LF鋼包精煉爐爐蓋升降機(jī)構(gòu)改進(jìn)

張蒙

摘 ?要：文章主要研究LF鋼包精煉爐爐蓋升降系統(tǒng)鏈條斷損問(wèn)題，通過(guò)研究排除了升降鏈條過(guò)載及鏈條質(zhì)量問(wèn)題造成鏈條斷損的原因，而是由于鏈輪設(shè)計(jì)不合理造成的，并有針對(duì)性的提出了解決方案。從而使精煉爐爐蓋升降系統(tǒng)鏈條斷損這一問(wèn)題得到了解決。

關(guān)鍵詞：LF精煉爐爐蓋;升降鏈條;承載;鏈輪

中圖分類號(hào)：TF769 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2019）15-0097-03

Abstract： In this paper， the problem of chain breakage in the lifting system of LF ladle refining furnace cover is studied. Through the study， the causes of chain breakage caused by chain overload and chain quality problems are eliminated， but due to the unreasonable design of sprocketand the targeted solutions are put forward. Thus， the problem of chain breakage of the lifting system of the refining furnace cover has been solved.

Keywords： LF refining furnace cover; lifting chain; bearing; sprocket

1 概述

LF鋼包精煉爐的作用是對(duì)鋼水成分和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)、將有害元素雜物去夾、提高鋼水純凈度。是煉鋼廠生產(chǎn)品種鋼優(yōu)質(zhì)鋼的關(guān)鍵設(shè)備，其能否正常使用決定煉鋼廠精煉生產(chǎn)是否正常進(jìn)行。近年隨著市場(chǎng)對(duì)品種鋼優(yōu)質(zhì)鋼煉需求的不斷增加，昆鋼鋼廠使用的LF爐生產(chǎn)任務(wù)不斷增加，爐蓋升降裝置問(wèn)題也隨之突顯出來(lái)，成為急需解決的問(wèn)題。每年昆鋼在精煉生產(chǎn)中，LF鋼包精煉爐爐蓋升降裝置的升降鏈條損壞非常嚴(yán)重，鏈條經(jīng)常在生產(chǎn)過(guò)程中斷裂，升降鏈條需每月更換一次，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

針對(duì)這一情況，通過(guò)仔細(xì)的分研究后判定，當(dāng)前爐蓋升降系統(tǒng)使用的升降鏈條為“20短環(huán)升降鏈”其工作承載為50T，爐蓋自重約為16T，三根鏈條同時(shí)工作，所以可以排除鏈條承載不足這一原因，而是由于鏈輪設(shè)計(jì)不合理造成的。為使精煉爐能夠正常生產(chǎn)，通過(guò)對(duì)故障分析、提出更換鏈輪的辦法解決問(wèn)題。

2 故障原因分析

LF鋼包爐外精煉爐爐蓋升降系統(tǒng)采用的是爐蓋三點(diǎn)鏈條固定（如下圖所示）。

用兩套液壓油缸水平安放布置拉動(dòng)鏈條對(duì)爐蓋進(jìn)行升降驅(qū)動(dòng)，兩只液其中一套液壓缸拉兩根鏈條另一液壓缸垃一根鏈條。每根鏈條都有一個(gè)定軸鏈輪為垂直段與水平方向段的換向支承過(guò)渡支點(diǎn)。主要零部件的參數(shù)為：

LF爐爐蓋最大工作重量：16t

升降鏈掛點(diǎn)數(shù)：3

短環(huán)升降鏈：20Ⅰ型

液壓油缸：SF16C140/80-650W

在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)單根鏈條短環(huán)升降鏈斷損的故礙現(xiàn)象，通過(guò)分析后認(rèn)為造成短環(huán)升降鏈斷損的原因主要有以下幾點(diǎn)：

（1）短環(huán)升降鏈工作的載荷特征;

（2）短環(huán)和爐蓋升降鏈工作環(huán)境;

（3）短環(huán)升降鏈?zhǔn)欠襁^(guò)載;

（4）升降鏈制造材料及質(zhì)量問(wèn)題;

（5） 鏈輪鏈環(huán)嚙合過(guò)程受力及力矩分析;

針對(duì)以上原因分析如下：

（1）短環(huán)升降鏈載荷特征分析。由于LF鋼包精煉爐爐蓋升降系統(tǒng)爐蓋在生產(chǎn)工作中要提升、下降起動(dòng)及制動(dòng)會(huì)產(chǎn)生一定的沖擊、振動(dòng)等交變載荷，但爐蓋采用的是液壓缸作為升降驅(qū)動(dòng)， 液壓系統(tǒng)本身就沒(méi)有一些緩沖零件，所從鏈條在升降過(guò)程中， 受到的沖擊載荷等其它有害載荷小。經(jīng)分析升降鏈條機(jī)械載荷特征良好。

（2）爐蓋升降鏈工作環(huán)境分析。爐蓋升降鏈條為開(kāi)式或半開(kāi)式（橋架內(nèi)），在工作中冶煉時(shí)爐內(nèi)鋼水溫度高、有灰等因素影響， 但爐蓋有耐火磚爐襯， 鏈條受鋼水的熱輻射很小。短環(huán)升降鏈條的正常工作溫度5-85℃，經(jīng)實(shí)測(cè)其工作溫度為45-55℃，工作環(huán)境滿足要求。

（3）短環(huán)升降鏈?zhǔn)欠襁^(guò)載。經(jīng)過(guò)對(duì)升降鏈參數(shù)查看和參照《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，“20Ⅰ型”短環(huán)升降鏈承載參數(shù)為：額定載荷Fmin為50.6噸：極限工作載荷Fmax大為125噸：爐蓋的最大工作重量G為16噸。為確保爐蓋升降系統(tǒng)穩(wěn)定性，用三根鏈條分三點(diǎn)提升爐蓋。掛點(diǎn)數(shù)n=3。

經(jīng)分析，短環(huán)升降鏈條完全可以滿足承載需要。排除鏈條斷損是由短環(huán)鏈條承載不足造成的。

（4）升降鏈制造材料及質(zhì)量問(wèn)題。通過(guò)對(duì)斷損短環(huán)升降鏈進(jìn)行采樣分析，其結(jié)果為符合短環(huán)升降鏈材質(zhì)要求的20Mn2鋼。

（5）鏈輪鏈環(huán)嚙合過(guò)程受力及力矩分析。在爐蓋升降系統(tǒng)中，只有鏈輪與斷損處鏈條相接觸，經(jīng)過(guò)對(duì)鏈條與鏈輪的嚙合實(shí)際情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)鏈節(jié)與鏈輪是點(diǎn)接觸支撐嚙合，如下圖所示：

根據(jù)分析，鏈環(huán)受彎曲應(yīng)力是促使斷損加重的因素。鏈環(huán)在經(jīng)過(guò)鏈輪時(shí)在拉力F1、鏈輪對(duì)鏈環(huán)支撐力F2、重力G的作用下，鏈環(huán)中點(diǎn)和兩端點(diǎn)受三個(gè)方向不同的作用力就會(huì)產(chǎn)生彎矩M1（如圖），長(zhǎng)時(shí)間作用下會(huì)使鏈環(huán)發(fā)生彎曲。

鏈環(huán)經(jīng)過(guò)鏈輪后，在重力G和拉力F1的作用下，變彎后的鏈環(huán)產(chǎn)生反方向的旋轉(zhuǎn)力矩M2，使鏈環(huán)重新拉直。反復(fù)循環(huán)這一過(guò)程，鏈環(huán)就會(huì)出現(xiàn)金屬疲勞，造成鏈環(huán)斷損，而且隨著精煉任務(wù)的增加，這一問(wèn)題也就更為突出。因此判斷鏈條發(fā)生斷損的原因?yàn)殒溳喗Y(jié)構(gòu)不合理。

3 故障解決辦法

根據(jù)以上分析，升降鏈斷損的原因是鏈輪結(jié)構(gòu)不合理造成連環(huán)疲勞破壞的問(wèn)題。

查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用機(jī)構(gòu)與裝置圖冊(cè)》可知，支承鏈條的鏈輪有“焊接鏈鏈輪”、“焊接鏈滑輪”和“焊接鏈卷筒”三種型號(hào)。當(dāng)前安裝的為“焊接鏈滑輪”，鏈環(huán)受彎曲應(yīng)力影響斷損嚴(yán)重。為消除鏈環(huán)受彎曲應(yīng)力影響，選擇“焊接鏈鏈輪”，因其上有鏈條鏈環(huán)槽，鏈輪環(huán)槽眼窩與鏈環(huán)嚙合時(shí)，鏈環(huán)與鏈輪槽完全接觸，受力是面支撐嚙合，故鏈環(huán)不受彎曲應(yīng)力影響。如下圖所示：

通過(guò)改變鏈輪型號(hào)，鏈輪鏈環(huán)嚙合由點(diǎn)支撐變成面支撐，消除了鏈環(huán)金屬疲勞。想要解決鏈環(huán)斷損的問(wèn)題，必須要更換鏈輪。

4 重新鏈輪設(shè)計(jì)

鏈條形狀設(shè)計(jì)：

（1）材料及鑄造要求： 鑄鋼 ZG270-500，鑄造時(shí)滑輪件內(nèi)部不能有影響使用性能的裂紋、縮孔、氣泡等缺陷。（2）熱處理：為了消除毛坯件內(nèi)部應(yīng)力，對(duì)鏈輪鑄造件毛坯進(jìn)行退火處理。精加工后，鏈輪槽表面應(yīng)進(jìn)行淬火處理增加耐腐蝕性、耐磨性。（3）外部結(jié)構(gòu)： 鏈輪外觀表面應(yīng)光去除飛邊毛刺，保證平滑。（4）鏈輪尺寸公差I(lǐng)T7級(jí)加工;鏈輪槽表面表面粗糙度Ra1.6：未標(biāo)注公差的加工表面尺寸公差等級(jí)按公差尺寸GB/T1804中的m級(jí)進(jìn)行加工。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)對(duì)LF鋼包精煉爐爐蓋升降鏈斷損要因的研究分析，找到主要原因是鏈輪構(gòu)不合理造成的。通過(guò)對(duì)原爐蓋升降系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、改造，優(yōu)化鏈輪結(jié)構(gòu)，消除鏈輪鏈環(huán)嚙合時(shí)彎曲應(yīng)力影響，徹底的解決了LF精煉爐爐蓋升降鏈斷損的實(shí)際問(wèn)題，增加了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。從改造至今平均每年只正常更換過(guò)一次鏈條，說(shuō)明此次改進(jìn)是可行的，達(dá)到了預(yù)期的效果。

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