轉爐旋轉接頭更換過程中存在的問題及改進措施

尹振茂

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030000）

轉爐旋轉接頭是專門為煉鋼轉爐爐體各部件冷卻、底吹和滑板提供擋渣功能的一種將流體介質從靜態系統輸入到動態旋轉系統的過渡連接密封裝置。轉爐旋轉接頭輸送的介質包括水、氣和液壓油，分別為轉爐爐口、爐帽和滑板擋渣提供冷卻水，為轉爐底吹系統提供氣源，為轉爐滑板擋渣裝置提供液壓油。該接頭是轉爐的關鍵設備，關系著轉爐中關鍵功能的精度。隨著轉爐煉鋼技術地不斷發展，對轉爐煉鋼工藝也在不斷地提出新要求，如：轉爐底吹系統需使用CO2,并不斷優化底吹系統，降低能源消耗，實現降本增效；保證轉爐滑板擋渣功能精度，實現對出鋼過程中的前期渣、中期渣和后期渣做最有效的阻擋，為品種鋼開發、提高產品質量、降低生產成本起到積極作用。要實現以上功能，轉爐旋轉接頭功能達標是基礎，并且由于旋轉接頭內部密封是動密封，長期運轉必然會因磨損導致液體介質的泄漏，因此，定期更換旋轉接頭，并解決更換過程中的問題非常重要。

1 旋轉接頭結構

旋轉接頭由外殼和心軸組成，外殼和心軸通過兩端軸承定位，以保證外殼和心軸之間有一定間隙，其間隙一般與液壓缸缸筒和活塞的間隙相當，用來安裝密封，外殼和心軸之間的密封保證了各個通道相互隔絕。外殼上分布有介質流入管，心軸內分布有介質流通的介質通道，兩者一一對應，如圖1所示。外殼上介質流入管與外部管線相連接，工作中保持相對不動，心軸隨著連接設備轉動，從而實現流體介質從靜態系統輸入到動態旋轉系統。但在長期運轉磨損后，其密封效果會降低，出現泄漏現象。

圖1 旋轉接頭示意圖

2 旋轉接頭與耳軸內配管連接

轉爐旋轉接頭按轉爐耳軸分為驅動端旋轉接頭和游動端旋轉接頭，兩者的主要區別是輸送的介質不同，其結構原理和安裝方式是一樣的。旋轉接頭心軸以法蘭連接的方式安裝在耳軸上，同時，耳軸內配管插入旋轉接頭心軸內輸送對應介質的介質通道內，實現耳軸內配管與外部流體介質相連通。耳軸內的配管途經耳軸與托圈內部，從托圈上部伸出后，再與轉爐爐口冷卻水、爐帽冷卻水、滑板擋渣液壓管、轉爐底吹氣等管路連接，如圖2所示。

圖2 旋轉接頭與耳軸連接示意圖

3 更換中存在的問題

旋轉接頭心軸介質通道與耳軸內配管插配安裝時（見下頁圖3），需將耳軸內的管子與旋轉接頭介質通道全部對中，才能順利安裝。而每次安裝時，由于條件限制，并觀察不到耳軸內的配管與旋轉接頭介質通道是否對中。如果耳軸內的配管與旋轉接頭介質通道不對中，硬管未插入介質通道，旋轉接頭端面會頂住耳軸內配管，導致耳軸內配管變形、焊縫開裂。拆卸時，旋轉接頭會拽拉耳軸內的硬管，也會導致硬管變形、焊縫開裂。經實踐總結，旋轉接頭的使用壽命一般是7個月，也就是每次轉爐、砌爐、周轉都需更換旋轉接頭。而每次更換都會對耳軸內配管造成一定損傷，如果耳軸內配管損壞，將使轉爐滑板擋渣功能喪失，造成底吹泄漏，甚至導致爐口爐帽冷卻水泄漏，嚴重影響轉爐正常生產。修復的辦法只有挖補爐殼和托圈，但此方法不僅延長了檢修時間、增加了檢修難度、影響到生產效率，而且托圈和耳軸是用來支撐轉爐爐體和傳遞傾動力矩的構件，對其挖補無疑會加速其裂化，影響其正常使用壽命。

圖3 耳軸內配管與旋轉接頭插配示意圖

4 改進措施

通過不斷地分析和總結，決定在旋轉接頭和耳軸之間設計安裝短接法蘭（如圖4所示），先把短接法蘭安裝到耳軸上，耳軸內配管插到短接法蘭的介質通道內，再把旋轉接頭裝到短接法蘭上，兩者之間通道靠過渡管密封（如圖5所示），且兩者的介質通道布置完全一樣。這樣，安裝短接法蘭時，可以從短接法蘭介質通道內看到耳軸內配管的位置，如果耳軸內配管的位置偏，也可做調正，保證耳軸內配管順利安裝，消除了若安裝不對中引發頂壞耳軸內配管的風險。在短接法蘭外側安裝短接套管，再將旋轉接頭安裝在短接法蘭上，此時，可通過觀察，使短接管與旋轉接頭介質通道對中，即可安裝旋轉接頭，降低了旋轉接頭更換難度，提高了檢修效率。此外，旋轉接頭更換作業也不會對耳軸內配管造成損傷，徹底消除了損壞耳軸內配管的風險。

圖4 改進后示意圖

圖5 旋轉接頭和短接法蘭過渡管密封

5 結語

通過對旋轉接頭的安裝結構進行觀察和分析，設計安裝短接法蘭，并校驗法蘭連接螺栓的強度滿足，改進后的轉爐運行平穩，達到了預期效果，并顯著降低了旋轉接頭更換的作業時間，提高了作業效率，保證了旋轉接頭更換質量，更重要的是消除了更換旋轉接頭時對耳軸和托圈內配管造成的影響，保證了轉爐關鍵功能精度的達標。