏈要求的安全系數(shù),n取6。經(jīng)過計算,最終確定與液壓缸連接的主鏈條選擇某鏈條廠的型號B121的鏈條,直接吊掛爐門的鏈條選用型號B141的鏈條。

1.3 改進后的效果

該新建加熱爐2011年8月投產(chǎn)以來，改進的爐門升降系統(tǒng)一直運轉平穩(wěn)，斷鏈情況沒有再發(fā)生過；并與加熱爐的爐底機械和出鋼機緊密配合，使加熱好的鋼坯按照合理的生產(chǎn)節(jié)奏出爐，既滿足了生產(chǎn)工藝的要求，又很好地保持了爐溫，降低了爐溫的波動范圍，較大程度上節(jié)約了能源。

2 結語

如圖，當爐門需要打開時，電磁方向閥DTB得電，液壓站輸出的壓力油進入電磁換向閥的B口，經(jīng)液控單向閥，單向節(jié)流閥（通過調節(jié)此閥的開度控制爐門升降的速度到適當?shù)臄?shù)值），然后經(jīng)過液壓缸上液壓鎖（液壓鎖的作用是當爐門上升時，如果供油軟管爆裂，爐門依然可保持在當前位置，不會墜落），最后進入液壓缸的有桿腔，無桿腔的低壓油通過A路流回油箱，活塞桿向下運動，爐門升起；當爐門需要關閉時，電磁方向閥DTB得電，液壓站輸出的壓力油進入換向閥A口，經(jīng)液控單向閥，單向節(jié)流閥，進入液壓缸無桿腔，同時壓力油進入液壓鎖的控制油路x，使液壓鎖上的A,B口連通，有桿腔的液壓油順利通過B路流回油箱。同時，液壓缸上還配有調定好壓力的溢流閥，當爐門升降過程中發(fā)生卡死等情況時，保護液壓缸不會因為超壓而損壞。該設計使爐門在上升還是下降的過程中，可以停在任意位置。

由于加熱爐爐底機械也是液壓驅動的，設計上配有一個專門的液壓站，因此可以把爐門升降的閥臺設計在液壓站里，只需從液壓站里的閥臺引出進，回，泄油三個油管接到現(xiàn)場的液壓缸上，即可實現(xiàn)爐門的啟閉。該液壓站的工作介質選用46號抗磨液壓油，系統(tǒng)的清潔度等級不低于NAS1638的7級，該液壓站還設有油壓過載報警，回油堵塞報警，油液過低報警，油溫過低報警等。油溫高于45度啟動冷卻循環(huán)系統(tǒng)，油溫低于20度啟動電加熱器，確保油溫在20～45度之間，另外還設有超高溫停機。

1.2 傳動鏈條的改進

原來的加熱爐在生產(chǎn)過程中每幾個月會發(fā)生斷鏈事故，仔細觀察發(fā)生斷裂的鏈環(huán)及其茬口，分析其原因在于：一方面，長期在高溫環(huán)境工作的情況下該焊接鏈的鏈環(huán)易被拉長，且抗拉強度明顯降低，極易產(chǎn)生斷裂，因長期高溫影響會使鏈條表面產(chǎn)生氧化物，降低鏈條表面質量，影響了鏈條的強度，使鏈條的磨損增加，降低了鏈條的使用壽命；另一方面，在升降過程中，經(jīng)過鏈輪的焊接鏈環(huán)頻繁受到交變彎曲應力，鏈環(huán)之間咬合處不斷產(chǎn)生相對摩擦，產(chǎn)生的熱量與

相比較而言，改進的爐門升降系統(tǒng)由于采用的液壓缸作為動力源，因此無論是啟動還是停止都比電機傳動的爐門升降系統(tǒng)要平穩(wěn)的多，對傳動鏈條和鏈輪而言，動載荷較小，使設備的使用壽命有效延長；另一方面，由于板式鏈相對于焊接鏈的上文所述的優(yōu)勢，使得爐門運行的可靠性大大提升，安全隱患降到較低，雖然一次性投資較焊接鏈多些，但后期維護成本較低。綜上所述，這種爐門升降系統(tǒng)在蓄熱式加熱爐上有其應用和推廣價值。

[1] 王秉銓編.工業(yè)爐設計手冊,第三版.機械工業(yè)出版社,2010

[2] 成大先編.機械設計手冊.第五版化學工業(yè)出版社,2008

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.079

成明（1977—），男，學士，工程師，主要從事工業(yè)爐機械設備方面設計研究工作。