無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備典型故障分析及改進(jìn)

段小朋

(中鋼集團(tuán)西安重機(jī)有限公司 陜西西安 710201)

1 前言

高爐爐頂裝料設(shè)備是高爐煉鐵工藝過(guò)程中將爐料裝入爐內(nèi)并使?fàn)t料合理分布的設(shè)備，同時(shí)起到爐頂密封作用。隨著冶金裝備技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)代國(guó)內(nèi)煉鐵高爐爐頂裝料系統(tǒng)均采用無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)高爐高壓操作和對(duì)上部調(diào)劑的要求。無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備從1987年開始由中鋼西重制造，經(jīng)過(guò)近30多年的努力，中鋼西重已掌握了設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，并通過(guò)不斷創(chuàng)新，取得了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前為全國(guó)100多家大中型鋼鐵公司400余座爐容為1080～5000m3的大型高爐配套使用了無(wú)料鐘爐頂設(shè)備[1]。無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備以其高效、穩(wěn)定的運(yùn)行性能為我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展做出了積極的貢獻(xiàn)，同時(shí)節(jié)能環(huán)保效果顯著。

2 問(wèn)題調(diào)研

生產(chǎn)實(shí)踐證實(shí)，三十多年來(lái)中鋼西重?zé)o料種爐頂設(shè)備完全能滿足高爐生產(chǎn)的各種操作要求，如高壓操作，多環(huán)布料等，經(jīng)歷了爐頂惡劣工況條件的考驗(yàn)。但在使用中也出現(xiàn)過(guò)一些故障，典型的故障主要表現(xiàn)為上密封閥閥板壓緊失效、稱量料罐殼體打漏、傾動(dòng)減速機(jī)漏油、中心喉管磨穿以及溜槽耐磨襯板使用壽命短等。表1 列出幾種典型故障的種類。

表1 典型故障列表

3 典型故障分析及改進(jìn)

結(jié)合以上列舉的典型故障以及結(jié)合中鋼西重近三十多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，下面針對(duì)以上列舉的典型故障問(wèn)題進(jìn)行分析，同時(shí)針對(duì)每一項(xiàng)分析結(jié)果我們都已提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)改進(jìn)，并已實(shí)施，達(dá)到良好的使用效果。

3.1 密封閥閥板壓緊失效的原因分析及改進(jìn)

密封閥閥板壓緊失效的主要原因是因?yàn)槊芊忾y內(nèi)部小連桿上的關(guān)節(jié)軸承長(zhǎng)時(shí)間缺少干油潤(rùn)滑同時(shí)內(nèi)部積灰導(dǎo)致軸承抱死,串罐爐頂用的早期密封閥內(nèi)部拉桿潤(rùn)滑方式如下圖1，是通過(guò)其壓緊油缸內(nèi)部拉桿，再連接管路小拉桿的交接點(diǎn)。主要缺點(diǎn)是內(nèi)部潤(rùn)滑管路檢修困難，在線無(wú)法更換，必須將密封閥驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)拆下后才能更換。

圖1 原密封閥內(nèi)部拉桿潤(rùn)滑方式

圖2為改進(jìn)后的密封閥內(nèi)部拉桿結(jié)構(gòu)，將其潤(rùn)滑管路改為外置形式，主要優(yōu)點(diǎn)是減少磨損，增加潤(rùn)滑軟管的使用壽命；便于在線維護(hù)，更換潤(rùn)滑軟管時(shí)不需要拆卸驅(qū)動(dòng)裝置。

3.2 上部翻板料槽使用壽命短問(wèn)題及改進(jìn)

上部翻板裝置安裝于并罐無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備最上部，其內(nèi)部的翻板料槽主要功能是將上料主皮帶運(yùn)來(lái)的爐料分別導(dǎo)入兩個(gè)料罐中。見圖3。

原上部翻板料槽的基本結(jié)構(gòu)為內(nèi)部帶耐磨鑄造襯板形式，襯板表面為平板結(jié)構(gòu)，通過(guò)用戶現(xiàn)場(chǎng)使用反饋，由于受裝料過(guò)程中礦料對(duì)其沖擊，嚴(yán)重影響襯板使用，襯板使用不到半年就得更換。

圖2 改進(jìn)后密封閥內(nèi)部拉桿潤(rùn)滑方式

圖3 原上部翻板料槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)

圖4為改進(jìn)后的上部翻板料槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為提高此部件使用壽命，解決襯板使用壽命周期短問(wèn)題，將翻板料槽內(nèi)襯板受料沖擊磨損嚴(yán)重的部位改進(jìn)為搓衣板結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)在下料過(guò)程中襯板表面堆積一定的礦料，在裝料時(shí)礦料與礦料形成料打料結(jié)構(gòu)形式，對(duì)襯板磨損起到一定的保護(hù)作用。改進(jìn)后該部件使用壽命可提高到12個(gè)月以上，減少了檢修周期，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。

3.3 傾動(dòng)減速機(jī)漏油問(wèn)題及改進(jìn)

水冷傳動(dòng)齒輪箱是高爐無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備的核心部件，安裝在爐頂鋼圈上，其功能是驅(qū)動(dòng)并控制布料溜槽繞高爐中心線的旋轉(zhuǎn)和傾動(dòng)，以完成高爐不同的布料運(yùn)動(dòng)要求。傾動(dòng)減速箱機(jī)裝在水冷傳動(dòng)齒輪箱里面的旋轉(zhuǎn)底盤上，其上的小齒輪與大齒圈嚙合，傾動(dòng)齒輪箱的終端是懸掛溜槽的傾動(dòng)軸。布料溜槽作圓周運(yùn)動(dòng)是通過(guò)溜槽傾動(dòng)減速機(jī)跟隨旋轉(zhuǎn)底盤旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，布料溜槽傾動(dòng)是通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳給扇形齒輪，扇形齒輪帶動(dòng)掛在傾動(dòng)軸上的布料溜槽作上下圓弧傾動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)布料溜槽傾角變化的。根據(jù)以上市場(chǎng)調(diào)研傾動(dòng)減速箱常見的問(wèn)題有。內(nèi)部蝸桿軸端存在漏油，稀油泵拆裝困難，現(xiàn)場(chǎng)操作費(fèi)時(shí)。

圖4 改進(jìn)后上部翻板料槽內(nèi)部結(jié)構(gòu)

結(jié)合以上情況，我們對(duì)傾動(dòng)減速箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，將下軸承座安裝于箱體之外，可有效的解決了該減速機(jī)由于工作環(huán)境溫度不穩(wěn)定，經(jīng)常會(huì)發(fā)生在下軸承座處易出現(xiàn)漏油事故，無(wú)法直接更換密封圈的缺點(diǎn)；改進(jìn)了耳軸水冷裝置的結(jié)構(gòu)，采用在軸承套與冷卻管之間安裝有球軸承支撐，轉(zhuǎn)動(dòng)更靈活，同時(shí)將水冷裝置安裝于傾動(dòng)軸外部，從而解決了原耳軸水冷裝置轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活、更換非常困難的缺點(diǎn)。

圖5 傾動(dòng)減速箱漏油問(wèn)題的解決方案

3.4 中心喉管磨穿原因分析及改進(jìn)

中心喉管安裝于高爐爐頂水冷傳動(dòng)齒輪箱內(nèi)部，用于將煉鐵所需的原料-礦石與焦炭通過(guò)中心喉管再均勻地裝入爐內(nèi)。使用工況條件惡劣，長(zhǎng)期處在高溫、沖擊、磨損條件下工作，其內(nèi)部通過(guò)的為高爐煉鐵所需的原料礦石與焦炭，在下料過(guò)程中由于下料曲線不對(duì)中會(huì)對(duì)中心喉管內(nèi)壁產(chǎn)生沖擊沖擊與磨損，造成在中心喉管內(nèi)部打漏，導(dǎo)致對(duì)齒輪箱旋轉(zhuǎn)裝置產(chǎn)生影響，縮短了設(shè)備使用壽命，造成高爐休風(fēng)事故。同時(shí)由于中心喉下部為高爐體中心內(nèi)部煤氣溫度高通常在400℃以上，對(duì)中心喉管下部產(chǎn)生影響，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致中心喉管下部燒壞。圖6為用戶現(xiàn)場(chǎng)使用損壞的中心喉管照片。

圖6 原中心喉管損壞照片

為了有效地避免在下料過(guò)程中由于下料曲線不對(duì)中對(duì)中心喉管內(nèi)壁產(chǎn)生的沖擊與磨損，同時(shí)為提高中心喉管結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，解決其耐高溫變形的問(wèn)題，更有效地延長(zhǎng)其使用壽命。我們對(duì)中心喉管進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)見下圖7。

圖7 新中心喉管內(nèi)部結(jié)構(gòu)

新結(jié)構(gòu)中心喉管由殼體與內(nèi)部耐磨襯板組成，其內(nèi)部襯板結(jié)構(gòu)形式采用復(fù)合疊加形式，可有效地避免在裝料過(guò)程中由于下料曲線不對(duì)中對(duì)中心喉管內(nèi)壁產(chǎn)生沖擊與磨損，造成在中心喉管內(nèi)部打漏的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生。同時(shí)提高了中心喉管結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，解決了其耐高溫變形問(wèn)題，有效地延長(zhǎng)其使用壽命。

4 結(jié)束語(yǔ)

高爐無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備是中鋼集團(tuán)西安重機(jī)有限公司通過(guò)多年的積累自主研發(fā)的技術(shù)。經(jīng)過(guò)近多年來(lái)對(duì)一些典型問(wèn)題的不斷分析與改進(jìn)，并經(jīng)在國(guó)內(nèi)多家鋼鐵公司生產(chǎn)實(shí)踐的驗(yàn)證，中鋼西重高爐無(wú)料鐘爐頂裝料設(shè)備技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，為國(guó)內(nèi)鋼鐵公司穩(wěn)定的高爐生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件，并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益[3]。為我國(guó)高爐煉鐵技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，有著十分重要的意義。