混鐵爐底座輥道更換方法及工裝設計

梁 棟，李開倫，張瑞海，吳云云，郝 陽

(萊鋼集團設備檢修中心，山東 萊蕪 271104)

0 前言

混鐵爐是高爐和轉爐之間的煉鋼輔助設備，主要用于調節和均衡高爐和轉爐之間鐵水供求的設備，主要由底座、弧形輥道、爐體、傳動機構、回轉機構、開蓋機構、鼓風裝置、煤氣空氣管道、氣動送閘裝置、干油潤滑裝置、混鐵爐平臺、電氣系統等組成。其中，混鐵爐底座是爐體的承重零件，整個爐體的重量通過接近筒體兩端的偏心箍圈，圓輥組成的弧形輥道傳遞到直接固定在基礎上的底座上，如圖1所示；底座和弧形輥道由于承受整個爐體重量，而且長期進行相對滾動，容易發生變形和磨損而損壞。

山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠有600 t混鐵爐2座，爐役時間均在20年以上，需更換混鐵爐底座和弧形輥道。

1 萊鋼混鐵爐更換底座輥道難點

(1)爐體質量大。如圖1所示，更換底座和弧形輥道時，需要將混鐵爐爐體與弧形輥道脫離開一定距離，從而能夠拆除損壞的底座和弧形輥道并安裝新制作備件。一般情況下，設備廠房和行車不能承受爐體重量(含爐襯約410 t)，在起重作業方面無法借助行車等起重設備；同時，為了保證施工安全，還應當保證爐體起升過程中爐體重心的平衡，不能發生側移或轉動。

(2)作業空間狹小?，F場作業空間狹小，給底座和輥道的拆卸、轉運、安裝造成困難；同時，對作業人員進出、站位及作業形成風險；

(3)技術要求高。需要保證的主要技術要求：單個底座縱向中心線偏差不得超過1 mm(相對于原底座)，橫向中心線偏差不得超過1 mm，標高允許偏差為±2 mm，水平度不超過0.15 mm/1000 mm；兩底座中心距偏差不超過±1 mm，對角線之差不超過3 mm，同截面高低差0.5 mm/1000 mm；弧形輥道中線與底座橫向中心線重合，偏差不超過2 mm。

圖1 混鐵爐主體示意圖

2 工裝設計

為了克服安全、技術難點，通過現場勘查和圖紙研究，設計了一套專用的混鐵爐底座、輥道更換工裝，如圖2所示。該更換工裝主要包括：底板1、固定支座2、千斤頂3、安全墊塊4、支撐底座5、吊耳6等。

圖2 工裝安裝示意圖

(1) 圖3為支撐底座的立體示意圖。制作支撐底座時，弧面半徑R應為爐體兩側法蘭外徑(圖2b中φD)的一半，從而保證支撐底座的弧面能夠與爐體法蘭緊密貼合；為保證爐體兩側法蘭能夠完全落在支撐底座弧面上，弧面寬度尺寸B≥爐體法蘭厚度+60 mm；支撐底座中部因主要受拉應力，高度尺寸a可在300 ～400 mm范圍內選擇；支撐底座的長度L2應當在保證不與廠房或其它零件干涉的情況下盡量加長，從而更好地保證爐體重心平衡。

(2) 如圖4、5所示，分別為固定支座和安全墊塊示意圖。固定支座是安放千斤頂和安全墊塊的平臺，主要受力點也在千斤頂和安全墊塊這兩個位置，為了保證固定支座的強度，設計成雙十字型的筋板結構(如圖4所示)；安全墊塊起到支撐爐體和支撐底座的作用，當千斤頂將爐體頂起到要求位置后，將安全墊塊放入支撐底座和固定支座之間，可設計成如圖5所示的鋼管形式。

(3)圖2a中底板1起到連接平臺和連接兩側固定支座的作用，尺寸要求能夠安放固定支座并且不與其它零件發生干涉即可；固定支座高度h、安全墊塊高度h2均應根據爐體兩側法蘭下母線高度、支撐底座的尺寸a、千斤頂高度及行程等來確定，需要注意的是h1(圖2b)應大于千斤頂行程處于最低位置時的高度，一般情況下間隙b可在10～30 mm范圍內選擇。

圖3 支撐底座示意圖

圖4 固定支座示意圖

圖5 安全墊塊示意圖

3 方案實施

混鐵爐更換底座和弧形輥道的主要操作如下：

(1)地面底板鋪設。按照現場實際地面空間(爐體兩側)鋪設整體鋼板，即底板，板厚δ≧50 mm，鋼板要墊實、找平，水平度要求0.5 mm/1000 mm。

(2) 刻劃底座標記。將原有底座中心、標高、縱橫中心線作固定標記，作為新安裝底座的參考依據。

(3)支撐底座調整安裝。在安裝支撐底座前，首先，拆除底座外側地腳螺栓的緊固螺母，按照現場實際需要對裝焊接吊耳一、二、三(圖2a所示)，并在爐體一側兩邊掛好手拉葫蘆，每邊掛3個；然后，將支撐底座從爐體底座兩側用已經掛好的手拉葫蘆將其拉入爐體兩側下方，并用吊耳一處的手拉葫蘆將支撐底座拉起，與爐體弧面接觸，為保證安全可靠，手拉葫蘆不可拆除；最后，檢查支撐底座弧面與爐體的接觸面積，接觸面積達到60 %以后，檢測支撐底座下平面水平度，要求水平度控制在0.5 mm/1000 mm以內，并將支撐底座與爐體固定牢靠，可采用焊接方式固定。

(4)固定支座調整安裝。首先，將固定支座從爐體底座兩側用手拉葫蘆拉入并按圖示位置安裝固定好；然后，檢測固定支座上平面與支撐底座下平面的平行度，要求控制在±1 mm以內；最后，為了保證下部支撐基礎的穩固性，將同側兩個固定支座用槽鋼聯接好，并焊在預先鋪設的底板上。

(5)千斤頂起升及安全墊塊安裝。在兩側四個固定支座上方安放千斤頂，為了使得爐體起升平穩，避免千斤頂損害，千斤頂應同步起升，并至起升高度可以使輥道順利移出為止；按圖示位置安放安全墊塊，用定位安全塊焊接牢固，并調整千斤頂使安全墊塊成為主要承力零件。

(6)弧形輥道拆除。首先，將鋼絲繩一端、卸扣裝在輥道兩側的吊耳上(每個卸扣裝2根鋼絲繩)，另一端掛在爐體上第1個手拉葫蘆上(即吊耳二上)，并用手拉葫蘆將弧形輥道拉起；然后，當弧形輥道脫離底座后將另一根鋼絲繩掛在第2個手拉葫蘆上(即吊耳三上)拉緊；最后，將兩個手拉葫蘆依次慢慢放下，從而將弧形輥道倒出底座，并吊離現場。

(7)底座拆除。首先，將鋼絲繩、卸扣掛在底座吊鼻上，上方掛在預先安裝備用的手拉葫蘆上(即吊耳二上)，兩側手拉葫蘆同步提升，使爐體保持平衡，確保安全可靠；然后，當底座提升高度超出地腳螺栓20 mm后，在底座底面加放鋼管3～4根，鋼管上母線高度要高于螺栓高度10 mm，拉動手拉葫蘆將底座放置在鋼管上；最后，通過倒鋼管的方法將底座拉出爐體底部，并吊離現場。

(8)新底座調整安裝。新底座的安裝順序與原有底座的拆除順序相反，所不同的是增加了位置和尺寸的調整步驟。新底座到位后，應使用全站儀、卷尺、手拉葫蘆、千斤頂、墊塊等來檢測調整底座的標高、中心、水平及兩底座間的中心距、對角線尺寸等，并達到技術要求，然后用地腳螺栓固定底座。

(9)新弧形輥道調整安裝及爐體就位。新弧形輥道的安裝順序與原有弧形輥道的拆除順序相反，所不同的是增加了位置和尺寸的調整步驟。如圖2b所示，爐體下落前，首先，通過手拉葫蘆和卷尺檢測、調整弧形輥道相對于底座的位置，使得弧形輥道的中線與底座橫向中心線重合，偏差不超過2 mm；然后，同步調整千斤頂將爐體平穩落至弧形輥道上。

(10)現場恢復及竣工驗收。拆除更換工裝，拆除順序與安裝順序相反，割除吊耳，恢復現場并試車驗收。

4 安裝效果

在混鐵爐底座、輥道更換完成后，對各個技術要求進行了全面檢測，均達到了技術要求標準：單個底座縱向中心線偏差1 mm(相對于原底座)，橫向中心線偏差1 mm，標高偏差為1.5 mm，水平度0.1 mm/1000 mm；兩底座中心距偏差1 mm，對角線之差2 mm，同截面高低差0.3 mm/1000 mm；弧形輥道中線與底座橫向中心線對齊偏差1 mm。試車時，設備運轉正常，一次試車成功。

5 結束語

通過此方法的實施，在保證施工安全和質量的前提下，實現了對混鐵爐進行安全、高效的底座、弧形輥道更換；成功替代外委，保證了熱線順行，避免了因底座或弧形輥道損壞而采購、安裝全新混鐵爐設備的問題，提高了生產效率，降低了生產成本。

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