某鋼廠鋼包回轉臺改造過程中存在的問題及對策

王勇　徐旭　王建華

摘 要：本文通過某鋼廠直臂型鋼包鋼包回轉臺改造為蝶型升降式鋼包回轉臺的工程實例，論述了在實施改造過程中存在的問題及處理對策，為類似改造項目提出了參考思路和方法。

關鍵詞：鋼包回轉臺；改造；條件限制；三維設計；對策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.017

1 引言

某鋼廠的鋼包回轉臺建于2003年，設備結構形式相對落后，且經過十多年的生產使用，設備故障率越來越高，部分功能及機構已經停用或缺失，現有鋼包回轉臺已不能保證連鑄機及后續軋鋼生產線的穩定連續生產。隨著市場需求的不斷擴大和對產品質量要求的提高，該廠提出對連鑄鋼包回轉臺設備進行改造、完善設備系統功能以實現企業的降本增效和產品品質的提升。

2 改造總體要求及主要參數

根據生產工藝和業主的要求，本次改造采用升降式鋼包回轉臺。要求工藝銜接必須與連鑄生產線其他設備相適應，設計過程復核基礎承載能力及地腳螺栓強度，控制改造后設備重量和總體高度，實現自動化及安全聯鎖控制。同時業主為了統一生產備件規格，要求本次改造鋼包回轉臺的回轉支承、減速機、傳動電機、事故驅動液壓馬達及傳動小齒輪等與現有鋼包回轉臺完全統一。

主要參數：

（1）承載能力：160t×2；（2）回轉半徑：R=5000mm；（3）鋼包升降行程：600mm（行程范圍內任意高度可停）；（4）鋼包加蓋機構：頂部標高不得高于原有回轉臺。

3 改造面臨的問題及對策

受限于現有設備工藝配置、基礎條件、廠房高度及上述要求等諸多條件限制，我們在具體實施過程中分步優化方案并提出了相應的解決對策。

3.1 基礎及地腳螺栓利舊

由于本次改造要在原有位置重新安裝新制的鋼包回轉臺，從安全方面考慮，需要重新校核基礎的承載能力，并通過控制新制設備重量以適應現有基礎。

根據用戶提供的地勘資料，基礎施工圖我們重新核算了基礎的承載能力，通過計算和現場勘查確認基礎的實際狀態滿足改造要求。另外由于原鋼包回轉臺地腳螺栓采用的直埋型錨固螺栓，無法進行更換，螺栓材質采用的是塑性較好的Q235B，非高強鋼材質，滿足再次利用的基本條件。設計過程中通過優化設備重量、按照地腳螺栓受力狀態重新進行了地腳螺栓預緊力的計算分析[1]，計算結果滿足要求。

3.2 設備重量的控制及優化

本次改造將直臂型鋼包回轉臺改為蝶型升降式鋼包回轉臺，設備的結構有較大變化，復雜程度增加了，按照以往經驗設備重量會有較大增加。但為了滿足利舊現有基礎及地腳螺栓的條件限制，我們必須在滿足設備安全性的前提下，對鋼包回轉臺設備重量進行優化。

作為承載和運輸液態鋼水的重要設備，設備結構必須有足夠的剛度和高溫環境下的穩定性，所以設備減重不能盲目的減少用鋼量。為此我們根據回轉臺各部分結構在不同工況下的受力狀態為模型加載約束和載荷，并根據受力條件下結構件的應力分布狀態，針對性的進行補強和結構優化，做到最大限度的輕量化設計。同時采用ANSYS軟件，引入溫度對結構應力分析的影響來驗證設計結果。分析計算結果顯示回轉臺各部分結構受力情況滿足實際工況的需求，并且優化后的設備重量與原回轉臺重量基本相等。

3.3 設備高度的控制及優化

原有鋼包回轉臺無升降功能，回轉臺底座至加蓋機構最高點高度約9.23m，且加蓋機構頂部0.1m處有一根直徑約1.6m的煤氣管道。所以本次改造后的鋼包回轉臺總高度不能高于現有回轉臺高度，否則必須對現場有煤氣管道進行移位，從而對廠區其它產線的正產生產造成很大影響。

按照改造要求，改造后的鋼包回轉臺須實現鋼包升降功能，升降行程為600mm，在保證低位澆注時水口高度不變的條件下，即在高位受包后鋼包上沿的標高抬高了600mm，而抬高的這部分距離必須設法通過優化鋼包加蓋機構的結構型式予以消除。

常見的鋼包加蓋機構有電機回轉、卷揚升降的[2]，也有液壓回轉和液壓缸升降的，而后者與鋼包蓋連接的方式有V型勾頭勾掛著鋼包蓋的，也有通過環鏈掛載鋼包蓋的。但以上幾種型式加蓋機構的鋼包蓋支撐臂均為剛性的，都存在加蓋機構的升降行程無法消除鋼包升降行程的現象，即鋼包升降600mm，加蓋機構必須抬高600mm，所以在本次的改造中均不能滿足要求。為此我們設計了一種鋼包蓋支撐臂為兩段鉸接關節式的加蓋機構[3]。該種型式的加蓋機構通過控制鉸接點前后兩段支撐臂夾角的大小，有效的消除了本次改造所要求的行程，將設備的整體高度控制在了9.15m，相比舊回轉臺的整體高度降低了80mm。通過改造后的生產實踐證明，本次改造所采用的此種型式加蓋機構狀態良好，運行穩定可靠。

3.4 傳動系統的統一

為了滿足用戶減少設備備件庫存的要求，改造后的鋼包回轉臺回轉支承、減速機、傳動電機、事故驅動液壓馬達及傳動小齒輪等與現有鋼包回轉臺完全統一，為此我們進行了傳動系統的校核計算[4]，針對實際受力狀態的變化進行了齒輪副承載能力、減速機、電機及液壓馬達力能參數的校核計算。由于設備重量已經優化，所以傳動系統負荷無明顯變化，結果完全滿足改造后傳動能力需求。

4 結語

鋼包回轉臺的改造雖然會受到現有設備工藝配置、基礎條件及廠房高度等諸多條件限制，但通過合理優化方案，借助計算機輔助設計軟件進行分析計算及輕量化設計，同時引入先進的結構型式等相應對策，很好的解決了上述問題，實現了鋼包的升降功能，為保護性澆注過程中長水口的操作提供了空間，同時統一了設備備件。改造后的鋼包回轉臺運行狀態穩定、性能可靠，達到了改造的預期目標。

參考文獻：

[1]金光振，范勤，嚴愛軍.鋼包回轉臺地腳螺栓的預緊力研究[J].湖北工業大學學報，2003，18（02）：100-103.

[2]李志斌，唐志勇，董新宇.鋼包回轉臺鋼包升降裝置的改造[J].冶金設備管理與維修，2012（06）：44-46.

[3]徐旭，王勇，張偉健.一種連鑄機鋼包加蓋裝置[P].中國專利：

ZL201621031843.9，2017-03-15.

[4]邱慶文.鋼包回轉臺改造[J].金屬材料與冶金工程，2005，33（03）：

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