转炉活动烟罩升降系统长寿命改造

陈红胜 刘升 石瑞虎（济南钢铁集团总公司，济南 250101）

转炉活动烟罩升降系统长寿命改造

陈红胜 刘升 石瑞虎（济南钢铁集团总公司，济南 250101）

针对转炉活动烟罩升降系统经常出现运行故障进行了分析，造成烟罩升降系统故障主要有2个原因：升降系统中的导向杆易弯曲，导致烟罩升降出现卡滞；升降系统中的拉杆长度过短，使升降链条受高温烘烤强度降低，导致链条断裂、烟罩掉落。为了降低转炉烟罩升降系统的故障率，提高其使用寿命，对转炉活动烟罩升降系统进行改进，分别对其升降系统中的导向杆和拉杆部件进行重新设计。通过现场使用证明，该次改造降低了烟罩升降系统的故障率，提高了其使用寿命。

活动烟罩 导向杆 拉杆 使用寿命 改造

1 引言

济南钢铁集团总公司炼钢厂45 t作业区有4座45 t转炉，年钢产量已达380万t。由于采用了“溅渣护炉”、“无缝砌炉”等先进工艺，使转炉的平均炉龄达到15 000炉，炉役周期超过了1年，已远远超过转炉原有的设计使用寿命。而转炉活动烟罩的使用寿命却无法达到与转炉的炉龄同步，成为制约炼钢生产关键问题。

为了降低活动烟罩的故障率，提高其在线使用寿命，针对活动烟罩升降系统存在故障率高，影响生产的问题，通过对故障原因的分析，找出了设备运行的薄弱环节，并提出了改进方案使之使用寿命与炉龄达到同步。

2 现状调查及存在问题

济钢炼钢厂45 t作业区烟罩升降系统采用卷扬拉动链条升降的方式[1]，如图1所示。

图1 烟罩升降系统

这是转炉烟罩升降系统常采用的传动方式。由于装炉量的增加，转炉冶炼喷溅情况时有发生，烟罩升降系统出现了几个发生较为频繁的问题：

（1）随着冶炼强度的增大，升降链条出现热变形、拉长、烧断等现象，导致烟罩出现倾斜、掉落等情况，影响了生产的顺利进行；

（2）烟罩升降用导向杆出现了热弯曲变形，致使导向杆不但无法起到烟罩升降的导向作用，还阻碍烟罩的正常升降，使烟罩升降传动系统的阻力增大；

（3）链条与拉杆联接部位因距炉口较近，烧损严重，常出现销轴弯曲，联接强度降低，造成设备及生产隐患。

通过对2007—2008年期间转炉烟罩升降系统出现故障原因及次数的统计（见表1）看出，因以上所述原因造成的停机事故约占70%。由此可得出，以上问题严重制约着生产的正常运行，烟罩升降系统急需提高其运行的可靠性和在线使用寿命。

表1 改造前烟罩故障原因统计表

3 解决方案

3.1 对拉杆的改造

从烟罩升降传动系统来看，拉杆是烟罩起升最直接的施力部件，主要承受拉力作用。从强度方面考虑原设计拉杆满足烟罩起升的要求。但由于拉杆长时间处于高温炙烤的环境中，拉杆刚度受温度的影响较大。如图2所示，原设计拉杆长度较短，刚度较低，拉杆易出现热变形，使得拉杆强度降低，出现弯曲甚至断裂情况。另外，链条与拉杆的联接部位过于靠近炉口高温区，链条及其与拉杆的联接部位也常出现烧损断裂的情况。通过分析，应增加拉杆的刚度及长度，减少刚度变化对强度造成的影响，及炉口高温对链条的炙烤。我们将拉杆材质由原来的45#钢改为不锈钢，以提高其刚度；长度由原来的180 mm增加至600 mm[1]。如图3所示，链条与拉杆的联接部位较原设计提高了420 mm，联接部位的环境温度降低了。

图2 改进前拉杆图

图3 改进后拉杆图

图4 改进前导向杆图

图5 改进后导向杆图

通过改进，拉杆与链条的联接部位即使在烟罩最低位（转炉冶炼位）时也处在套管内部，这样就有效地改善了联接部位的外部环境温度，保证了拉杆与链条联接部位的使用寿命，使之与炉役周期达到同步，甚至超过炉役周期。

3.2 对导向杆的改造

导向杆的作用主要是对烟罩升降起到导向作用，事故状态下，通过拉起导向杆，可短时间内临时恢复生产。

如图4所示，原设计的导向杆存在2个缺陷：

（1）刚度不够。因热变形易造成弯曲，起升时与套筒摩擦造成传动系统阻力增大，不但无法起到导向作用，还增加了起升阻力。

（2）长度较短。烟罩到达最低位时，导向杆露出烟罩升降平台尺寸较短。因烟罩升降平台积渣、积灰不可避免，一旦烟罩出现掉落事故，导向杆则会没入灰渣中，增加了恢复时间，使生产被迫停止。

原设计导向杆直径为ø36 mm，受热变形弯曲严重。通过用ø68×13 mm规格的厚壁热轧无缝钢管[2]代替原直径为ø36 mm的导向杆，将原长度1 800 mm增加到2 400 mm，用M42的螺纹代替了原M36的螺纹，增加导向杆长度，如图5所示。同时也增加了导向杆的联接强度及刚度[3]，消除原设计的缺陷，使导向杆真正发挥作用。

3 改造效果

烟罩升降系统运行的稳定性对转炉生产有着直接的影响。通过对活动烟罩升降系统中存在的以上薄弱环节部位进行重新设计及使用，效果非常好，消除了烟罩升降系统中存在的薄弱环节，使烟罩的使用寿命及稳定性得到了成倍的提高，与一个炉役周期匹配。通过对2008—2009年两年的统计可知，如表2所示，烟罩升降系统故障率大大降低，较2007—2008年烟罩升降系统故障总数降低了80%。

表2 改造后烟罩故障原因统计表

同时也提高了转炉煤气的回收总量。转炉煤气作为炼钢生产中的副产品，如今已是钢铁行业必须回收的重要能源。而转炉烟罩升降系统运行的可靠性是提高转炉煤气回收量的基础。通过此次设备改造工作，转炉烟罩升降系统运行状况得到了改善和优化，吨钢煤气回收量也提高到了100 m3，提高了资源的回收率，同时也减少了环境污染。

4 小结

通过对转炉烟罩升降系统中存在的薄弱环节进行重新设计和改造，烟罩升降系统的故障率明显降低，满足了转炉冶炼生产要求，实现了设备使用寿命与炉役周期同步。通过实施改造，基本杜绝了烟罩升降系统事故抢修的发生，大大减轻了职工的劳动强度。

[1]徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，1992：15-32.

[2]毛谦德，李振清.袖珍机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，1994：262.

[3]刘鸿文.材料力学[M].3版.北京：高等教育出版社，1992：95-102.

LifeProlongationModificationonLiftingSystemof Converter Movable Hood

Chen Hongsheng,Liu Sheng,Shi Ruihu

The frequent running failure at the lifting system of converter movable hood is analyzed and two main reasons are found:guide rod bending during lifting,resulting in unsmooth lifting;short pull rod,resulting in chain breakage and hood falling due to chain strength reduction by heat radiation.In order to lower the failure rate at the lifting system of converter movable hood and prolong its service life,modification was carried on and guide rod and pull rod were redesigned.Actual operation showed that the modification was successful.

movable hood,guide rod,pull rod,service life, modification

（收稿 2011-08-03责编潘娜）

陈红胜，2005年毕业于安徽工业大学冶金机械专业，现在济钢炼钢厂从事设备管理工作。