臺車式鋼材退火爐密封系統優化改造

李永月

（西寧特殊鋼股份有限公司鍛鋼分廠，青?！∥鲗帯?10005）

臺車式鋼材退火爐密封系統優化改造

Sealing system optimization of car-type steel annealing furnace

李永月

（西寧特殊鋼股份有限公司鍛鋼分廠，青海西寧810005）

本文對臺車式鋼材退火爐的密封系統進行了介紹，并以退火爐為背景對臺車式退火爐臺車密封和爐門密封改造進行了具體的探討，闡明了改造過程等。

臺車式；退火爐；臺車；爐門；密封；節能

退火爐主要用于大型碳鋼、合金鋼鋼材的退火；表面淬火件回火；焊件消除應力退火、時效等熱處理工藝。加熱方式有電加熱、燃油、燃氣、燃煤、熱風循環。 退火爐是一種新型換熱設備。西鋼臺車式退火爐是國家標準節能型周期式作業爐，超節能結構，采用纖維結構，節電60%。產品特點：無噪聲、無環境污染、蓄熱性小、熱量流失少、控溫精度高、爐溫均勻性強、自動化程度高、操作簡單、采用PID編程設定，全自動運行；密封性好、壽命長、安全可靠。

1　臺車式退火爐密封系統存在的問題

臺車式退火爐臺車密封結構采用迷宮式密封，退火爐的臺車密封爐體兩側的兩道密封由四個汽缸作為壓緊力，在臺車的下部采用槽口朝下的半密封結構，在爐體上設有槽口朝上的半密封槽，該半密封槽采用鉸鏈機構，由汽缸在爐體外給與向下的壓力，使得該兩處的密封嚴絲合縫，起到密封的作用。如圖1所示，臺車體與爐體的密封主要依靠汽缸的壓緊力通過連桿的動作來實現。

臺車式退火爐爐門密封結構采用壓緊式密封，退火爐的爐門密封由爐體兩側的四個汽缸作為壓緊力，如圖2所示，當爐門開啟時，首先控制汽缸活塞桿向上運動，通過連桿將爐門壓緊松開，通過爐門提升裝置向上提升開啟，當爐門下降到位關閉時，控制汽缸活塞桿向下運動，通過連桿將爐門壓緊，達到爐門與爐體耐材緊靠，實現密封作用。

圖1　改進前的臺車密封壓緊機構

以上方式可以實現臺車與爐體、爐門與爐體的密封效果，但在實際運行過程中，存在以下問題：

（1） 汽缸始終處于充氣保壓狀態，要求壓縮空氣長期保供且氣壓恒定，一旦出現氣壓不足或下降，密封壓緊出現松懈，造成跑火，嚴重的可能導致爐體外的元器件燒損，造成事故。

（2） 控制汽缸的原件較多，備件損壞頻繁，設備運行成本增加。

圖2　改進前的爐門密封壓緊機構

（3）需要長期提供壓縮空氣，能源費用居高不下。

2　改造方案

經過長時間的觀察、分析，并做了很多的模擬實驗，最后針對退火爐存在的問題，從以下幾個方面進行改造：

（1）將退火爐的臺車密封改為配重式壓緊機構，此機構將原有爐體兩側的兩道密封4個汽缸全部更換為配重塊，如圖3所示，將原有的壓緊汽缸改為配重，經過多次的實驗，通過增減配重塊的數量來調整爐體和臺車密封之間的壓緊力，選擇到合適的壓緊力，保證在臺車出入爐體時，一人能夠獨自將配重抬起，然后將臺車開出爐內或開進爐內，防止爐體密封槽和臺車密封槽剮蹭，造成設備損壞。

圖3　改進后的臺車密封壓緊機構

（2）將爐門壓緊機構改為爐門自重式壓緊機構，如圖4所示，將原有汽缸壓緊裝置全部廢除，在爐門4個角的側面加裝導向桿，導向桿端部安裝推力軸承，軸承的外徑保證小于軌道槽的內壁寬度，在原有的爐門上下滑動的導向槽內安裝斜的導向軌道，爐門在下降過程中通過斜導軌的作用下自動貼緊爐門，在爐門上升開啟式，在斜導軌的作用下，爐門緩緩進入原有的預定軌道，防止爐門在運行過程中剮蹭爐門框，造成設備損壞。經過多次試驗，最終確定斜導軌與水平面的夾角為50°為最佳角度，在該夾角位置時，爐門導向桿與導向槽的摩擦力最小，爐門運行比較平穩。

圖4　改進后的臺車密封軌道機構（單側軌道示意圖）

經過多次的實驗，先在一臺退火爐上進行改造，論證完所有的結構合理性之后，在其余的3臺退火爐逐步開展改造。

3　調試工作

上述改造工作完畢后，經過簡單的單體試車基本正常，接下來的實際運行過程中，需要調整的方式為：

（1） 從控制系統中清除對所有汽缸的控制程序，切斷所有汽缸的壓縮空氣氣源。

（2）通過逐步的增加配重塊的數量，來增加臺車與爐體之間的密封壓緊力，但是也不能過多，數量過多，就會導致在臺車開啟過程中人員不能將密封槽抬起，導致兩個密封槽剮蹭，影響設備運行。

（3）爐門在開啟過程中嚴密監視導向桿軸承與導軌槽的摩擦力，保證運行順暢。

4　結論

一臺退火爐改造完后經過兩個月的運行觀察，設備運行狀態良好，沒有發生故障和炮火現象，此項改進是切實可行的，不僅確保了退火爐的正常密封，保證不跑火和其導致的設備損壞，精簡了自動化控制程序，降低設備運行費用，同時也達到了節能的效果。完全滿足生產的要求，改造實施后的效果如下：

（1）退火爐臺車與爐體、爐門與爐體密封效果良好，沒有出現一起由于壓縮空氣失壓造成的炮火現象。

（2）大大減少了汽缸、電磁換向閥等備件費用。

（3）減少壓縮空氣的使用量，就此項費用，每臺退火爐每年降低能源費用近9萬元。

（4）由于高頻次故障設備的改造，設備檢修維護費用降低，每年節約人工費約5萬元。

(R-03)

TQ323.5

1009-797X(2016)18-0072-03

BDOI:10.13520/j.cnki.rpte.2016.18.020

李永月（1983-），男，本科，工程師，主要從事機械工程方面工作。

2016-07-25