轉(zhuǎn)爐三點(diǎn)支撐銷軸支撐板在線處理的研究與應(yīng)用

李洪博

（河鋼唐鋼檢修分公司，河北 唐山 063000）

轉(zhuǎn)爐三點(diǎn)支撐作為連接托圈和轉(zhuǎn)爐爐本體的重要部件，在轉(zhuǎn)爐出鋼口的對側(cè)，及兩側(cè)均布分布，三點(diǎn)互成120°角。在轉(zhuǎn)爐靜態(tài)和冶煉過程中三點(diǎn)支撐承載轉(zhuǎn)爐的負(fù)荷，當(dāng)轉(zhuǎn)爐處于冶煉或出渣垂直位置時(shí)，支撐爐體的主要受力部件為三個(gè)球鉸螺栓、球鉸螺栓支撐銷軸及其附件。當(dāng)爐體處于水平出鋼位置時(shí)，主要受力部件為爐體止動擋塊。球鉸工作部位溫度高，熱應(yīng)力大，工作過程中承受的載荷大。轉(zhuǎn)爐爐殼在旋轉(zhuǎn)過程中三點(diǎn)受力不同，導(dǎo)致球鉸螺栓支撐銷軸與托圈上的支撐板之間局部磨損較為嚴(yán)重。爐體把持器位于止動擋塊兩側(cè)，分布于托圈的上下表面，托圈上表面三組，下表面四組，是防止?fàn)t殼軸向旋轉(zhuǎn)的重要部件。三點(diǎn)支撐銷軸與支撐板之間間隙大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐爐體把持器偏載增加，從而導(dǎo)致爐體把持開裂，屬于重大設(shè)備隱患。需要對三點(diǎn)支撐銷軸支撐板進(jìn)行處理，恢復(fù)圖紙的配合公差，消除設(shè)備隱患。

不銹鋼2#轉(zhuǎn)爐為120t轉(zhuǎn)爐，爐殼支撐方式為三點(diǎn)球鉸螺栓連接方式，2019年1月開始爐體把持器經(jīng)常開裂，搖爐時(shí)有異響，檢查發(fā)現(xiàn)西北側(cè)三點(diǎn)支撐銷軸徑向間隙8mm～16mm， 2019年6月大修時(shí)對2#轉(zhuǎn)爐進(jìn)行徹底處理。

轉(zhuǎn)爐三點(diǎn)支撐銷軸支撐板的處理存在的問題：

方案一：將磨損部位支撐板切除，重新在原位置焊接支撐板，支撐板厚度為180mm，此種方案的弊端為在線焊接工作量大，焊接質(zhì)量難以控制，焊后支撐板變形無法控制，支撐板作為連接球鉸螺栓和托圈的受力部件，一旦斷裂將造成重大設(shè)備事故，此種方案風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)極高，所以確定檢修方案的過程中摒棄這種檢修方案。

方案二：將出現(xiàn)磨損部位的球鉸螺栓套件破壞性拆除，使用機(jī)床在線對支撐板磨損部位進(jìn)行擴(kuò)孔加工，通過圖紙及現(xiàn)場實(shí)際情況對在線加工機(jī)床進(jìn)行定位，確保加工后的支撐板同軸度，恢復(fù)磨損部位的配合公差。綜合比較，此種方法風(fēng)險(xiǎn)小，處理后能夠保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，所以采用此種檢修方案。

圖1 轉(zhuǎn)爐具體結(jié)構(gòu)

1 采用方案二的施工過程如下

（1）轉(zhuǎn)爐銷軸支撐板的修復(fù)穿插在轉(zhuǎn)爐爐役大修期間，拆除轉(zhuǎn)爐爐襯后，拆除妨礙球鉸螺栓移出的群板，待砌完出鋼口后，搖爐至轉(zhuǎn)爐爐口垂直向上。由于拆除爐襯，爐殼重量加殘?jiān)亓堪?00t計(jì)算，現(xiàn)場使用兩臺200t液壓頂鎬完全可以頂起爐殼，在轉(zhuǎn)爐四周搭設(shè)腳手架作為檢修平臺。在西北側(cè)支撐螺栓兩側(cè)托圈和爐體法蘭之間架設(shè)兩臺200t液壓千斤頂，液壓千斤頂使用前進(jìn)行試動作，液壓千斤頂墊鐵使用時(shí)1組不能超過2塊，以免墊鐵發(fā)生崩塌造成人身傷害。起泵起升液壓頂給爐殼傾斜向上的力，這樣爐殼已另外兩個(gè)球鉸螺栓為支撐，通過圖紙核算和現(xiàn)場設(shè)備確認(rèn)，能夠補(bǔ)償轉(zhuǎn)爐爐殼受力后能夠頂起高度30mm，上球面墊（二）進(jìn)行機(jī)加工，子口高度保留20mm。

圖2 轉(zhuǎn)爐爐殼外部結(jié)構(gòu)

（2）檢修人員使用吹氧管配合氣焊切割球鉸螺栓螺母及支撐板銷軸，支撐板銷軸從支撐板與球鉸螺栓之間延徑向斷開，使用吹氧管吹銷軸的同時(shí)清理融融冷卻的鋼水。使用氣焊延爐殼大法蘭向外平行切割豁口，切割豁口的原則：使球鉸螺栓進(jìn)出自由，又避免焊接填充工作量過大，切割下法蘭塊做好方位標(biāo)記。球鉸螺栓直徑為230mm，爐殼法蘭厚140mm，使原有爐殼法蘭孔形成向外250mm的C形豁口，上球面墊（二）拆除，使用氣焊將上球面墊（二）沿縱橫中心線切成四部分拆除，注意使用氣焊切割時(shí)不要破壞法蘭。

圖3 具體實(shí)施流程

（3）在球鉸螺栓上焊接吊點(diǎn)，使用25t汽車吊配合2t手拉葫蘆將球鉸螺栓移出。氣焊切割后爐殼法蘭切口在現(xiàn)場進(jìn)行修邊、開上坡口、打磨處理，大法蘭母材采用20°V型坡口。以備回填焊接時(shí)順利。切割下的法蘭塊要求采用V形坡口，機(jī)加工坡口角度20°，坡口要留8mm～10mm鈍邊。200t液壓千斤頂同時(shí)向上頂爐殼，使?fàn)t殼緩慢上升高度30mm，爐殼法蘭與托圈加墊塊防止千斤頂泄壓。

（4）依據(jù)支撐板銷軸孔磨損程度現(xiàn)場對銷軸孔進(jìn)行鏜孔加工，按照鏜孔后的配合尺寸公差對銷軸及球鉸螺栓進(jìn)行加工，現(xiàn)場加工托圈上支撐支撐座銷軸孔。在線加工機(jī)床加工過程：在線加工機(jī)床由驅(qū)動電機(jī)，主軸，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)及鏜刀組成，使用在線加工機(jī)床加工支撐板關(guān)鍵是確保兩個(gè)支撐耳板銷軸孔的同軸度。結(jié)合圖紙通過掛線找到支撐板中心?，F(xiàn)場組裝機(jī)床前需要拆除西北側(cè)爐體把持器一塊，機(jī)床定位后測量機(jī)床的水平度，要求水平度0.05/1000mm，對刀，粗車，精車的工序?qū)χ伟蹇走M(jìn)行加工，使用專用的內(nèi)徑千分尺在線測量鏜孔后支撐板銷軸孔的內(nèi)徑，滿足配合尺寸后拆卸在線加工設(shè)備。根據(jù)銷軸支撐板的磨損情況確定擴(kuò)孔后的銷軸支撐板銷軸孔直徑為285mm。

三點(diǎn)支撐支撐板擴(kuò)孔后受力校核：轉(zhuǎn)爐裝鋼后爐殼總重量按600t計(jì)算。則三點(diǎn)支撐每處受力為200t，支撐板厚度為180mm，抗拉強(qiáng)度為345Mpa，A=600mm。

2R=455.07mm＞285mm,滿足使用要求。

圖4 應(yīng)力集中系數(shù)（ jα）

圖5 銷軸及球鉸螺栓銷軸孔

（6）銷軸穿好后，起升液壓千斤頂，拆卸墊塊，緩慢下降爐殼，直至爐殼大法蘭完全坐落在推力關(guān)節(jié)軸承上，球面墊子口完全吻合。

（7）填補(bǔ)C形豁口，將加工好的填補(bǔ)鋼板放在豁口處，用水平尺找平，鋼板底部焊接擋塊。焊接大法蘭的焊接質(zhì)量保證措施；綜合比較各種焊接方法，選用CO2氣體保護(hù)焊焊接，熱量輸入集中，焊接過程中可以有效控制焊接熱量輸入，焊接過程中需做好防風(fēng)措施。焊絲選用ER50-6焊絲，焊接時(shí)母材和填補(bǔ)板材需恒溫150℃，確保焊縫焊透，焊接直至填滿坡口。焊接結(jié)束后，使用手砂輪打磨大法蘭上焊口，將焊口打磨平整。

圖6 填補(bǔ)C形豁口

（8）爐殼C型法蘭焊接后熱處理方案：法蘭焊接后使用熱處理加熱器對焊接部位進(jìn)行熱處理，熱處理最高溫度控制在550℃～580℃，在焊口部位鋪設(shè)加熱毯并固定，加熱時(shí)溫升控制為80℃/h，冷卻速度控制為80℃/h，冷卻至200℃后進(jìn)行空冷，加熱、冷卻過程使用測溫槍對溫度進(jìn)行檢測。

圖7 鍋爐儀表溫度控制

（9）由于球鉸支撐螺栓采用T型螺栓，T型螺栓自鎖校驗(yàn)：三點(diǎn)吊掛球鉸螺栓型號Tr230*12，螺栓外徑230mm，螺栓中徑224mm。

導(dǎo)程角正切=導(dǎo)程/（中徑*3.14）=0.017。

導(dǎo)程角=arctg0.017=0.97°。

梯形螺紋螺旋升角小于5°時(shí)，具有自鎖功能，雖然設(shè)計(jì)圖紙上沒有明確要求螺母的緊固要求，但是結(jié)合三點(diǎn)支撐型轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)合之前唐鋼一鋼軋廠轉(zhuǎn)爐的三點(diǎn)支撐的處理經(jīng)驗(yàn)，對三點(diǎn)支撐螺母緊固力矩要求為120KN·m，緊固方法為：使用50mm厚鋼板制作力臂為1200mm的扳手 ，使用10t的電動葫蘆施加外牽拉力，螺母緊固到位后焊接擋塊?；謴?fù)拆除的裙板，完成三點(diǎn)支撐板的在線處理工作。

2 結(jié)論

此種三點(diǎn)支撐銷軸支撐板在線處理的方法在唐鋼不銹鋼2#轉(zhuǎn)爐上應(yīng)用，通過一年多的使用效果來看，搖爐過程中爐體出現(xiàn)異響的現(xiàn)象消失，爐體把持器開裂的問題消除，在線使用效果良好，達(dá)到了預(yù)期效果，對國內(nèi)同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)爐具有借鑒意義。