轉爐爐體三點支撐裝置銷軸竄動在線處理技術

徐立立

（梅山鋼鐵公司煉鋼廠，江蘇 南京 210039）

轉爐爐殼與托圈之間的連接部分稱為轉爐爐體支撐裝置，目前國內外應用比較廣泛的是三點球面支撐方式。梅鋼煉鋼廠3#轉爐爐體整套支撐裝置由兩部分組成：一部分是拖圈上方連接爐殼的3組倒T形支撐螺栓球面支撐裝置，三組之間彼此相隔120°,球面支撐裝置的主要功能是將爐殼懸掛支撐在拖圈上，球面結構可以適應爐殼的熱變形導致與拖圈相對位置的微量變化。另一部分是位于托圈上下定位爐殼的6組輔助防傾擋座組，擋座可以對爐殼與拖圈定位進行限制定位，擋座定位通過控制導向間隙適應爐殼徑向和軸向熱脹冷縮的變化，同時防止搖爐過程中出現沖擊。

此種結構既能有效地在360°范圍內支撐爐殼，又可適應爐殼的熱膨脹，形成完整的爐體支撐連接系統。爐體支撐裝置工作在高溫、重載和頻繁沖擊的工況下，因此支撐裝置是轉爐設備的關鍵，也是易于發生失效故障的節點。

整套倒T形支撐螺栓球面支撐裝置由三部分組成，第一部分是倒T形支撐螺栓、螺母，第二部分是夾著爐殼法蘭兩組球面墊，第三部分是位于托圈上的一對耳座和銷軸。2015年6月點檢檢查發現3#轉爐東南角三點球面裝置銷軸向外竄動85mm，銷軸與拖圈耳座孔之間的間隙大大8mm。三點球面裝置的原理和竄出示意如下圖1所示：

圖1 三點球面裝置的原理和竄出示意圖

三點球面裝置銷軸竄動會導致，完全竄出導致懸掛裝置失效，點檢現場發現后及時設置了定位擋板防止進一步竄出。銷軸與耳板的間隙導致搖爐過程中沖擊、聲響大，導致防傾擋座組在拖圈上焊接擋座經常性脫焊，脫焊擋座會減少搖爐過程中的爐殼在拖圈上的定位更進一步導致的搖爐沖擊。以上問題，使得轉爐本體設備的存在隱患、設備進一步失效則導致整個爐殼固定失效導致重大設備事故，甚至安全施工，事故處理周期長。需要盡快制定方案進行在線修復。

1 受力計算

由于爐殼重142t，爐口水箱約11.6t，爐體擋渣裙板19.4t，下部托座6.2t，螺栓、銷釘斜切等零部件約重為10.5t，整個爐體部分的重量為189.7t，每個三點球面支撐承受189.7/3=63.2t，由于頂升爐口法蘭時存在受力不均勻情況，所以頂升爐體重量按照爐體總重量的1/2計算189.7/2=94.85t而我們選擇的是200t液壓頂，可以輕松把爐殼頂起，符合要求。

如圖1所示，三點球面支撐最大擺動角度為4°，假設爐殼大法蘭最大頂升高度h=20mm（實際現場檢修只要10mm）

通過計算：

三點球面支撐旋轉角度為：Sinθ=h/d=20/8160=0.00245

θ=0.14°

θ——法蘭抬起的角度

h——法蘭抬起的高度

d——法蘭直徑

相對于4°的最大擺動角度可以忽略不計，所以立式液壓頂可以把爐殼法蘭頂起20mm。

2 方案的確定

2.1 方案一直接頂升爐殼帶動銷軸方案

在竄出銷軸的球面拉桿支撐北側爐殼法蘭下方立式放置1個200t液壓頂，銷軸竄出側橫式放置一個200t液壓頂，立式液壓頂將爐殼1點頂起消除銷軸垂直方向的載荷，調整銷軸上下位置，測量銷軸與拖圈耳座軸孔上下間隙，確保調整間隙至均勻，支撐螺桿與托圈之間打入20mm墊板并調整墊片、支撐螺桿與北耳座軸向間隙墊入25mm墊板，上部1塊，水平兩側各1塊，保證三孔（托圈兩耳座孔、支撐螺栓孔）同心，再用橫式液壓頂頂入。

2.2 方案二拆除三點支撐大螺母再頂銷軸方案

然后在三點支撐北側立式放置1個200t立式液壓頂將爐殼頂起消除銷軸垂直方向的載荷，用液壓扳手拆除竄出銷軸的球面拉桿支撐支撐大螺母，用手拉葫蘆輕微受力拉起支撐螺桿并可以微微晃動，使倒T形支撐螺桿處于不受力的自由狀態。銷軸竄出側橫式放置一個200t液壓頂，使銷軸與拖圈耳座軸孔上下左右間隙均勻，用橫式液壓頂把銷軸頂入。

2.3 方案比較

2.3.1 方案一優缺點

優點：①工序簡單，無需拆除三點球面大螺母。②通過支撐螺桿與托圈之間打入20mm墊板、支撐螺桿與耳座間隙墊入25mm墊板使支撐螺桿固定，保證三孔（托圈兩耳座孔、支撐螺栓孔）同心，再用橫式液壓頂頂入。

缺點：由于螺栓和爐殼的拉桿螺栓無法拆除，拉桿無法在爐殼徑向調整，存在拉桿螺栓銷軸孔與拖圈耳板銷孔不同心無法調整問題。導致銷軸復位困難。

2.3.2 方案二優缺點

優點：支撐球面拉桿螺母拆除后、螺栓與爐殼連接關系取消預緊后可以在爐殼在該點頂起來后，輕松調節銷子配合軸孔的同心度。

缺點：①拆除三點球面大螺母，需要吊機配合吊裝液壓扳手及套筒，空間狹小，歪拉斜吊，安全不好把控；②如果液壓扳手無法拆除大螺母則需要割除大螺母，工作量很大，割除大螺母時存在損壞支撐螺桿的危險，導致檢修質量、進度不可控，如果真損壞了支撐螺桿螺紋，則可能導致故障擴大。

綜合比較分析，基于安全和可控原則，我們采取方案一在爐修期間進行檢修施工。方案圖見圖2，圖3。

圖2 三點球面抬升計算示意圖

圖3 三點球面支撐最大變形

圖4 現場施工方案圖

圖5 現場施工方案圖

3 方案實施

3.1 施工流程圖

圖6 現場施工流程圖

3.2 施工過程中的關鍵點

（1）由于施工環境比較惡劣，高空臨邊作業、施工空間狹小、照明不良等，需要在托圈上焊接檢修平臺，增加照明，增加檢修安全防護措施，保障檢修安全，為檢修施工提供便利。

（2）三點支撐裝置南側焊接的橫式液壓頂受力擋座必須牢固可靠，防止焊縫受力崩裂，影響施工進程，現場液壓頂受力擋座是厚度20mm三角筋、30mm擋板焊接。

（3）立式液壓頂把爐殼法蘭頂起10mm，支撐螺栓與托圈之間需要清理干凈、表面平整，根據圖紙尺寸要求支撐螺桿與托圈間隙打入20mm墊板，液壓頂泄壓，支撐螺栓落在20墊板上，用塞尺測量銷軸與兩側耳座孔之間間隙，用1mm厚薄墊板調整，使銷軸與兩側耳座之間間隙上下均勻。

（4）支撐螺桿與北耳座之間墊入25mm的三塊墊板，上部1塊，水平兩側各1塊。三點球面支撐裝置是上、下兩對球面副夾緊法蘭，支撐螺栓可以擺動，最大角度為4°，為了防止橫式液壓頂銷軸時支撐螺栓跟著一起擺動導致銷軸咬死。

（5）針對銷軸竄動這個現象，我們對現場三點球面銷軸防竄動措施進行優化改進，在銷軸兩端增加擋座，焊接在托圈上，防止銷軸竄動。

（5）打開其他兩個三點球面支撐蓋板、銷軸兩端防竄動端蓋，檢查三點球面支撐波紋墊片、球面墊以及銷軸與耳板配合間隙情況，掌握3#轉爐爐爐體整體概況，為后續檢修或技改留下寶貴數據和資料。

4 結束語

梅鋼煉鋼廠3#轉爐爐體三點支撐裝置銷軸復位過程整體比較順利。通過現場實踐證明，爐體三點支撐裝置銷軸復位通過直接頂銷軸的方案是切實可行的，此方法安全可靠、施工質量及進度可控，可顯著降低勞動強度，提高檢修效率。

由于此次在線處理技術僅僅把竄出的銷子復位，銷子和耳板的間隙導致的沖擊還未徹底解決。因此，設備技術人員需繼續準備備件，盡快確定3套三點球面裝置更換的方案。本次爐體支撐裝置銷軸在線成功復位，給其他轉爐爐體支撐裝置檢修提供了一些可以借鑒的經驗。