轉底爐支承輥安裝技術與結構優化

孫吉才，姜　雷

（萊蕪鋼鐵冶金生態工程技術有限公司，山東　萊蕪271105）

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生產技術

轉底爐支承輥安裝技術與結構優化

孫吉才，姜雷

（萊蕪鋼鐵冶金生態工程技術有限公司，山東萊蕪271105）

摘要：結合轉底爐支承輥結構和布置特點，詳細論述了支承輥安裝的關鍵技術，利用設計制作的專用基準模塊和精調架來完成精調工作，在圓周和半徑方向可以實現最大±5 mm調整，優化的支承輥不僅集成了精調架的功能，還可以在高度上微量變動，實用性更強。

關鍵詞：轉底爐；支承輥；安裝；全站儀；水準儀

1　前　言

轉底爐最早是用來處理鋼鐵工業產生的粉塵及廢棄物，由軋鋼用的環形加熱爐演變為煉鐵工藝設備，現在是煤基直接還原工藝中的核心設備之一。國內轉底爐應用在海綿鐵及珠鐵等生產工藝方面，取得了不少研究應用成果，并向處理釩鈦磁鐵礦及紅土鎳礦等有色冶金領域拓展，具有極好的發展潛力。

除中試爐外，現已投入生產的大多是大型化轉底爐。作為一種大型回轉設備，轉底爐一旦建成，其結構和布局將難以改變，其爐底機械的安全穩定運行對整個轉底爐至關重要。為此，以爐底機械的重要支撐設備—支承輥為研究對象，以大力提高其安裝精度為目標，為其他爐底設備的安裝提供強有力支持。

2　爐底機械構成

如圖1示，轉底爐爐底機械主要包括：爐底上環、爐底下環、內支承輥、外支承輥、定心輥裝置和驅動裝置等。

圖1　轉底爐爐底機械示意圖

爐底上環和下環是一上下兩層的環狀鋼結構，下環內環有圓弧形定心軌道，外環有一圈銷軸齒。定心輥輥面內切于下環定心輥道，向外施加放射狀定心力，在一定程度上促使環形爐底上下環圍繞爐體中心旋轉。驅動裝置的小齒輪與下環的銷軸齒嚙合，驅動下整個爐底轉動。

3　支承輥安裝

3.1支承輥分布特點

對轉底爐來說，其內環和外環各有一圈支承輥，數量從數十件到數百件不等，支撐著數百噸甚至上千噸的爐底，平面布置如圖2所示。支承輥安裝不正確，偏差大，爐底就極可能跑偏嚴重，一旦超出了定心輥裝置的承受能力，內環縫尺寸A或外環環縫B就可能大大減小，甚至為0，造成爐底與爐墻發生刮碰，嚴重者就造成整個轉底爐報廢。因此，保證支承輥的安裝質量對轉底爐的安全運行至關重要。

圖2　轉底爐內、外環支承輥平面布置

分布在不同的圓周上的內、外環支承輥，每件支承輥在半徑方向和圓周方向的定位完全可以用一個水平面內的極坐標（ρ，θ）來表示，爐子中心O即為極點，0度基準線視為極軸，極徑ρ等于輥所在圓周的半徑R，極角θ為極徑線與0度基準線的夾角。ρ和θ的確定和檢測用全站儀可以完成。

3.2支承輥安裝要求

內、外環支承輥安裝控制項目及允許偏差如下：支承輥的支撐母線標高±0.50 mm，內支承輥直徑方向中心距±3.0 mm，外支承輥直徑方向中心距±3.0 mm，內、外支承輥圓周方向位置1.0 mm，支承輥的水平度0.20/1 000，圖紙另有技術要求的以圖紙為準。

3.3土建基礎驗收

轉底爐的基礎較為龐大且外形復雜，驗收重點是首先確認作為永久基準的爐心基準點和爐子0度基準線，嚴格按照國家相關規范設置。實踐證明，爐心基準點宜采用細十字線形式，并且此中心點上最好能夠設置混凝土臺架，方便檢測。各支承輥設備的基礎尺寸要逐一復核，包含基礎標高、ρ和θ（包含各螺栓或螺栓孔的相對位置），須符合圖紙要求。

3.4支承輥安裝

支承輥主要是由輥子、輥座和基座等組成，現在的支承輥多采用圓錐輥。

由表1可知，支承輥安裝需控制的項目多，安裝精度要求高，安裝控制要點有：保證支承輥輥面最上方支撐母線的水平度和標高；保證ρ值，保證θ值，使輥軸中心線指向爐體中心。

支承輥安裝要遵循先外環后內環的原則，尤其是第一件支承輥的安裝最為關鍵，因為其他支承輥標高一般是用精密水準儀根據該輥標高來控制，且定心輥和驅動裝置標高可參照該支承輥來控制。

本安裝均采用無墊鐵式安裝，頂絲調整。安裝時，首先將支承輥基本就位，其中ρ值偏差盡量控制在±5.0 mm及以內，再按以下順序和方法調整。

3.4.1支承輥水平和標高

圓錐形支承輥最上方母線或者高點并不宜確定，若直接利用上輥面母線來測量水平和標高，安裝精度難以保證，應該采取技術措施將弧面轉變成平面來測量。為此，需要為內外環支承輥設計和加工一種安裝用的專用基準模塊，檢測標高時要考慮基準塊自身厚度的影響。

如圖3所示，將基準模塊放置在支承輥輥面上方，模塊上平面可以同時放置框式水平儀和銦鋼尺（可從安裝第二件支承輥起用高度尺替代）。調整時，擰動基座下方的頂絲來調整支承輥水平和標高，隨時觀察水平儀掌握水平狀況，同時有人用支設在轉底爐基礎上的精密水準儀觀察高度尺（選某一刻度線或劃線器作為固定觀察點）來隨時掌握支承輥標高，反復調整和檢測，直到符合要求。

3.4.2支承輥的極坐標定位

支承輥輥座和基座之間采用螺栓緊固，一般螺栓孔孔徑要比螺栓大，理論上底座相對基座的最大調整幅度為二者的差值。支承輥水平和標高調整完后，其基座一般不再變動。

圖3　轉底爐支承輥安裝示意圖

對于圖3所示類型支承輥，為方便工作，設計制作專用精調架來完成精調工作。精調架由角鋼、鋼塊和調整螺栓組成：4根角鋼焊成一方形框架，每邊焊接一對中間攻絲的厚40 mm鋼板塊。調整前要松開輥座和基座間的緊固螺栓，精調架使用方法如圖3、圖4所示，根據偏斜情況旋擰精調架對應邊的螺栓，直至支承輥定位達到最理的狀態。具體方法及順序如下：

圖4　精調架使用示意圖

1）輥軸中心線θ定位。在早期，國內沿用國外環形加熱爐支承輥的設計，采用中空輥軸。安裝時要利用隨機帶來的窺視棒完成［1］，操作難度大，實用性也較差，現多數采用實心輥軸。用全站儀由0度基準線旋轉角度θ，通過望遠鏡觀察基準塊上平面輥軸方向刻線，調整支承輥直至使此線與鏡內十字線豎線完全重合，此時輥軸中心線一定指向爐心。

2）支承輥極徑ρ定位。ρ值為輥面中心距爐心距離。將框式水平儀朝向爐心的一面緊貼該刻線，由支設于爐心的全站儀測得至水平儀的距離。旋擰調整螺栓調整支承輥位置，直到測得數等于圖紙尺寸R。

3）幾點注意事項。

①要準備檢測用的基準模塊。輥面為圓錐形，有大小頭，不易找到其高點和水平，利用此基準模塊來輔助安裝能消除上述困難。模塊朝上側為光滑平面，其與輥面的支撐母線平行并且垂直于該母線與輥軸中心線所在平面；對面為圓錐弧面，是根據輥子輥面加工的；注意內、外輥所用基準模塊不相同。兩端臺肩內側與輥子端面緊貼。光滑平面上刻有細長十字中心線，橫線為圓周方向，用來檢測輥面中心至爐體中心距離ρ，縱線則用來檢測支承輥輥軸線極角θ。測量時基準模塊的上平面要保證水平。②要分清內、外環支承輥。圓錐形支承輥有大小頭之分，內外環支承輥輥面錐形也有不同，安裝時不能混淆，最好是制作時就在各個內外環支承輥做好區分標記。一是內環支承輥的錐度大，外環托輥的錐度小；二是內環支承輥數量少，外環支承輥數量多；三是小頭均朝向爐子中心。

4　支承輥結構優化

安裝實踐表明，水平、標高、極徑和極角的調整是互相關聯的，調整某個參數時別的參數也可能會變動，調整會反復多次。

設備安裝一般都要完成粗略就位和精調兩步，而關鍵是在精調環節。越接近基本尺寸時越要精細調整，也就越困難。因此，以方便精調為出發點，從一些細節方面對支承輥結構進行優化，使輥座相對基座小范圍移動，并在高度方面也適量調整。

改進后的一種支承輥如圖5所示，要使輥座能相對基座小范圍移動，以下兩種方式都可以實現，任選一種即可。第一種方式是將輥座和基座的各緊固螺栓孔設計成長條形，互相垂直，如輥座長螺栓孔槽為AA方向，基座對應位置的長螺栓孔槽就為BB方向；第二種方式是保持基座螺栓孔不變，將底座的螺栓孔直徑增加8～10 mm，但此方式中需在螺母與基座鋼板之間增加一小孔徑方形墊板，并且在基座四周邊焊接有支撐立柱，立柱上配有全絲的調整螺栓，每邊兩件，這種結構具有精調架的功能；調整時，先松開輥座與基座間的緊固螺栓，擰動支撐立柱上的調節螺栓就可以使輥座在基座上前后及左右短距離移動，最大移動幅度可為±5 mm，并能完成輥軸中心的小角度擺動來修正θ角。

圖5　改進后支承輥安裝示意圖

另外，本支承輥基座的上平面在BB方向是斜面，輥座在該方向左右移動可以使支承輥頂面標高輕微變動，也是本結構的設計特點。

支承輥安裝調整到位后，緊固輥座和基座間的連接螺栓，基座上的調整螺栓都要緊頂到輥座上。此類支承輥在多座轉底爐上的成功應用實踐證明，改進后的支承輥安裝調整更加方便，安裝精度更容易保證。

5　結　語

轉底爐支承輥數量多，安裝精度要求高，但只要采取合理的技術方法和措施，利用合理的檢測儀器，就能實現支承輥的快速和精確安裝，為后續爐底機械的順利安裝創造有利條件。

支承輥設備結構完成針對性的設計優化后，在圓周和半徑方向可以實現最大±5 mm調整，并且在高度上也可以微量變動。經21 m和32 m等轉底爐的應用實踐經驗證明，改進后的支承輥實用性更強，保證了安裝精度，為轉底爐后續設備的安裝工作提供了更好的支持。

參考文獻：

［1］車桂林.轉底爐設備安裝過程中的質量控制［J］.安裝，2010 （8）：28-29.

Installation Technology and Structure Optimization of the Supporting Roller of Rotary Hearth Furnace

SUN Jicai, JIANG Lei

（Laiwu Steel Metallurgical and Ecological Engineering Technology Co., Ltd., Laiwu 271105, China）

Abstract:Combined with the structure and layout on the supporting roller of rotary hearth furnace，this article discusses in detail the key technology on the support roller installation and adjustment. Using design and machining the benchmark module and fine tuning frame to do fine adjustment, maximum adjustment value that can be achieved in the direction of the circumference and radius is±5 mm. And，the optimized supporting roller in view of the above not only integrates the functions of the fine tuning frame, but also can be changed in height. It has stronger practicability.

Key words:rotary hearth furnace; supporting roller; installation; electronic total station; leveling instrument

中圖分類號：TF321

文獻標識碼：B

文章編號：1004-4620（2016）02-0020-03

收稿日期：2016-03-01

作者簡介：孫吉才，男，1971年生，1996年畢業于山東輕工業學院機械設計與制造專業。現為萊蕪鋼鐵冶金生態工程技術有限公司技術部部長、工程師，從事冶金設備設計開發及管理工作。