進口卡爾多爐工作原理及設備安裝

張 亮

（銅陵有色金冠銅業，安徽銅陵 244000）

1 設備概況

銅陵有色金冠銅業銅陽極泥項目卡爾多爐，屬于頂吹旋轉轉爐系列熔煉設備，系瑞典奧圖泰公司最新開發的R型升級版，有效容積2 m3。可以對銅陽極泥進行熔煉和處理，以生產銀合金。卡爾多爐附屬設備包括噴槍系統、燃料控制裝置、氧氣控制裝置、噴槍冷卻系統、液壓站等。

2 設備生產工藝原理

卡爾多爐爐體可旋轉并具有傾轉功能。爐體傾轉到相對于水平軸28°時，爐內爐料開始熔煉和還原反應，在此位置，爐體同時以工藝設定的速度圍繞縱軸旋轉。爐體傾轉角度根據加料、爐料混合及預熱、熔煉/還原/精煉、出渣、出液等工藝流程而變化。

卡爾多爐安裝在軸承座上，通過爐殼封閉。爐體頂部爐口既是煙氣排出的出口，同時也是噴槍的入口。燃料和還原氣體通過噴槍進入爐內進行熔煉處理。爐體下方是封閉的沉箱區域，爐渣或是熔融的金屬液在此處排放。

工藝煙道和噴槍靠近爐口固定，當爐體傾轉至工作位置時，噴槍才能進入爐內。爐體中部裝有定位環，通過彈性元件（奧圖泰專利產品）與爐體連接，彈性元件不僅起到連接作用，還可以在一定范圍內消除爐體產生的熱膨脹，同時維修簡單、便利。

當卡爐處于工作位置時，爐體上的定位環通過耳軸環上的2只托輪以及爐底的旋轉驅動軸支撐，此時爐體才能以最大速度旋轉。在托輪對面、耳軸環內側裝有2只緩沖器，一旦爐體與水平軸線傾轉超過90°時，可以起到支撐作用，此時爐體不能旋轉。

爐底旋轉驅動軸安裝在耳軸環下部中間位置的軸承裝置上，通過帶有扭力臂的液壓馬達驅動，這些部件通過護罩隔離來自爐體和下方包子產生的熱輻射。

耳軸環耳軸上安裝有傾轉軸承，軸承裝配在軸承箱內，軸承箱與下方的基座連接，基座與混凝土基礎中的預埋件固定。傾轉驅動馬達及其扭力臂安裝在傾轉軸外端，扭力臂同時固定在爐體基礎上。傾轉驅動馬達相對應側的傾轉軸承在安裝時允許有一定程度的軸向位移，此側還裝有液壓旋轉接頭，液壓油通過傾轉軸作為依托通道向旋轉馬達供油。另外，如遇停電或緊急制動，通過液壓站液壓蓄能器壓力控制，噴槍能夠自動從爐內退出，并且爐體可以手動傾轉到所需的位置。在緊急模式下，控制系統不再工作。爐體傾轉和旋轉扭矩大小應視爐襯、爐料、爐口熔融物等的狀況而定。

3 設備結構及主要零部件

3.1 爐體和定位環及附件（圖1）

爐體由上下兩部筒體焊接而成，上部筒體緊固螺栓裝有彈性套，用來防止因爐體內襯膨脹造成螺栓變形；下部筒體通過法蘭與上部筒體、爐底驅動軸連接，爐內側耐火磚下焊有一個橢圓形封頭；爐體中部焊有法蘭，用以連接裝配定位環和爐體之間的彈性元件。

圖1 爐體、定位環及附件

為了防止熱輻射，爐體和定位環之間敷設有絕熱材料；爐渣裙板用來防止爐口墜物，保護爐體部件。

彈性元件主要是為了應對爐體在受熱膨脹后的尺寸變化。如果爐殼溫度不超過設計允許值，彈性元件可以把熱應力控制在可控范圍內。

3.2 耳軸環和支撐臂（圖2）

耳軸環承載著爐體及其旋轉，由鋼板焊接，內部中空，呈環形結構。其內部中空處安裝有2只托輪，支撐臂則懸掛焊接在環形結構上，用以支撐旋轉軸承箱。傾轉軸與耳軸環兩端連接。

圖2 耳軸環和支撐臂

耳軸環總成部件包括：①包含傾轉軸和內置液壓硬管等在內的焊接和機加工結構件；②2只帶石墨潤滑的托輪總成；③旋轉軸承總成；④2只緩沖器；⑤旋轉鎖緊裝置。

隔熱蓋板用以保護旋轉驅動裝置免受下方包子的熱輻射。用于旋轉驅動的液壓油通過中空的傾轉軸和支撐臂上的液壓管道進行輸送。

耳軸環上部裝有機械鎖。在設備維護時，必須使用該鎖，以防止爐體旋轉。

3.3 托輪

托輪總成包括帶軸托輪和軸承箱。

耳軸環內面的中空部分安裝有2個托輪，可使爐子在旋轉過程中保持原位，托輪通過承箱固定在耳軸環上。如果定位環和托輪受到磨損，可以通過調整托輪軸承箱墊片（調節塊）使爐體維持在正確運行位置。

3.4 旋轉軸承總成

耳軸環底部安裝有旋轉軸承總成，其頂端通過楔塊與爐體連接，防止旋轉，底部則通過傳動軸與旋轉驅動連接。旋轉軸承為滾柱軸承，主要承受徑向力和一定程度的軸向力。

3.5 旋轉驅動

爐體通過液壓系統驅動，沿爐體縱向軸旋轉。旋轉驅動安裝在爐體底部的旋轉軸上。旋轉軸安裝在耳軸環支撐臂的中間軸承裝置上，這樣的軸承設計使驅動在受熱膨脹時依然可隨爐體正常運行。這種設計還可以解決定位環和托輪回轉造成的徑向變化。旋轉驅動通過一個防護板阻擋包子的熱輻射來進行保護。由于旋轉驅動的傾斜半徑大于爐口的傾斜半徑，爐罩和工藝煙道限制了爐體的傾斜，因此卡爾多爐無法傾轉360°。卡爐帶有連鎖回路，以避免爐體與工藝煙道碰撞。

3.6 傾轉驅動

爐體/耳軸環整體通過傾轉驅動傾轉。驅動單元通過殼形聯軸器安裝在傾轉軸上，聯軸器承受最大的傾轉扭矩。傾轉驅動主要構成：液壓馬達，制動器，行星齒輪減速機，扭力臂。

液壓馬達產生的扭力通過與傾轉軸連接的齒輪裝置進行傳遞。在傾轉過程中如出現斷電，必須使用緊急驅動。緊急驅動包括一個在緊急情況下可手動進行傾轉的液壓蓄能器。

4 卡爾多爐安裝程序

4.1 基礎準備

安裝前清理安裝區域，依據基礎、設備輪廓、土建圖紙，確定必要的中心線和水平線。

4.2 基礎驗收

（1）基礎外形、中心線、標高、地腳螺栓（預埋鐵件），實測尺寸與圖紙尺寸相對照，應符合表1要求。

（2）基礎實測及驗收數據（圖3）。

（3）預埋件（圖4）。卡爐通過基礎預埋件固定。

（4）傾動軸承箱基座。軸承基座通過預埋件螺栓與混凝土基礎固定，軸承箱通過螺栓與軸承基座固定。耳軸環一端安裝在驅動側的一個固定的滾柱軸承上，另一端的滾柱軸承允許軸向移動。

表1 基礎驗收標準

圖3 基礎實測及驗收數據

4.3 設備主要部件安裝次序

基礎復測→基礎交接驗收→噴槍吊架安裝（與頂板焊接）→卡爐工藝管道（鵝頸管）安裝→噴槍安裝→卡爐傾轉軸承座安裝及調整→卡爐傾轉軸承座二次灌漿→卡爐旋轉支架安裝、調整→卡爐自轉液壓馬達安裝、調整→卡爐爐體安裝→卡爐應急煙道、煙道應急蓋安裝→液壓管道安裝→潤滑加脂及其他附件安裝→試運行→交工驗收。

以上工序中噴槍支架必須第一步安裝，鵝頸管緊隨其后安裝固定，安裝卡爐旋轉支架前，此兩項必須安裝完成，否則空間不足，無法安裝。

其中噴槍系統安裝尤為重要。噴槍系統（圖5）通過液壓驅動，使噴槍小車在噴槍梁上作上下直線移動，以實現相應動作和功能。

圖4 預埋件

圖5 噴槍系統

安裝前，必須建立熔爐傾轉中心坐標以及工藝煙道和噴槍支架的水平線和中心線。將噴槍梁放置到位，用螺栓將其前部（朝向爐體側）與框架連接；臨時固定噴槍梁尾部；將噴槍安裝在噴槍小車上；移動前部支撐輪，使得噴槍位于最低處；將液壓軟管連接到噴槍上的液壓馬達，使噴槍小車完全沿著小車梁試運行，確保噴槍自如地進入煙氣罩；使噴槍運行到前部位置，調整前部支撐輪，與噴槍間隙2 mm；當噴槍位于尾部時，檢查驅動齒輪與齒條之間的運動間隙；噴槍運行自如后，根據圖紙正式固定噴槍梁尾部；將所有軟管連接到噴槍上。試運行噴槍，檢查所有軟管連接位置是否合適；調整位置變送器。

5 結語

卡爾多爐集熔煉、吹煉還原、銅合金于一體,其特點是系統流程簡單,結構緊湊，能耗低,噪聲小,能完全密閉，因而可以防止排放物溢散，可滿足最嚴格的環境要求，是貴金屬冶煉工藝重要的發展方向。