加熱爐爐門提升系統(tǒng)優(yōu)化改造

王效強(qiáng) 王 斌 孫 斌

( 萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司 山東萊蕪 271104)

1 設(shè)備現(xiàn)狀及存在的問題

萊鋼1500mm 寬帶熱軋生產(chǎn)線2005年7月建成投產(chǎn)，其生產(chǎn)流程是:連鑄坯→經(jīng)過熱送輥道→進(jìn)入加熱爐→在爐中加熱到一定溫度→經(jīng)過熱送輥道→粗軋機(jī)軋制→熱卷箱→精軋軋制→層流冷卻→卷取機(jī)卷取成品。坯料在進(jìn)出加熱爐的階段，如何進(jìn)出方便并且加熱爐節(jié)能高效，爐門運(yùn)行狀態(tài)是關(guān)鍵一環(huán)。就加熱爐爐門提升系統(tǒng)而言，其系統(tǒng)由爐門、橫梁、接手、鏈條連接件構(gòu)成。動(dòng)作軌跡是:兩扇爐門共用一根橫梁，每扇爐門兩個(gè)吊點(diǎn)，每個(gè)吊點(diǎn)通過連接接手和橫梁上的掛鉤連接。通過控制橫梁上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)爐門的上下打開和關(guān)閉。通過近幾年的運(yùn)行，多次出現(xiàn)了橫梁吊鼻、爐門連接接手、接手螺栓等被燒損，橫梁直接變形等情況，導(dǎo)致爐門掉下或打開不到位，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。致使?fàn)t門在線壽命過短、更換頻繁，由此導(dǎo)致的停機(jī)時(shí)間約每月6h 左右。

2 系統(tǒng)缺陷分析

如圖1 所示，未改造前的爐門提升結(jié)構(gòu)是兩扇爐門同時(shí)吊裝在一根長橫梁下，橫梁通過3 根鏈條連接在爐門底部的拉桿上，拉桿通過板式鏈和液壓缸連接。在現(xiàn)場(chǎng)安裝和使用的過程中，橫梁上方的3 根鏈的底部掛點(diǎn)中心不在同一個(gè)平面上機(jī)率大，由于受熱和磨損的不同，也容易造成鏈條掛點(diǎn)中心不在同一個(gè)水平面上，導(dǎo)致橫梁變形。

圖1 改造前爐門提升結(jié)構(gòu)示意圖

在橫梁下部是和爐門直接連接的4個(gè)掛點(diǎn)，掛點(diǎn)后面裝有導(dǎo)向件，與爐體上的滑板配合起到導(dǎo)向和保持爐門穩(wěn)定的作用，若橫梁上方的吊點(diǎn)和下方的吊點(diǎn)不在同一垂直線上，則對(duì)橫梁產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)力矩，同樣導(dǎo)致橫梁變形。

由于單扇爐門上方是2個(gè)掛點(diǎn)，單個(gè)掛點(diǎn)強(qiáng)度比較薄弱，損壞任意一個(gè)就會(huì)影響爐門的正常使用。

軋制不同牌號(hào)鋼，鋼的出爐溫度就不同，由于爐門處溫度較高，多次造成爐門連接件、連接螺栓、橫梁吊鼻變形損壞等。

由于爐門冷卻系統(tǒng)，冷卻能力偏低，燃燒的煤氣熱值較高，爐門出現(xiàn)過燒現(xiàn)象，回水水溫過高，導(dǎo)致爐門冷卻水管結(jié)垢嚴(yán)重，最終因結(jié)垢導(dǎo)致爐門冷卻水管燒裂漏水而停產(chǎn)更換。

3 系統(tǒng)改造措施

針對(duì)爐門提升系統(tǒng)存在的缺陷，有的放矢，優(yōu)化整改思路，逐一解決。具體改造措施如下:

(1)在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于出料爐門的兩扇爐門共用一根橫梁，橫梁總長度達(dá)到10.1m，而整根橫梁的上方是由3 根鏈條連接起來的，如圖1 所示。

由于每根鏈條的使用時(shí)間不同、磨損不同，導(dǎo)向輪的磨損情況也不同，要想使橫梁在3個(gè)吊點(diǎn)懸掛下保持水平和受力平衡幾乎是不可能的，由此直接導(dǎo)致橫梁在垂直方向上發(fā)生彎曲變形;同時(shí)，若橫梁上方的鏈條吊點(diǎn)和橫梁下方的吊點(diǎn)不在同一直線上(下方吊點(diǎn)在爐墻滑道中心上)?；蛘?，橫梁下方的導(dǎo)向件接觸面和鏈條的受力方向不在同一平面上，造成橫梁上方和下方爐門連接件及導(dǎo)向件給橫梁施加的合力方向不在垂直方向上，致使受到橫梁扭轉(zhuǎn)力矩，最終導(dǎo)致橫梁產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。

針對(duì)橫梁受力缺陷優(yōu)化橫梁吊點(diǎn)結(jié)構(gòu)，把橫梁的3 點(diǎn)吊掛改為2 點(diǎn)吊掛，同時(shí)為滿足現(xiàn)場(chǎng)使用需求，兩爐門公用1 根橫梁改為2 根。這樣兩點(diǎn)一線，即使橫梁在水平方向上有偏差，也不會(huì)輕易影響使用，也不會(huì)造成橫梁變形。改造后，如圖2 所示。增加1個(gè)鏈條導(dǎo)向輪，每根橫梁分別對(duì)應(yīng)2個(gè)導(dǎo)向輪的鏈條，左側(cè)即現(xiàn)場(chǎng)的西扇爐門，為減少彎矩和扭矩，固定后的導(dǎo)輪位置滿足其鏈條和橫梁導(dǎo)向件在一條直線上，同時(shí)該垂直線也是爐門和橫梁之間的主要連接點(diǎn);右側(cè)橫梁的掛點(diǎn)，因?yàn)閷?dǎo)輪由3個(gè)增加為4個(gè)，所以需要優(yōu)先考慮輪子之間的距離滿足爐門的最低和最高位置要求，最終定在間距2 800mm的位置。

圖2 改造后爐門提升結(jié)構(gòu)示意圖

(2)為能和改造的爐門提升系統(tǒng)匹配，重新設(shè)計(jì)爐門鏈條拉桿，如圖3 所示。相應(yīng)增加1個(gè)鏈條的連接點(diǎn)，同時(shí)調(diào)整位置和導(dǎo)向輪匹配。

圖3 改造后的爐門鏈條拉桿示意圖

(3)解決橫梁單個(gè)吊點(diǎn)容易損壞和損壞一個(gè)吊點(diǎn)就會(huì)影響生產(chǎn)的問題，對(duì)爐門橫梁及爐門的連接進(jìn)行改造。即在原有橫梁的吊點(diǎn)兩側(cè)中心距1 000mm的位置增加1個(gè)吊點(diǎn)，同時(shí)單個(gè)吊點(diǎn)兩側(cè)間隙45mm的位置再增加2個(gè)吊點(diǎn)，這樣每組3個(gè)吊掛點(diǎn)，總共增加6 組(橫梁改造后可增加8組)，不但單組吊掛點(diǎn)的強(qiáng)度是原來的3倍，同時(shí)任何一組吊掛點(diǎn)的單獨(dú)損壞都不會(huì)影響爐門的使用。

(4)為了提高爐門橫梁和爐門之間連接件在高溫下的機(jī)械性能，把爐門橫梁的連接件及連接件螺栓的材質(zhì)都改為奧氏體耐熱鋼:1Cr18Ni9Ti(固溶處理)。

(5)將現(xiàn)有的鏈條由Ф20 提高到Ф22，提高鏈條的強(qiáng)度。(現(xiàn)有傳動(dòng)件鏈輪最大限度為Ф22)。

(6)為提高爐門冷卻能力，對(duì)爐門的進(jìn)回水管路進(jìn)行改造:①將進(jìn)回水管由原來的二根DN50管路，改為一根DN50 和一根DN80 管路。冷卻水管由Ф168* 10 改為Ф168* 14，提高爐門強(qiáng)度。②將爐門冷卻水管材質(zhì)由1Cr18Ni9Ti 改為Q235，降低爐門成本。爐門冷卻水管最大受熱部分(爐門最下端部分)，噴涂一層厚度為20mm的高溫澆注料改造后，爐門進(jìn)回水量增回20%。

4 改造效果

1 500mm 寬帶加熱爐爐門提升系統(tǒng)自2012年11月優(yōu)化改造以來，設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)有了較大提升，運(yùn)行成本明顯降低。具體效果主要體現(xiàn)在以下方面:

(1)大大減少橫梁變形及各連接件的損壞，提高設(shè)備使用壽命，該處設(shè)備改造完成后，沒有再出現(xiàn)一次故障停機(jī)，由此可年增產(chǎn)20 000T 左右鋼產(chǎn)量。

(2)爐門壽命大幅度提高，改造前故障高峰期的每月需要更換爐門2 ～3 扇，改造后4個(gè)月內(nèi)爐門僅更換了一扇，由此節(jié)約備件維修費(fèi)用200萬元/年，同時(shí)，減少職工勞動(dòng)強(qiáng)度。

(3)由于爐門故障的大幅降低，1 500mm 寬帶線的設(shè)備狀態(tài)水平和軋材能力得到了較好的整體提升。