煉鋼機械-轉(zhuǎn)爐

DOCDOC轉(zhuǎn)爐爐體爐體構(gòu)造永久層與填充層三局部。工作層由于直接與爐內(nèi)液體金屬、爐渣和爐體接觸，易受浸蝕，國內(nèi)通用瀝青白云石磚或瀝青鎂磚砌成。永久層緊貼爐殼，用于保護爐殼鋼板。一般承受一層側(cè)砌鎂磚，或在鎂磚與鋼板間加一層石棉板。修爐時，永久層不撤除。在永久層和工作層之間設(shè)有填充層，多由焦油鎂砂或焦油白云石砂組成。填充層的作用是減輕工作層熱膨脹對爐殼壓力和便于拆爐。爐殼如圖7—8所示，由爐帽、爐身、爐底三局部組成。爐帽爐帽通常做成截錐形，這樣可以削減吹煉時的噴濺損失以與熱量的損失，并有利于引導(dǎo)爐氣排出。爐帽頂部為圓形爐口，用來加料，插入吹氧管，排出爐氣和倒渣。為了防止?fàn)t口在高溫下工作時變形和便于去除粘渣，目前普遍承受通入循環(huán)水強制冷卻的水冷爐口。水冷爐口有水箱式和埋管式兩種構(gòu)造。水箱式水冷爐口用鋼板焊成，如圖7—9所示，在箱內(nèi)焊有12塊隔水板，使冷卻水進入爐口水箱能形成回流。這種構(gòu)造的優(yōu)點是冷卻強度大，易于制造，本錢較低。但易燒穿，增加了修理工作量，另外還可能造成爆炸事故。因此，設(shè)計時應(yīng)留意回水管的進水口接近水箱頂部，以免水箱上部積聚蒸氣而弓I起爆炸。圖7—10所示為埋管式水冷爐口，通常用通冷卻水的蛇形管埋于鑄鐵爐口中。埋入的鋼管一般使用 20號無縫鋼管。水冷爐口材料可以用灰口鑄鐵、球墨鑄鐵或耐熱鑄鐵。這種構(gòu)造的平安性和壽命均比水箱式高，但制造較繁，冷卻強度比水箱式低。水冷爐口可用楔和銷釘與螺帽連接，由于爐渣的粘結(jié)，更換爐口時往往需使用火焰切割，因此我國中、小型·轉(zhuǎn)爐多承受卡板焊接的方法，將爐口固定在爐帽上。國內(nèi)轉(zhuǎn)爐的設(shè)計中，爐帽部位一般不實行任何冷卻措施，由于擋渣板直接焊在爐體上，頂部又是呈封閉狀態(tài)，不利于散熱，易使?fàn)t帽變形。為抑制這個缺點，國內(nèi)某廠300t轉(zhuǎn)爐不僅在螺帽部位承受盤形水管冷卻，且在擋渣板上也焊上蛇形管進展冷卻。如圖7—11所示，水冷防熱罩是由 12塊梯形擋鐵板組成，每塊板內(nèi)有冷卻水通路，每3塊板串聯(lián)成一個水路，整個罩有四組水冷通路并聯(lián)，這樣當(dāng)某組水路斷水后也不會影響正常生產(chǎn)。爐身爐身是整個爐子的承載局部，一般為圓柱形。在爐帽和爐身耐火磚交界處設(shè)有出鋼口，設(shè)計時應(yīng)考慮使堵出鋼口便利，保證爐內(nèi)鋼水倒盡和出鋼時鋼流應(yīng)對盛鋼桶內(nèi)的鐵合金有肯定的沖擊攪拌力量，且便于修理和更換。爐底爐底有截錐型和球形兩種。截錐形爐底制造和砌磚都較為便利，但其強度比球形低，故在我國用于 50t以下的中、小轉(zhuǎn)爐。球形爐底雖然砌磚和制作較為簡單，但球形殼體受載狀況較好，目前，多用于 120t以上的爐子。爐帽、爐身與爐底三段間的聯(lián)接方式打算于修爐和爐殼修理的要求，有所謂死螺帽活爐底和活爐帽死爐底等構(gòu)造型式。死螺帽活爐底構(gòu)造參看圖 7—2。爐帽與爐身是焊死的，而爐底和爐身是承受可拆聯(lián)接的。此種構(gòu)造適用于下修法。即修爐時可將爐底拆去，從下面往上修砌磚。爐底和爐身多承受吊架丁字銷釘和斜楔聯(lián)接。實踐證明，銷釘和斜楔材料不宜承受碳素鋼，最好用低合金鋼，以增加強度?；顮t帽死爐底構(gòu)造參看圖 7—12。死爐底具有重量輕、制造便利、平安牢靠等優(yōu)點，故大型轉(zhuǎn)爐多承受死爐底。這種構(gòu)造修爐時，承受上修法，即人和爐襯材料都經(jīng)爐口進入。在有的轉(zhuǎn)爐上為削減停爐時間，節(jié)約投資，提高鋼產(chǎn)量，修爐時承受更換爐底的方法，將待修爐體移至爐座外修理，而將事先預(yù)備好的爐體裝入爐座連續(xù)吹煉，這種稱之為活爐座。為了在活爐座下不增加起重運輸力量，且便于修理損壞了的爐帽，可將爐帽與爐身做成可拆連接，而爐身與爐底做成一體，如圖7—12所示。轉(zhuǎn)爐爐體支承系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐爐體的全部重量通過支承系統(tǒng)傳遞到根底上去，支承系統(tǒng)包括支承爐體的托圈部件，將爐體與托圈連接起來的連接裝置以與支承托圈部件的軸承與其支座三局部。而托圈還擔(dān)負著將傾動力矩傳給使其傾轉(zhuǎn)的任務(wù)。因此，它們都是轉(zhuǎn)爐機械設(shè)備的重要組成局部。托圈構(gòu)造托圈是轉(zhuǎn)爐的重要承載和傳動部件。它支承著爐體全部重量，并傳遞傾動力矩到爐體。工作中還要承受由于頻繁起動、制動所產(chǎn)生的動負荷和操作過程所引起的沖擊負荷，以與來自爐體、盛鋼桶等輻射作用而引起托圈在徑向、圓周和軸向存在溫度梯度而產(chǎn)生的熱負荷。因此，托圈必需保證有足夠的強度和剛度。圖7—13為某廠50t轉(zhuǎn)爐托圈構(gòu)造。它是由鋼板焊成的箱形斷面的環(huán)形構(gòu)造，兩側(cè)焊有鑄鋼的耳軸座，耳軸裝在耳軸座內(nèi)。為了便于運輸，該托圈剖分成四段在現(xiàn)場進展裝配。各段通過矩形法蘭由高強度螺栓聯(lián)接。各個矩形法蘭中間安裝有方形定位銷，用它來承受法蘭結(jié)合面上的剪力。托圈材質(zhì)一般承受低合金構(gòu)造鋼。鑄造托圈與焊接托圈對于較小容量轉(zhuǎn)爐的托圈，例如 30t以下的轉(zhuǎn)爐，由于托圈尺寸小，不便用自動電渣焊，可承受鑄造托圈。其斷面外形可用封閉的箱形，也可用開式的[形斷面。目前，對中等容量以上的轉(zhuǎn)爐托圈都承受重量較輕的焊接托圈。焊接托圈做成箱形斷面，它的抗扭剛度比開口斷面大好幾倍，并便于通水冷卻。B 整體托圈與剖分托圈在制造與運輸條件允許的狀況下，托圈應(yīng)盡量做成整體的。這樣構(gòu)造簡潔、加工便利，耳軸對中簡潔保證，構(gòu)造受力大。如圖 7一“所示為國內(nèi)某廠 300t轉(zhuǎn)爐使用的整體托圈。它是鋼板焊成的箱形構(gòu)造，其斷面外形為 2740X835mm矩形，材質(zhì)為日本鋼號SM41C。內(nèi)外側(cè)鋼板厚為 70mm。托圈耳軸座與耳軸是一個整體鑄件，其材質(zhì)為日本鋼號SCW49。并與出鋼側(cè)和裝料兩瓣托圈焊成一體。 為了增加耳軸座焊接處的強度和剛度，在耳軸座四周焊有橫隔板 lo，在耳軸兩側(cè)各——塊。在兩軸同一側(cè)兩塊橫隔板之間，還焊有?塊均布的立筋板 11，立筋板上部開有∮250mm圓孔，下部開有長 650mm，寬400mm的長圓孔，如剖視圖 C—C所示，以增加腹板的剛度。在每兩塊立筋板中間焊有穿通內(nèi)外腹板的圓管 13，穿通圓管的作用是增加托圈的剛性和改善爐殼空冷效果．。在出鋼側(cè)的托圈外腹板上，借支承塊 12用螺釘固定有保護板 6，以防渣罐、鋼水罐的輻射熱作用。為了降低托圈的熱應(yīng)力，除在托圈內(nèi)用冷卻水循環(huán)冷卻外，還在爐體與托圈內(nèi)外表之間進展通風(fēng)冷卻，以改善散熱條件(50t轉(zhuǎn)爐托圈重達lOOt6800× 9990mm)，有時也做成剖分的，在現(xiàn)場進展裝配。剖分面以盡量少為宜，一般剖分成兩段較好，剖分位置應(yīng)避開最大應(yīng)力和最大切應(yīng)力所在截面。剖分托圈的連接最好承受焊接方法，這樣構(gòu)造簡潔，但焊接時應(yīng)保證兩耳軸同心度和平行度。焊接后進展局部退火消退內(nèi)應(yīng)力。假設(shè)這種方法受到現(xiàn)場設(shè)備條件的限制，為了安裝便利，剖分面常用法蘭熱裝螺栓固定。我國120t和150t轉(zhuǎn)爐承受剖分托圈，為了抑制托圈內(nèi)側(cè)在法蘭上的配鉆困難，托圈內(nèi)側(cè)承受工字形鍵熱協(xié)作聯(lián)接。其它三邊仍承受法蘭螺栓連接。國外還有使托圈做成半圓形的開口式托圈(或馬蹄形)，爐體通過三支點支承在托圈上。這種托圈爐體更換時從側(cè)面退出，故降低了廠房和起升設(shè)備的高度，缺點是承載力量不如閉式托圈好。C耳軸與托圈的連接耳軸多承受合金鋼鍛造毛坯，也可承受鑄造毛坯加工。耳軸與托圈的連接通常有三種方式：法蘭螺栓連接(圖7--13)(n6，或’m6)裝入托圈的鑄造耳軸座中，再用螺栓和圓銷連接，以防止耳軸與孔發(fā)生轉(zhuǎn)動和軸向移動。這種構(gòu)造的連接件較多，而且耳軸需帶一個法蘭，增加了耳軸制造困難。但這種連接形式工作平安牢靠，國內(nèi)使用比較廣泛。靜協(xié)作連接(圖7—15)。其耳軸具有過盈尺寸，裝配時可將耳軸用液氮冷縮或?qū)⑤S孔加熱膨脹，耳軸在常溫下裝入耳軸孔。為了防止耳軸與耳軸座孔產(chǎn)生轉(zhuǎn)動或軸向移動，在靜協(xié)作的傳動側(cè)耳軸處擰入精制螺釘。由于游動側(cè)傳遞力矩很小，故可采用帶小臺肩的耳軸限制軸向移動。這種連接構(gòu)造比前一種簡潔，安裝和制造較便利，但這種構(gòu)造仍需在托圈上焊耳軸座，故托圈重量仍較重。而且裝配時，耳軸座加熱或耳軸冷卻也較費事，故目前國內(nèi)沒廣泛使用。耳軸與托圈直接焊接(圖?一16)。這種構(gòu)造由于承受耳軸與托圈直接焊接，因此，重量小、構(gòu)造簡潔、機械加工量小。在大型轉(zhuǎn)爐上用得較多。為防止構(gòu)造由于焊接的變形，制造時要特別留意保證兩耳軸的平行度和同心度。爐體與托圈的聯(lián)接裝置A聯(lián)接裝置根本要求爐體通過聯(lián)接裝置與托圈相連接。爐殼和托圈在機械載荷的作用下和熱負荷影響又要能適應(yīng)爐殼和托圈熱膨脹時，在徑向和軸向產(chǎn)生相對位移的狀況下，不使位移受到限制，以免造成爐殼或托圈產(chǎn)生嚴峻變形和破壞。為此，有的資料提出，托圈和爐殼之間的間隙厶可取為0.03DL(DL例如50t轉(zhuǎn)爐的托圈高度為1650mm6800mm，當(dāng)爐殼平均溫度為300~C托圈溫度為100℃時，爐殼在軸向膨脹量的理論計算值為6.2mm，而托圈為2.06mm徑向膨脹那么分別為25.58.5mm4.16mm17mm的相對位移。并且當(dāng)爐殼溫度大于300℃時，相對位移將隨溫度上升進一步增加。另外，隨著爐殼和托圈變形，在聯(lián)接裝置中將引起傳遞載荷的重安排，會造成局部過載，并由此引起嚴峻的變形和破壞。所以一個好的聯(lián)接裝置應(yīng)能滿足以下要求：轉(zhuǎn)爐處于任何傾轉(zhuǎn)位置時，均能牢靠地把爐體靜、動負荷均勻地傳遞給托圈；能適應(yīng)爐體在托圈中的徑向和軸向的熱膨脹而產(chǎn)生相對位移，同時不產(chǎn)生竄動；考慮到變形的產(chǎn)生，能以預(yù)先確定的方式傳遞載荷，并防止因靜不定問題的存在而使支承系統(tǒng)受到附加載荷；爐體的負重，應(yīng)均勻地分布在托圈上，對爐殼的強度和變形的影響削減到最低限度。聯(lián)接裝置的根本型式目前在轉(zhuǎn)爐上應(yīng)用的聯(lián)接裝置型式較多，但從其構(gòu)造來看大致歸納為兩類：一類屬于支承托架夾持器；另一類屬于吊掛式的聯(lián)接裝置。下面著重介紹目前設(shè)計中用得較多的吊掛式聯(lián)接裝置。a法蘭螺栓聯(lián)接裝置法蘭螺栓聯(lián)接是早期消滅的吊掛式聯(lián)接裝置，如圖 7—17a、b所示。在爐殼上部周邊焊接兩個法蘭，在兩法蘭之間加焊垂直筋板加固，以增加爐體剛度。在下法蘭上均布 8～12個長圓形螺栓孔，通過螺栓或銷釘斜楔將法蘭與托圈聯(lián)接。在聯(lián)接處墊一塊經(jīng)過加工的長形墊板，以便使法蘭與托圈之間留出通風(fēng)間隙。螺栓孔呈長圓形的目的是允許爐殼沿徑向熱膨脹并防止把螺栓剪斷。爐體倒置時，由螺栓(或圓鎖)承受載荷。爐體處于水平位置時，那么由兩耳軸下面的托架 (見圖7—8中的7)把載荷傳給固定在托圈上的定位塊。而在與耳軸連接的托圈平面上有一方塊與大法蘭方孔相協(xié)作，這樣就能保證轉(zhuǎn)爐傾動時，將爐體重量傳遞到托圈上。由于這種聯(lián)接裝置根本能適應(yīng)爐殼脹縮，因此，工作中有松動現(xiàn)象，造成爐體傾動時的晃動，對設(shè)備不利。實踐證明，對螺栓或銷釘連接時，留意合理的預(yù)緊力，既滿足爐殼膨脹要求，又防止晃動。b自調(diào)螺栓聯(lián)接裝置自調(diào)螺栓聯(lián)接裝置是目前吊掛裝置型式中比較抱負的一種構(gòu)造，圖7—18和圖7—19為我國300t轉(zhuǎn)爐自調(diào)螺栓聯(lián)接裝置的構(gòu)造原理圖。爐體 1是通過下法蘭圈和三個自調(diào)螺栓 3在圓周上呈1200布置，其中兩個在出鋼側(cè)與耳軸軸線成300夾角的位置上。另一個在裝料側(cè)與耳軸軸線呈 900的位置上。自調(diào)螺栓通過銷用螺母和銷將爐體與托圈 5聯(lián)接。當(dāng)爐殼產(chǎn)生熱脹冷縮時，由焊在爐殼上的法蘭推動球面墊移動。從而使自調(diào)螺栓繞支座 9搖擺，故爐體徑向位移不會受到約束，而且爐殼中心位置保持不變。圖 7—18中c、d和圖7一19表示了自調(diào)螺栓原始位置和爐殼相對托圈的徑向位置到達極限位置時的工作狀態(tài)。此外，由于爐殼只用下法蘭通過自調(diào)螺栓支承在托圈上面，托圈下部的爐殼上沒有法蘭與托圈連接‘故托圈對爐殼在軸向沒有任何約束，可以自由膨脹。三組自調(diào)螺栓裝置承受爐體的自重，其中位于出鋼口對側(cè)的自調(diào)螺栓裝置，由于離耳軸中心距離最遠，主要由它來承受傾動力矩。而爐體傾到水平位置時的載荷那么由位于耳軸部位的兩組止動托架傳遞到托圈，如圖7—18a、6所示。上托架6由焊在爐殼上的卡板，嵌入焊在托圈下外表上的卡座內(nèi)，而下托架7的卡板那么通過鉸制螺釘固定在爐殼上，這樣便于爐體的更換?？ò迮c卡座僅在側(cè)面相接觸，以制約其橫向位移，承受平行于托圈平面方向的載荷。爐體的限位，沿耳軸軸線方向是靠出鋼口下的導(dǎo)向定位塊和相應(yīng)的支承點來實現(xiàn)(見圖7—19)，而在垂直于耳軸軸線方向的定位，·那么由兩組止動托架來實現(xiàn)。這種聯(lián)接裝置能滿足對聯(lián)接裝置的各項性能要求．且構(gòu)造簡潔，制造安裝簡潔，維護較便利，是一種運轉(zhuǎn)牢靠值得推廣的聯(lián)接裝置，我國中小型轉(zhuǎn)爐也已有應(yīng)用。但這種聯(lián)接裝置還留用卡板裝置，使用中仍存在限制爐殼相對于托圈的脹縮。此外，球鉸連接處零件較多，使用時易磨損，使?fàn)t體傾動時產(chǎn)生搖擺，卡板與爐殼用螺栓連接工作量很大。該聯(lián)接裝置的自調(diào)螺栓和水平銷軸的材料為日本牌號的30NCMN33。螺母和球面墊圈的材料都是SCM3轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)配制型式7．4．2．3全懸掛式這種配置形式特點是，將整套傳動機構(gòu)全部掛在耳軸外伸端上。為了削減傳動系統(tǒng)的尺寸和重量，并使其工作平安牢靠，目前大型全懸掛式轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)均承受多點嚙合柔性傳動，即在末級傳動中由數(shù)個各自帶有傳動機構(gòu)的小齒輪驅(qū)動同一個末級大齒輪，而整個懸掛減速器用抗扭器防止箱殼繞耳軸轉(zhuǎn)動。全懸掛多點嚙合柔性傳動傾動機構(gòu)的優(yōu)點是，構(gòu)造緊湊，重量輕，占地面積小、運轉(zhuǎn)平安牢靠，工作性能好。目前承受的多點嚙合一般為 2—4點，有的多達12點以上，這樣可以充分發(fā)揮大齒輪的作用，使單齒傳動力削減 1～1。但隨著嚙合點數(shù)的增2 2加，造成構(gòu)造簡單，安裝空間狹小，給安裝修理帶來很多不便。目前，國內(nèi)外在大型轉(zhuǎn)爐上已廣泛使用四點嚙合傳動。全懸掛四點嚙合多柔傳動裝置，最初是由美國費城裝配公司 (簡稱P．G．C裝置)提出的，現(xiàn)已得到廣泛推廣和使用，并逐步得到完善。我國300t轉(zhuǎn)爐傾動機構(gòu)屬于全懸掛四點嚙合配制型式，如圖 7—27所示。懸掛減速器1懸掛在耳軸外伸端上，初級減速器2通過箱體上的法蘭用螺栓固在懸掛減速器箱體上。耳軸上的大齒輪通過切向鍵與耳軸固定在一起，它由帶斜齒輪的四級減速器2的低速出軸上四個小齒輪同時驅(qū)動。為保證良好的嚙合性能，低速軸設(shè)計成三個軸承支承(如圖7—28所示)。驅(qū)動初級減速器的直流電動機7和制動器6箱體撐出的支架上。這樣整套傳動機構(gòu)通過懸掛減速器箱體懸掛在耳軸上。懸掛減速器1的構(gòu)造見圖7—29所示。懸掛減速器箱體通過與之鉸接的兩根立桿與水平扭力桿柔性抗扭緩沖裝置連接。水平扭力桿 4的兩端支承于固定在根底上的支座中，通過水平扭力桿來平衡懸掛箱體上的傾翻力矩。為防止過載以保護扭力桿，在懸掛箱體下方還設(shè)置有止動裝置3，在正常狀況下止動裝置不起作用，因箱體底部與固定在地基上的止動塊之間有13．4mm的間隙，當(dāng)傾動力矩超過正常值的三倍時，間隙消退，箱體底部與制動塊接觸，這時，電機停頓運轉(zhuǎn)。這樣就防止了扭力桿由于過載而扭斷，使傳動機構(gòu)平安牢靠；多點嚙合由于承受兩套以上傳動裝置，所以其中 1—2套損壞時，仍能在短時間內(nèi)維持正常操作，即事故狀態(tài)下處理力量強、平安性好。全懸掛由于整套傳動裝置都掛在耳軸上，托圈的撓曲變形不會影響齒輪副的正常嚙合。而低速級的大型齒式聯(lián)軸器或萬向聯(lián)軸器的取消，使傳動間隙大為削減，從而削減了機構(gòu)在起動、制動時的沖擊和振動。同時由于水平扭力桿的承受，對耳軸沒有附加橫向力，吸振，緩沖性能好，傳動平穩(wěn)，有效地降低了機構(gòu)的動負荷和沖擊力。由于這種機構(gòu)的全部傳動裝置都懸掛在耳軸上，耳軸軸承容量大，故要求懸掛箱體剛性好。通常半懸掛式轉(zhuǎn)爐的耳軸軸承較同容量落地式耳軸軸承提高一級，而全懸掛那么要提高兩級。由于嚙合點的增加構(gòu)造較為簡單，加工和調(diào)整要求高。傾動機械的驅(qū)動和傳動傾動機械有電動和液壓兩種驅(qū)動方式。電動驅(qū)動有直流和溝通電動機兩種，液壓驅(qū)動有液壓缸和液壓馬達兩種。液壓傳動曾在容量不大的轉(zhuǎn)爐上做過試驗。通常的方式是通過液壓缸帶動齒條、齒輪使轉(zhuǎn)爐傾動。也有承受液壓缸與曲柄連桿相組合的構(gòu)造；或用液壓馬達與齒輪傳動組合的傳動型式。但由于液壓元件制造精度要求高、維護工作量和關(guān)心設(shè)備投資大，故在轉(zhuǎn)爐傾動機械中還沒得到廣泛使用。目前廣泛使用的是交、直流電動機、圓