轉(zhuǎn)爐活動煙罩升降系統(tǒng)長壽命改造

陳紅勝 劉升 石瑞虎（濟南鋼鐵集團總公司，濟南 250101）

轉(zhuǎn)爐活動煙罩升降系統(tǒng)長壽命改造

陳紅勝 劉升 石瑞虎（濟南鋼鐵集團總公司，濟南 250101）

針對轉(zhuǎn)爐活動煙罩升降系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)運行故障進行了分析，造成煙罩升降系統(tǒng)故障主要有2個原因：升降系統(tǒng)中的導(dǎo)向桿易彎曲，導(dǎo)致煙罩升降出現(xiàn)卡滯；升降系統(tǒng)中的拉桿長度過短，使升降鏈條受高溫烘烤強度降低，導(dǎo)致鏈條斷裂、煙罩掉落。為了降低轉(zhuǎn)爐煙罩升降系統(tǒng)的故障率，提高其使用壽命，對轉(zhuǎn)爐活動煙罩升降系統(tǒng)進行改進，分別對其升降系統(tǒng)中的導(dǎo)向桿和拉桿部件進行重新設(shè)計。通過現(xiàn)場使用證明，該次改造降低了煙罩升降系統(tǒng)的故障率，提高了其使用壽命。

活動煙罩 導(dǎo)向桿 拉桿 使用壽命 改造

1 引言

濟南鋼鐵集團總公司煉鋼廠45 t作業(yè)區(qū)有4座45 t轉(zhuǎn)爐，年鋼產(chǎn)量已達380萬t。由于采用了“濺渣護爐”、“無縫砌爐”等先進工藝，使轉(zhuǎn)爐的平均爐齡達到15 000爐，爐役周期超過了1年，已遠遠超過轉(zhuǎn)爐原有的設(shè)計使用壽命。而轉(zhuǎn)爐活動煙罩的使用壽命卻無法達到與轉(zhuǎn)爐的爐齡同步，成為制約煉鋼生產(chǎn)關(guān)鍵問題。

為了降低活動煙罩的故障率，提高其在線使用壽命，針對活動煙罩升降系統(tǒng)存在故障率高，影響生產(chǎn)的問題，通過對故障原因的分析，找出了設(shè)備運行的薄弱環(huán)節(jié)，并提出了改進方案使之使用壽命與爐齡達到同步。

2 現(xiàn)狀調(diào)查及存在問題

濟鋼煉鋼廠45 t作業(yè)區(qū)煙罩升降系統(tǒng)采用卷揚拉動鏈條升降的方式[1]，如圖1所示。

圖1 煙罩升降系統(tǒng)

這是轉(zhuǎn)爐煙罩升降系統(tǒng)常采用的傳動方式。由于裝爐量的增加，轉(zhuǎn)爐冶煉噴濺情況時有發(fā)生，煙罩升降系統(tǒng)出現(xiàn)了幾個發(fā)生較為頻繁的問題：

（1）隨著冶煉強度的增大，升降鏈條出現(xiàn)熱變形、拉長、燒斷等現(xiàn)象，導(dǎo)致煙罩出現(xiàn)傾斜、掉落等情況，影響了生產(chǎn)的順利進行；

（2）煙罩升降用導(dǎo)向桿出現(xiàn)了熱彎曲變形，致使導(dǎo)向桿不但無法起到煙罩升降的導(dǎo)向作用，還阻礙煙罩的正常升降，使煙罩升降傳動系統(tǒng)的阻力增大；

（3）鏈條與拉桿聯(lián)接部位因距爐口較近，燒損嚴(yán)重，常出現(xiàn)銷軸彎曲，聯(lián)接強度降低，造成設(shè)備及生產(chǎn)隱患。

通過對2007—2008年期間轉(zhuǎn)爐煙罩升降系統(tǒng)出現(xiàn)故障原因及次數(shù)的統(tǒng)計（見表1）看出，因以上所述原因造成的停機事故約占70%。由此可得出，以上問題嚴(yán)重制約著生產(chǎn)的正常運行，煙罩升降系統(tǒng)急需提高其運行的可靠性和在線使用壽命。

表1 改造前煙罩故障原因統(tǒng)計表

3 解決方案

3.1 對拉桿的改造

從煙罩升降傳動系統(tǒng)來看，拉桿是煙罩起升最直接的施力部件，主要承受拉力作用。從強度方面考慮原設(shè)計拉桿滿足煙罩起升的要求。但由于拉桿長時間處于高溫炙烤的環(huán)境中，拉桿剛度受溫度的影響較大。如圖2所示，原設(shè)計拉桿長度較短，剛度較低，拉桿易出現(xiàn)熱變形，使得拉桿強度降低，出現(xiàn)彎曲甚至斷裂情況。另外，鏈條與拉桿的聯(lián)接部位過于靠近爐口高溫區(qū)，鏈條及其與拉桿的聯(lián)接部位也常出現(xiàn)燒損斷裂的情況。通過分析，應(yīng)增加拉桿的剛度及長度，減少剛度變化對強度造成的影響，及爐口高溫對鏈條的炙烤。我們將拉桿材質(zhì)由原來的45#鋼改為不銹鋼，以提高其剛度；長度由原來的180 mm增加至600 mm[1]。如圖3所示，鏈條與拉桿的聯(lián)接部位較原設(shè)計提高了420 mm，聯(lián)接部位的環(huán)境溫度降低了。

圖2 改進前拉桿圖

圖3 改進后拉桿圖

圖4 改進前導(dǎo)向桿圖

圖5 改進后導(dǎo)向桿圖

通過改進，拉桿與鏈條的聯(lián)接部位即使在煙罩最低位（轉(zhuǎn)爐冶煉位）時也處在套管內(nèi)部，這樣就有效地改善了聯(lián)接部位的外部環(huán)境溫度，保證了拉桿與鏈條聯(lián)接部位的使用壽命，使之與爐役周期達到同步，甚至超過爐役周期。

3.2 對導(dǎo)向桿的改造

導(dǎo)向桿的作用主要是對煙罩升降起到導(dǎo)向作用，事故狀態(tài)下，通過拉起導(dǎo)向桿，可短時間內(nèi)臨時恢復(fù)生產(chǎn)。

如圖4所示，原設(shè)計的導(dǎo)向桿存在2個缺陷：

（1）剛度不夠。因熱變形易造成彎曲，起升時與套筒摩擦造成傳動系統(tǒng)阻力增大，不但無法起到導(dǎo)向作用，還增加了起升阻力。

（2）長度較短。煙罩到達最低位時，導(dǎo)向桿露出煙罩升降平臺尺寸較短。因煙罩升降平臺積渣、積灰不可避免，一旦煙罩出現(xiàn)掉落事故，導(dǎo)向桿則會沒入灰渣中，增加了恢復(fù)時間，使生產(chǎn)被迫停止。

原設(shè)計導(dǎo)向桿直徑為?36 mm，受熱變形彎曲嚴(yán)重。通過用?68×13 mm規(guī)格的厚壁熱軋無縫鋼管[2]代替原直徑為?36 mm的導(dǎo)向桿，將原長度1 800 mm增加到2 400 mm，用M42的螺紋代替了原M36的螺紋，增加導(dǎo)向桿長度，如圖5所示。同時也增加了導(dǎo)向桿的聯(lián)接強度及剛度[3]，消除原設(shè)計的缺陷，使導(dǎo)向桿真正發(fā)揮作用。

3 改造效果

煙罩升降系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性對轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)有著直接的影響。通過對活動煙罩升降系統(tǒng)中存在的以上薄弱環(huán)節(jié)部位進行重新設(shè)計及使用，效果非常好，消除了煙罩升降系統(tǒng)中存在的薄弱環(huán)節(jié)，使煙罩的使用壽命及穩(wěn)定性得到了成倍的提高，與一個爐役周期匹配。通過對2008—2009年兩年的統(tǒng)計可知，如表2所示，煙罩升降系統(tǒng)故障率大大降低，較2007—2008年煙罩升降系統(tǒng)故障總數(shù)降低了80%。

表2 改造后煙罩故障原因統(tǒng)計表

同時也提高了轉(zhuǎn)爐煤氣的回收總量。轉(zhuǎn)爐煤氣作為煉鋼生產(chǎn)中的副產(chǎn)品，如今已是鋼鐵行業(yè)必須回收的重要能源。而轉(zhuǎn)爐煙罩升降系統(tǒng)運行的可靠性是提高轉(zhuǎn)爐煤氣回收量的基礎(chǔ)。通過此次設(shè)備改造工作，轉(zhuǎn)爐煙罩升降系統(tǒng)運行狀況得到了改善和優(yōu)化，噸鋼煤氣回收量也提高到了100 m3，提高了資源的回收率，同時也減少了環(huán)境污染。

4 小結(jié)

通過對轉(zhuǎn)爐煙罩升降系統(tǒng)中存在的薄弱環(huán)節(jié)進行重新設(shè)計和改造，煙罩升降系統(tǒng)的故障率明顯降低，滿足了轉(zhuǎn)爐冶煉生產(chǎn)要求，實現(xiàn)了設(shè)備使用壽命與爐役周期同步。通過實施改造，基本杜絕了煙罩升降系統(tǒng)事故搶修的發(fā)生，大大減輕了職工的勞動強度。

[1]徐灝.機械設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1992：15-32.

[2]毛謙德，李振清.袖珍機械設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1994：262.

[3]劉鴻文.材料力學(xué)[M].3版.北京：高等教育出版社，1992：95-102.

LifeProlongationModificationonLiftingSystemof Converter Movable Hood

Chen Hongsheng,Liu Sheng,Shi Ruihu

The frequent running failure at the lifting system of converter movable hood is analyzed and two main reasons are found:guide rod bending during lifting,resulting in unsmooth lifting;short pull rod,resulting in chain breakage and hood falling due to chain strength reduction by heat radiation.In order to lower the failure rate at the lifting system of converter movable hood and prolong its service life,modification was carried on and guide rod and pull rod were redesigned.Actual operation showed that the modification was successful.

movable hood,guide rod,pull rod,service life, modification

（收稿 2011-08-03責(zé)編潘娜）

陳紅勝，2005年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)冶金機械專業(yè)，現(xiàn)在濟鋼煉鋼廠從事設(shè)備管理工作。