轉(zhuǎn)爐爐體三點(diǎn)支撐裝置銷軸竄動(dòng)在線處理技術(shù)

徐立立

（梅山鋼鐵公司煉鋼廠，江蘇 南京 210039）

轉(zhuǎn)爐爐殼與托圈之間的連接部分稱為轉(zhuǎn)爐爐體支撐裝置，目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較廣泛的是三點(diǎn)球面支撐方式。梅鋼煉鋼廠3#轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)可以適應(yīng)爐殼的熱變形導(dǎo)致與拖圈相對(duì)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(duì)爐殼與拖圈定位進(jìn)行限制定位，擋座定位通過控制導(dǎo)向間隙適應(yīng)爐殼徑向和軸向熱脹冷縮的變化，同時(shí)防止搖爐過程中出現(xiàn)沖擊。

此種結(jié)構(gòu)既能有效地在360°范圍內(nèi)支撐爐殼，又可適應(yīng)爐殼的熱膨脹，形成完整的爐體支撐連接系統(tǒng)。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(zhuǎn)爐設(shè)備的關(guān)鍵，也是易于發(fā)生失效故障的節(jié)點(diǎn)。

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(duì)耳座和銷軸。2015年6月點(diǎn)檢檢查發(fā)現(xiàn)3#轉(zhuǎn)爐東南角三點(diǎn)球面裝置銷軸向外竄動(dòng)85mm，銷軸與拖圈耳座孔之間的間隙大大8mm。三點(diǎn)球面裝置的原理和竄出示意如下圖1所示：

圖1 三點(diǎn)球面裝置的原理和竄出示意圖

三點(diǎn)球面裝置銷軸竄動(dòng)會(huì)導(dǎo)致，完全竄出導(dǎo)致懸掛裝置失效，點(diǎn)檢現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)后及時(shí)設(shè)置了定位擋板防止進(jìn)一步竄出。銷軸與耳板的間隙導(dǎo)致?lián)u爐過程中沖擊、聲響大，導(dǎo)致防傾擋座組在拖圈上焊接擋座經(jīng)常性脫焊，脫焊擋座會(huì)減少搖爐過程中的爐殼在拖圈上的定位更進(jìn)一步導(dǎo)致的搖爐沖擊。以上問題，使得轉(zhuǎn)爐本體設(shè)備的存在隱患、設(shè)備進(jìn)一步失效則導(dǎo)致整個(gè)爐殼固定失效導(dǎo)致重大設(shè)備事故，甚至安全施工，事故處理周期長(zhǎng)。需要盡快制定方案進(jìn)行在線修復(fù)。

1 受力計(jì)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(gè)爐體部分的重量為189.7t，每個(gè)三點(diǎn)球面支撐承受189.7/3=63.2t，由于頂升爐口法蘭時(shí)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(jì)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(diǎn)球面支撐最大擺動(dòng)角度為4°，假設(shè)爐殼大法蘭最大頂升高度h=20mm（實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)檢修只要10mm）

通過計(jì)算：

三點(diǎn)球面支撐旋轉(zhuǎn)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(duì)于4°的最大擺動(dòng)角度可以忽略不計(jì)，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(dòng)銷軸方案

在竄出銷軸的球面拉桿支撐北側(cè)爐殼法蘭下方立式放置1個(gè)200t液壓頂，銷軸竄出側(cè)橫式放置一個(gè)200t液壓頂，立式液壓頂將爐殼1點(diǎn)頂起消除銷軸垂直方向的載荷，調(diào)整銷軸上下位置，測(cè)量銷軸與拖圈耳座軸孔上下間隙，確保調(diào)整間隙至均勻，支撐螺桿與托圈之間打入20mm墊板并調(diào)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(cè)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(diǎn)支撐大螺母再頂銷軸方案

然后在三點(diǎn)支撐北側(cè)立式放置1個(gè)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(dòng)，使倒T形支撐螺桿處于不受力的自由狀態(tài)。銷軸竄出側(cè)橫式放置一個(gè)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(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：①工序簡(jiǎn)單，無需拆除三點(diǎn)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(diǎn)：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(diào)整，存在拉桿螺栓銷軸孔與拖圈耳板銷孔不同心無法調(diào)整問題。導(dǎo)致銷軸復(fù)位困難。

2.3.2 方案二優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：支撐球面拉桿螺母拆除后、螺栓與爐殼連接關(guān)系取消預(yù)緊后可以在爐殼在該點(diǎn)頂起來后，輕松調(diào)節(jié)銷子配合軸孔的同心度。

缺點(diǎn)：①拆除三點(diǎn)球面大螺母，需要吊機(jī)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(shí)存在損壞支撐螺桿的危險(xiǎn)，導(dǎo)致檢修質(zhì)量、進(jìn)度不可控，如果真損壞了支撐螺桿螺紋，則可能導(dǎo)致故障擴(kuò)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(jìn)行檢修施工。方案圖見圖2，圖3。

圖2 三點(diǎn)球面抬升計(jì)算示意圖

圖3 三點(diǎn)球面支撐最大變形

圖4 現(xiàn)場(chǎng)施工方案圖

圖5 現(xiàn)場(chǎng)施工方案圖

3 方案實(shí)施

3.1 施工流程圖

圖6 現(xiàn)場(chǎng)施工流程圖

3.2 施工過程中的關(guān)鍵點(diǎn)

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

（2）三點(diǎn)支撐裝置南側(cè)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(jìn)程，現(xiàn)場(chǎng)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(jù)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(cè)量銷軸與兩側(cè)耳座孔之間間隙，用1mm厚薄墊板調(diào)整，使銷軸與兩側(cè)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(cè)各1塊。三點(diǎn)球面支撐裝置是上、下兩對(duì)球面副夾緊法蘭，支撐螺栓可以擺動(dòng)，最大角度為4°，為了防止橫式液壓頂銷軸時(shí)支撐螺栓跟著一起擺動(dòng)導(dǎo)致銷軸咬死。

（5）針對(duì)銷軸竄動(dòng)這個(gè)現(xiàn)象，我們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)三點(diǎn)球面銷軸防竄動(dòng)措施進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，在銷軸兩端增加擋座，焊接在托圈上，防止銷軸竄動(dòng)。

（5）打開其他兩個(gè)三點(diǎn)球面支撐蓋板、銷軸兩端防竄動(dòng)端蓋，檢查三點(diǎn)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(zhuǎn)爐爐爐體整體概況，為后續(xù)檢修或技改留下寶貴數(shù)據(jù)和資料。

4 結(jié)束語

梅鋼煉鋼廠3#轉(zhuǎn)爐爐體三點(diǎn)支撐裝置銷軸復(fù)位過程整體比較順利。通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明，爐體三點(diǎn)支撐裝置銷軸復(fù)位通過直接頂銷軸的方案是切實(shí)可行的，此方法安全可靠、施工質(zhì)量及進(jìn)度可控，可顯著降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高檢修效率。

由于此次在線處理技術(shù)僅僅把竄出的銷子復(fù)位，銷子和耳板的間隙導(dǎo)致的沖擊還未徹底解決。因此，設(shè)備技術(shù)人員需繼續(xù)準(zhǔn)備備件，盡快確定3套三點(diǎn)球面裝置更換的方案。本次爐體支撐裝置銷軸在線成功復(fù)位，給其他轉(zhuǎn)爐爐體支撐裝置檢修提供了一些可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。