麥爾茲雙膛石灰豎窯卸料平臺(tái)液壓缸外移改造

盧曉輝，李　磊

（柳州鋼鐵股份有限公司 轉(zhuǎn)爐煉鋼廠，廣西 柳州545002）

麥爾茲雙膛石灰豎窯卸料平臺(tái)液壓缸外移改造

盧曉輝，李磊

（柳州鋼鐵股份有限公司 轉(zhuǎn)爐煉鋼廠，廣西 柳州545002）

對(duì)卸料平臺(tái)液壓缸進(jìn)行外移安裝，從而提高液壓缸使用壽命，降低更換液壓缸頻率和備件及維修成本，促進(jìn)窯爐生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。

麥爾茲窯；卸料平臺(tái)；迷宮密封

麥爾茲雙膛石灰豎窯每個(gè)膛具備一個(gè)卸料平臺(tái)機(jī)構(gòu)。卸料平臺(tái)為窯爐重要的出料系統(tǒng)，窯內(nèi)所有的物料都堆積在平臺(tái)上部。其結(jié)構(gòu)分成四個(gè)扇面，且每兩個(gè)相對(duì)的扇面連接成一對(duì)。每對(duì)出料平臺(tái)底部由大托輥支撐，兩個(gè)液壓缸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。兩對(duì)出料盤呈90°對(duì)角，在出料時(shí)，物料受自身重力影響，從扇形面邊緣掉落至卸料閘板機(jī)構(gòu)封閉的小料斗內(nèi)，實(shí)現(xiàn)出料。液壓缸直接安裝在爐殼上，液壓缸活塞桿伸入窯內(nèi)通過一組驅(qū)動(dòng)桿與卸料平臺(tái)連接（見圖1）。

圖1　卸料平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖

由于柳鋼麥爾茲窯所使用的轉(zhuǎn)爐煤氣熱值偏低，石料粒度不均勻，造成部分物料夾生，灰溫偏高，使窯爐卸料平臺(tái)溫度達(dá)到近250℃。停窯期間，液壓缸由于無冷卻風(fēng)進(jìn)行冷卻，工作環(huán)境溫度將更高。卸料平臺(tái)液壓缸由于長期在高溫、高壓、粉塵惡劣的環(huán)境下工作，活塞桿的密封圈壽命不高，容易產(chǎn)生液壓缸泄漏，甚至導(dǎo)致卸料平臺(tái)內(nèi)部著火，嚴(yán)重影響生產(chǎn)安全。卸料平臺(tái)液壓缸密封圈更換的檢修環(huán)境屬于高溫、狹窄區(qū)域，不利于維修工進(jìn)行檢修。對(duì)2014～2015年卸料平臺(tái)液壓缸故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)平均每月需要更換3組卸料平臺(tái)液壓缸，造成維修人力、備件成本較高，影響生產(chǎn)穩(wěn)定。為降低維修成本，需對(duì)該處設(shè)備進(jìn)行攻關(guān)。

1　設(shè)計(jì)方案

由于液壓缸固定安裝在爐殼上，導(dǎo)致窯爐溫度將直接傳導(dǎo)到液壓缸上，再通過液壓油使整個(gè)液壓系統(tǒng)溫度上升。故方案組設(shè)計(jì)考慮將卸料平臺(tái)液壓缸進(jìn)行外移，即在原安裝液壓缸的位置上，設(shè)計(jì)安裝一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸與爐殼內(nèi)的卸料平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，同時(shí)要確保驅(qū)動(dòng)軸達(dá)到爐殼密封要求。

常見的液壓缸密封結(jié)構(gòu)有O型圈密封、填料密封和迷宮密封。該部位的密封介質(zhì)為高溫含粉塵氣體，壓力20 kPa，溫度150～250℃，同時(shí)由于驅(qū)動(dòng)軸做軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以該密封裝置還應(yīng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封。結(jié)合以上實(shí)際情況，考慮使用迷宮密封的方式。

迷宮密封的工作原理：在軸的周圍依次排列著許多環(huán)形密封齒，當(dāng)氣體經(jīng)過每一個(gè)密封齒時(shí)，氣流經(jīng)間隙高速進(jìn)入環(huán)形腔體后，突然膨脹而產(chǎn)生強(qiáng)烈的漩渦，使氣流的大部分能量轉(zhuǎn)化為熱量而散失，焓值恢復(fù)到接近于間隙前的值。這時(shí)壓力逐級(jí)下降，而達(dá)到密封的效果，其結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2　密封結(jié)構(gòu)原理圖

迷宮密封多數(shù)運(yùn)用在風(fēng)機(jī)軸與機(jī)殼的密封，軸與機(jī)殼之間等相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的部位。要實(shí)現(xiàn)軸與機(jī)殼的軸向運(yùn)動(dòng)密封，必須保證軸與密封套之間不直接接觸，否則軸與密封套之間的摩擦將導(dǎo)致密封套的損壞、泄漏。單個(gè)密封圈在該部位的使用要求都無法滿足所有的條件，必須采取有針對(duì)性的密封系統(tǒng)設(shè)計(jì)，新設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)軸密封系統(tǒng)如圖3所示。

圖3　新設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)軸密封系統(tǒng)示意圖

（1）主密封：使用迷宮密封，密封性能良好。

（2）副密封：驅(qū)動(dòng)軸使用防塵圈進(jìn)行密封，防止粉塵進(jìn)入密封系統(tǒng)。

（3）導(dǎo)向元件：采用活塞桿導(dǎo)向帶作為驅(qū)動(dòng)桿的導(dǎo)向元件，具有良好的耐磨性，保障驅(qū)動(dòng)軸與迷宮密封套的間隙。

2　密封套部件結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算

2.1驅(qū)動(dòng)軸迷宮密封組設(shè)計(jì)

迷宮密封的設(shè)計(jì)原則：（1）軸的直徑越小越好，由于軸需與卸料平臺(tái)內(nèi)原組件連接且承受軸向推力，故驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與液壓缸軸徑相近，采用Φ80 mm。（2）尺寸齒與轉(zhuǎn)軸間隙盡量小，孔與軸采用間隙配合，故孔的加工尺寸為Φ80.6D9，軸的尺寸為Φ80H7；（3）密封齒盡量薄，保持尖角，為便于加工，選擇齒厚度為3 mm，倒角45°；（4）齒與齒之間要有足夠距離，兩齒之間的膨脹空腔越大越好，兩齒間隙選擇6 mm；（5）泄漏量與齒數(shù)為倒數(shù)關(guān)系，迷宮密封運(yùn)用在光軸時(shí)的泄漏系數(shù)更大，所以密封齒的數(shù)目越多越好。但實(shí)際上過多的增加密封齒將導(dǎo)致軸向尺寸過大，由于安裝位置的限制，需要將密封套長度控制在160 mm內(nèi)，故根據(jù)齒寬與齒間間隙倒推齒數(shù)應(yīng)為10齒。

2.2導(dǎo)向帶與防塵圈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

迷宮密封的設(shè)計(jì)中軸與齒之間是間隙配合，迷宮密封套安裝在爐殼上，軸需與密封套之間若產(chǎn)生金屬與金屬的硬摩擦，軸的使用壽命將大大降低，所以必須設(shè)計(jì)一種方法防止軸與迷宮密封之間不形成摩擦。參考液壓缸的密封設(shè)計(jì)，使用液壓缸導(dǎo)向元件對(duì)軸進(jìn)行支撐導(dǎo)向，有效解決了軸與密封套之間的間隙問題。

（1）導(dǎo)向帶

導(dǎo)向帶可按任意長度選擇，材料為聚四氟乙烯并添加了銅粉，具有高承載、低磨損、摩擦力小的特點(diǎn)；在低速和大徑向負(fù)載時(shí)，無爬行現(xiàn)象；安裝尺寸簡單，簡單的溝槽設(shè)計(jì)有效避免滑動(dòng)表面金屬接觸（見圖4）。

（2）防塵圈

功能是防止灰塵、污物、沙粒進(jìn)入密封套內(nèi)，保護(hù)導(dǎo)向元件，延長密封件的工作壽命（見圖5）。

圖4　導(dǎo)向帶　

圖5　防塵圈

2.3密封套與液壓缸安裝設(shè)計(jì)

（1）密封套在原液壓缸安裝位置進(jìn)行安裝，使用8顆螺桿固定，密封套須便于安裝與拆卸更換。

（2）液壓缸安裝后必須保障卸料平臺(tái)、驅(qū)動(dòng)軸及液壓缸的安裝水平，支架需保證一定的剛度。

安裝使用后的情況如圖6、圖7所示。

3　　結(jié)語

（1）該項(xiàng)目于2015年2月在1#麥爾茲窯上安裝并投入使用，至2016年4月已成功使用13個(gè)月，驅(qū)動(dòng)軸表面出現(xiàn)不少小于1 mm深的劃痕，但密封效果良好，使用壽命能夠達(dá)到一年以上。

（2）該項(xiàng)改造每套裝置的成本約2 500元，使用壽命超出一年，后期更換成本1 500元。該項(xiàng)目改造完成后，卸料平臺(tái)液壓缸漏油的故障能夠徹底解決，降低液壓油溫度，提高整個(gè)液壓系統(tǒng)的液壓缸壽命，降低窯爐故障。通過液壓缸外移后，檢修液壓缸能夠在不進(jìn)窯爐內(nèi)部的情況下完成，降低了維修工的作業(yè)危險(xiǎn)和強(qiáng)度。

（3）該項(xiàng)目的成功實(shí)施，在降低維修成本的同時(shí)，還能夠穩(wěn)定生產(chǎn)，提高窯爐產(chǎn)量，進(jìn)一步降低窯爐熱耗和生產(chǎn)成本，提升整體效益。

Outward Shift Modification of Discharge Table Hydraulic Cylinder in Mearz Double Hearth Lime Shaft Kiln

LU Xiaohui，LI Lei
（Converter Plant of Liugang Iron and Steel Co.，Ltd，Liuzhou 545002，China）

By outward shift modification for the hydraulic cylinder of discharge table，the service life of the hydraulic cylinder was improved，the frequency of the replacement of the hydraulic cylinder and the costs of spare parts and maintenance are reduced，and which promoted the stable operation of the kiln production.

Mearz kiln；discharge table；labyrinth seal

圖6　　液壓缸外移效果圖　

圖7　液壓缸外移效果圖

TQ177.2+6

B

1001-6988（2016）04-0068-03

2016-04-10

盧曉輝（1983—），男，工程師，主要從事冶金石灰窯的技術(shù)管理工作.