鐵水倒罐站移動(dòng)除塵罩的設(shè)計(jì)

趙維超

（中冶華天工程技術(shù)有限公司）

某鋼廠需新建1 500 m3高爐用于取代現(xiàn)有500 m3高爐，并采用新的140 t鐵水罐取代現(xiàn)有50 t轉(zhuǎn)爐鐵水罐向現(xiàn)有煉鋼車(chē)間供應(yīng)鐵水?，F(xiàn)有煉鋼車(chē)間設(shè)置2座50 t轉(zhuǎn)爐，其加料跨設(shè)有100/20 t橋式起重機(jī)2臺(tái)。為了將140 t鐵水罐的鐵水倒入50 t轉(zhuǎn)爐鐵水罐，需在現(xiàn)有煉鋼車(chē)間設(shè)置2座鐵水倒罐站。因鐵水倒罐過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的高溫?zé)焿m，工況環(huán)境惡劣［1-3］。因此，需設(shè)計(jì)配套的鐵水倒罐站移動(dòng)除塵罩。

1 鐵水倒罐站移動(dòng)除塵罩設(shè)計(jì)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)設(shè)計(jì)，鐵水倒罐站移動(dòng)除塵罩設(shè)有2根30 kg/m的輕軌，輕軌間距可設(shè)為7 000 mm，以便為鐵水罐預(yù)留足夠的工作空間。移動(dòng)除塵罩依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)的空間，最終設(shè)定其工作行程為5 320 mm；并設(shè)定2個(gè)停車(chē)位，分別為等待位和工作位。

鐵水倒罐站移動(dòng)除塵罩可分為罩體、驅(qū)動(dòng)輪裝配、從動(dòng)輪裝配、接近開(kāi)關(guān)裝配4個(gè)主要部件［4］。下面主要介紹罩體、驅(qū)動(dòng)輪裝配的設(shè)計(jì)。

1.1 罩體設(shè)計(jì)

罩體按工藝要求，設(shè)備高度不得超過(guò)8 m，再依據(jù)設(shè)定好的輕軌間距以及現(xiàn)場(chǎng)鐵水罐規(guī)格，最終完成罩體設(shè)計(jì)。罩體主要是由鋼結(jié)構(gòu)框架以及耐火材料組成，再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)除塵管道布置，移動(dòng)除塵罩采用單側(cè)邊開(kāi)除塵口的方式。為盡可能提高煙氣捕捉的流速，除塵口內(nèi)徑大小與現(xiàn)場(chǎng)除塵管道內(nèi)徑保持一致。移動(dòng)罩罩體模型見(jiàn)圖1。

罩體焊接完成后需澆注耐火材料，在需要噴涂耐火材料的表面必須焊接錨爪，錨爪可用鋼絲折彎制作，錨爪分布密度為200 mm×200 mm，且錨爪末端綁定一層工業(yè)鋼板網(wǎng)（1.0 mm×15 mm×40 mm），以固定噴涂料，防止脫落。

澆注時(shí)罩體鋼板內(nèi)側(cè)均勻噴涂50 mm厚輕質(zhì)澆注耐火材料，合計(jì)總澆注面積約300 m2。輕質(zhì)澆注料理化指標(biāo)必須符合YB/T4672標(biāo)準(zhǔn)，其中最高使用溫度1 000℃，密度≤1 g/cm3。

1.2 驅(qū)動(dòng)輪裝配設(shè)計(jì)

上述移動(dòng)罩罩體質(zhì)量約15 t，再根據(jù)工藝給定的移動(dòng)速度約10 m/min，進(jìn)行移動(dòng)罩驅(qū)動(dòng)輪裝配設(shè)計(jì)。

首先，對(duì)鐵水倒罐站除塵罩減速電機(jī)選型，每個(gè)罩體配2臺(tái)電機(jī)，計(jì)算得理論輸出力7 500 N、理論電機(jī)輸出功率1 250 W、輪壓3.75 t，根據(jù)輪壓選用?315 mm的標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輪，理論電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速10.01 r/min。最后根據(jù)理論輸出力、理論電機(jī)輸出功率、理論電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速電機(jī)選型，即DLKAT06-11-DM100L2-4-E-M3-T3-T電機(jī)，3.0 kW、1 400 r/min、AC380 V、50 Hz，接近開(kāi)關(guān)選用耐高溫EI2Y24BN10PAW2SH型。

驅(qū)動(dòng)輪可在罩體下梁上開(kāi)孔用螺栓固定（圖2），驅(qū)動(dòng)輪的裝配見(jiàn)圖3。

完成2個(gè)主要部件的設(shè)計(jì)后，依據(jù)移動(dòng)行程工藝要求，進(jìn)行接近開(kāi)關(guān)裝配。接近開(kāi)關(guān)需選擇耐高溫型，減速電機(jī)需要現(xiàn)場(chǎng)安裝擋板進(jìn)行防熱保護(hù)，最終移動(dòng)罩總裝圖示意見(jiàn)圖4。

2 鐵水倒罐站移動(dòng)除塵罩傳動(dòng)軸的靜態(tài)分析

將鐵水倒罐站除塵罩驅(qū)動(dòng)側(cè)輸出軸簡(jiǎn)化成分析模型（圖5），對(duì)分析模型進(jìn)行靜應(yīng)力分析。材料選用40Cr，約束條件的設(shè)定首先在軸套安裝位置，添加固定約束；然后在驅(qū)動(dòng)輸出軸連接電機(jī)位置，添加扭矩M為2 865 Nm；最后根據(jù)所建模型重心位置，添加重力載荷F為37 500 N。

鐵水倒罐站除塵罩傳動(dòng)軸等效應(yīng)力圖見(jiàn)圖6，傳動(dòng)軸位移見(jiàn)圖7，傳動(dòng)軸等效應(yīng)變圖見(jiàn)圖8。

根據(jù)圖6、圖7、圖8可以得出：傳動(dòng)軸與重力載荷添加處產(chǎn)生的應(yīng)力以及應(yīng)變最大。傳動(dòng)軸的等效應(yīng)力最大值為88.44 MPa、等效應(yīng)變最大值為0.000 37、總變形最大值為0.004 6 mm，據(jù)此可知傳動(dòng)軸的最大應(yīng)力在材料的極限范圍內(nèi)，產(chǎn)生的最大變形也符合設(shè)計(jì)要求。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

鐵水倒罐站移動(dòng)除塵罩由現(xiàn)場(chǎng)制作安裝，通風(fēng)機(jī)風(fēng)量20 000 m3/h。鐵水倒罐站投產(chǎn)后，移動(dòng)罩的煙氣捕捉流速可達(dá)22 m/s。使用前可讓移動(dòng)罩停在等待位，見(jiàn)圖9。鐵水倒罐時(shí)，移動(dòng)罩便移動(dòng)到工作位，見(jiàn)圖10，高溫?zé)焿m可得到有效控制。

4 結(jié)論

（1）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，這種鐵水倒罐站移動(dòng)除塵罩的使用對(duì)鋼鐵廠環(huán)境的改善與治理起到了重要的作用，符合鋼鐵企業(yè)通風(fēng)除塵設(shè)計(jì)規(guī)范。

（2）因整個(gè)除塵系統(tǒng)僅通過(guò)側(cè)吸方式，并不能捕捉全部煙塵，所以除塵效果有待提高，現(xiàn)場(chǎng)可將除塵口位置改在頂部，從而進(jìn)一步改善除塵效果。