轉爐旋轉接頭更換過程中存在的問題及改進措施

尹振茂

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030000）

轉爐旋轉接頭是專門為煉鋼轉爐爐體各部件冷卻、底吹和滑板提供擋渣功能的一種將流體介質(zhì)從靜態(tài)系統(tǒng)輸入到動態(tài)旋轉系統(tǒng)的過渡連接密封裝置。轉爐旋轉接頭輸送的介質(zhì)包括水、氣和液壓油，分別為轉爐爐口、爐帽和滑板擋渣提供冷卻水，為轉爐底吹系統(tǒng)提供氣源，為轉爐滑板擋渣裝置提供液壓油。該接頭是轉爐的關鍵設備，關系著轉爐中關鍵功能的精度。隨著轉爐煉鋼技術地不斷發(fā)展，對轉爐煉鋼工藝也在不斷地提出新要求，如：轉爐底吹系統(tǒng)需使用CO2,并不斷優(yōu)化底吹系統(tǒng)，降低能源消耗，實現(xiàn)降本增效；保證轉爐滑板擋渣功能精度，實現(xiàn)對出鋼過程中的前期渣、中期渣和后期渣做最有效的阻擋，為品種鋼開發(fā)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本起到積極作用。要實現(xiàn)以上功能，轉爐旋轉接頭功能達標是基礎，并且由于旋轉接頭內(nèi)部密封是動密封，長期運轉必然會因磨損導致液體介質(zhì)的泄漏，因此，定期更換旋轉接頭，并解決更換過程中的問題非常重要。

1 旋轉接頭結構

旋轉接頭由外殼和心軸組成，外殼和心軸通過兩端軸承定位，以保證外殼和心軸之間有一定間隙，其間隙一般與液壓缸缸筒和活塞的間隙相當，用來安裝密封，外殼和心軸之間的密封保證了各個通道相互隔絕。外殼上分布有介質(zhì)流入管，心軸內(nèi)分布有介質(zhì)流通的介質(zhì)通道，兩者一一對應，如圖1所示。外殼上介質(zhì)流入管與外部管線相連接，工作中保持相對不動，心軸隨著連接設備轉動，從而實現(xiàn)流體介質(zhì)從靜態(tài)系統(tǒng)輸入到動態(tài)旋轉系統(tǒng)。但在長期運轉磨損后，其密封效果會降低，出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。

圖1 旋轉接頭示意圖

2 旋轉接頭與耳軸內(nèi)配管連接

轉爐旋轉接頭按轉爐耳軸分為驅動端旋轉接頭和游動端旋轉接頭，兩者的主要區(qū)別是輸送的介質(zhì)不同，其結構原理和安裝方式是一樣的。旋轉接頭心軸以法蘭連接的方式安裝在耳軸上，同時，耳軸內(nèi)配管插入旋轉接頭心軸內(nèi)輸送對應介質(zhì)的介質(zhì)通道內(nèi)，實現(xiàn)耳軸內(nèi)配管與外部流體介質(zhì)相連通。耳軸內(nèi)的配管途經(jīng)耳軸與托圈內(nèi)部，從托圈上部伸出后，再與轉爐爐口冷卻水、爐帽冷卻水、滑板擋渣液壓管、轉爐底吹氣等管路連接，如圖2所示。

圖2 旋轉接頭與耳軸連接示意圖

3 更換中存在的問題

旋轉接頭心軸介質(zhì)通道與耳軸內(nèi)配管插配安裝時（見下頁圖3），需將耳軸內(nèi)的管子與旋轉接頭介質(zhì)通道全部對中，才能順利安裝。而每次安裝時，由于條件限制，并觀察不到耳軸內(nèi)的配管與旋轉接頭介質(zhì)通道是否對中。如果耳軸內(nèi)的配管與旋轉接頭介質(zhì)通道不對中，硬管未插入介質(zhì)通道，旋轉接頭端面會頂住耳軸內(nèi)配管，導致耳軸內(nèi)配管變形、焊縫開裂。拆卸時，旋轉接頭會拽拉耳軸內(nèi)的硬管，也會導致硬管變形、焊縫開裂。經(jīng)實踐總結，旋轉接頭的使用壽命一般是7個月，也就是每次轉爐、砌爐、周轉都需更換旋轉接頭。而每次更換都會對耳軸內(nèi)配管造成一定損傷，如果耳軸內(nèi)配管損壞，將使轉爐滑板擋渣功能喪失，造成底吹泄漏，甚至導致爐口爐帽冷卻水泄漏，嚴重影響轉爐正常生產(chǎn)。修復的辦法只有挖補爐殼和托圈，但此方法不僅延長了檢修時間、增加了檢修難度、影響到生產(chǎn)效率，而且托圈和耳軸是用來支撐轉爐爐體和傳遞傾動力矩的構件，對其挖補無疑會加速其裂化，影響其正常使用壽命。

圖3 耳軸內(nèi)配管與旋轉接頭插配示意圖

4 改進措施

通過不斷地分析和總結，決定在旋轉接頭和耳軸之間設計安裝短接法蘭（如圖4所示），先把短接法蘭安裝到耳軸上，耳軸內(nèi)配管插到短接法蘭的介質(zhì)通道內(nèi)，再把旋轉接頭裝到短接法蘭上，兩者之間通道靠過渡管密封（如圖5所示），且兩者的介質(zhì)通道布置完全一樣。這樣，安裝短接法蘭時，可以從短接法蘭介質(zhì)通道內(nèi)看到耳軸內(nèi)配管的位置，如果耳軸內(nèi)配管的位置偏，也可做調(diào)正，保證耳軸內(nèi)配管順利安裝，消除了若安裝不對中引發(fā)頂壞耳軸內(nèi)配管的風險。在短接法蘭外側安裝短接套管，再將旋轉接頭安裝在短接法蘭上，此時，可通過觀察，使短接管與旋轉接頭介質(zhì)通道對中，即可安裝旋轉接頭，降低了旋轉接頭更換難度，提高了檢修效率。此外，旋轉接頭更換作業(yè)也不會對耳軸內(nèi)配管造成損傷，徹底消除了損壞耳軸內(nèi)配管的風險。

圖4 改進后示意圖

圖5 旋轉接頭和短接法蘭過渡管密封

5 結語

通過對旋轉接頭的安裝結構進行觀察和分析，設計安裝短接法蘭，并校驗法蘭連接螺栓的強度滿足，改進后的轉爐運行平穩(wěn)，達到了預期效果，并顯著降低了旋轉接頭更換的作業(yè)時間，提高了作業(yè)效率，保證了旋轉接頭更換質(zhì)量，更重要的是消除了更換旋轉接頭時對耳軸和托圈內(nèi)配管造成的影響，保證了轉爐關鍵功能精度的達標。