高溫水冷螺旋輸送機改造

萬付建

（萊蕪鋼鐵集團有限公司，山東濟南 271104）

0 引言

直接還原轉底爐煉鐵是一種以煤炭和熱風為基礎的直接還原技術工藝，它將含碳球團在固態條件下，經轉底爐高溫焙燒直接還原成具有較高金屬化率的金屬鐵。轉底爐結構來源于軋鋼用的環形加熱爐。某轉底爐煉鐵生產線配套選用高溫水冷螺旋輸送機，將經轉底爐焙燒還原的高溫金屬鐵球連續快速卸出爐底。由于處于高溫金屬顆粒摩擦惡劣環境，螺旋軸及葉片中空水冷設計結構等，葉片耐磨性差，螺旋軸彎曲變形，嚴重制約整條產線的產量。為此，對其進行改造優化。

1 結構介紹及工作概況

RD-7-719 型高溫水冷螺旋輸送機是轉底爐煉鐵工藝核心設備之一，由螺旋體、軸承座、萬向接手、減速機、電機、冷卻水旋轉接頭、可調高度的底座及支架所組成。螺旋體是獨立部件，通過法蘭與兩側相聯，采用雙套管通水冷卻結構。螺旋葉片為中空水冷結構，采用不銹鋼焊接而成，其工作面堆焊硬質合金，堆焊層硬度HRC60。軸承座中軸承采用雙列調心球面滾子軸承，以補償由于高溫引起的變形以及安裝、制造過程中產生的誤差。結構如圖1 所示。

圖1 高溫水冷螺旋輸送機機構

表1 高溫水冷螺旋輸送機技術性能參數

2 改造前狀況

高溫水冷螺旋輸送機使用性能極其不穩定，達不到設計時的產能要求，主要存在以下問題。

2.1 螺旋軸彎曲變形，與爐底出現單面碰底

由于處于高溫金屬團礦輸送特殊工況，螺旋軸跨度相對較大，雖然設計雙套管水冷結構，但運行時水壓力、流量不足，軸套內空間大，造成冷卻水在軸套內滯留，出現死水，降低了冷卻效果，螺旋體在高溫影響下強度下降，出現高溫變形，致使與爐底的縫隙變小，觸碰損傷爐底耐火磚，磨損加劇。

2.2 螺旋葉片耐磨材料崩裂，葉片扭曲開裂、漏水

葉片設計注重耐磨性，堆焊的硬質合計塑性較差。中空結構葉片內冷卻水流動性差，冷卻效果大大降低，葉片不銹鋼母體高溫熱膨脹加劇，堆焊的硬質合金出現開裂、崩裂。在金屬團礦的摩擦力作用下，葉片不銹鋼母體扭曲變形，與螺旋軸連接處開裂、漏水。

3 改造方案

3.1 改造思路

（1）結構改造。改造后，螺旋體、螺旋葉片的抗高溫變形的能力增強，提高設備使用壽命和運行穩定性。

（2）耐磨材料選取。耐磨材料性能應在注重耐磨性的條件下，適當提高塑性，兼顧耐磨性和塑性。

（3）調試冷卻水壓力與流速，增強冷卻效果。

3.2 雙套管水冷結構改造

為防止螺旋軸內的冷卻水形成死水，改造螺旋軸雙套管水冷結構。將支撐板沿螺旋軸圓周方向設置開口。在螺旋軸冷卻水壓力0.8 MPa 的條件下，通過支撐板開口方向不同的組合，改變冷卻水流向，改善水流方式，防止冷卻水回水形成死水，增強螺旋軸冷卻效果。加長螺旋軸傳動端軸承座的冷卻孔長度，改善軸承座的冷卻效果。改造后的內部冷卻結構如圖2 所示。改造后，冷卻效果得到了顯著增強，改善了高溫帶來的綜合影響。

圖2 高溫水冷螺旋輸送機內部冷卻示意

3.3 螺旋葉片結構改造

對螺旋葉片結構進行重新設計。改造后的葉片為實心結構，采用耐高溫、耐磨的合金材料鑄造而成。螺旋葉片與螺旋軸分體設計，采用多段焊接組成，即每條完整螺旋葉片由多塊短葉片組成，兩短葉片間留有適當縫隙，消除熱脹冷縮內應力的影響。

3.4 堆焊合金材料改進

因處于高溫、強磨損環境，螺旋軸與葉片堆焊合金材料應具備耐磨、耐高溫、加工性能好、焊接性能好等特點。能夠確保在8001000溫度環境下，組織無大變化和耐磨性陡降，綜合考慮，選用ZG3Cr25Ni5MO2W3Co2Re 作為堆焊合金材料。螺旋軸工作面外圓與葉片表面的合金層堆焊厚度不小于3 mm。為增強細長空心主軸的抗彎強度和鋼度，螺旋軸母體采用2Cr5Mo鋼。采用新合金材料的高溫水冷輸送機，耐磨性、強度等均大大提升。

4 改造效果

通過改造，高溫水冷螺旋輸送冷卻效果得到了顯著提高，提高了螺旋軸的抗彎曲強度，避免因彎曲變形造成的單面碰底現象，堆焊材料的崩裂也得到了大大改善，使用壽命為原來的5 倍以上，大大降低了設備維修費用，提高了金屬團礦的產量。

5 結束語

上述改造措施實施后，高溫水冷螺旋輸送機的穩定性得到大幅提高，可供同類設備改造做為參考。但限于研究條件，螺旋軸冷卻水壓力與流量調試難以記錄掌握，參考時應注重考慮冷卻水壓力和流量等因素。