应用弹簧负荷与压缩量的关系提升焦炉护炉铁件管理水平

那高平

【摘 要】本文阐述了焦炉护炉铁件管理中弹簧的重要作用，通过在生产过程中总结出弹簧负荷与压缩量的关系的线性公式，为弹簧负荷调整提供依据，科学、合理、准确为焦炉提供合适的保护性压力，有效的保护焦炉砌体，延长焦炉使用寿命。

【关键词】焦炉；护炉铁件；弹簧；压缩量与负荷

0.引言

焦炉砌体是由护炉铁件紧固而成为整体的， 通过护炉铁件给焦炉砌体施加连续、合理的保护性压力，使砌体保持整体严密，增加其结构强度，从而确保焦炉的正常生产，延长焦炉的使用寿命。

1.弹簧在护炉铁件管理中的重要性

科学、合理、准确为焦炉提供合适的保护性压力，是保证焦炉砌体严密和完整的关键。焦炉所需的保护性压力是由大小弹簧施压，通过炉柱、保护板传递到焦炉本体的，因此提高弹簧施压的精准度，为焦炉提供科学、合理的保护性压力，是护炉铁件管理的重点。一座焦炉安装的弹簧，数量非常多，少则几百，多则上千。由于每个弹簧的性能各不相同，要做到精准调节，就必须知道每个弹簧的压缩后长度与所产生的负荷的对应关系，得出每个弹簧负荷与压缩量的线性公式，计算不同负荷下弹簧的压缩量，才能做到精准施压，达到保护炉体的目的。

2.焦炉弹簧管理不善的后果

部分焦化企业重视对焦炉炉温和热修管理，忽视对焦炉护炉铁件的管理，不能按要求定期对弹簧进行测调，检查其有效性，造成焦炉保护性压力不平衡，出现保护性压力过大或过小现象，导致焦炉膨胀受约束或膨胀过大，引发炉体上翘，砖缝增宽、炉柱曲度超标、焦炉窜漏、损坏焦炉砌体等一系列问题，影响焦炉的环保运行，严重缩短了焦炉的使用寿命。

3.弹簧负荷与压缩量的线性公式的应用

一般来说，弹簧在最大工作负荷的范围内，负荷与压缩量成正比关系，负荷越大，其压缩量越大。那么要进行弹簧的准确调节，就要知道所规定负荷时弹簧的压缩量。对于护炉设备上安装的弹簧，我们只有厂家提供的弹簧机械性能数据表。表1是某弹簧厂家提供的弹簧机械性能数据表（部分数据）。

表1 弹簧机械性能数据表

在厂家提供的弹簧机械性能数据表中，给定的弹簧负荷与压缩量的数据远远不能满足生产需要。上表中只提供1、3、5、7、9t力时弹簧的压缩量，假设需要施加4t力时，弹簧机械性能数据表中则没有提供对应的弹簧压缩量，造成弹簧调节没有依据。所以我们必须知道弹簧的压缩后长度与所产生的负荷的对应关系，则需要从已知的弹簧机械性能数据中得出。在生产实践中，我们总结出了一套弹簧负荷与压缩量的线性公式，经多次检验，完全能满足生产需要。

线性公式为：

其中：x为弹簧压缩量；y为施加的负荷；a、b为常数；xi为数据表中单个负荷对应的压缩量；yi为数据表中单个压缩量对应的负荷。

以表一为例，假设弹簧1需要施加4.5t力，则根据上述线性公式可以计算。

首先计算a、b。上表中弹簧打压所施加的力分别为1、3、5、7、9T力，对应的弹簧压缩量（弹簧自由高度-施压后弹簧的高度）分别为：4、11、17.5、24.5、29mm。

当弹簧负荷在4.5t力时，弹簧的压缩量为x=（y-b）/a=（4.5+0.3836）/0.313=15.60mm

由此可知，在弹簧负荷在4.5t力时，弹簧压缩量为15.60mm，压缩后弹簧剩余高度为225-15.60=209.4mm。

此公式对弹簧编组也同样适用。焦炉铁件大弹簧组通常是由一个大弹簧与一个小弹簧组合而成，大弹簧套在小弹簧外，小弹簧下垫一个固定厚度的垫板。用此公式可以计算出大弹簧和小弹簧各自的线性公式，分别按相同的压缩量求出各自的相应吨位。根据压缩量不变，大小弹簧吨位迭加，即得弹簧组的压缩量与吨位的对应数据，通过弹簧自由高度求出相应的弹簧压缩后长度，即得弹簧组的压缩后长度与吨位的相对应数据。运用此线性公式，可以计算出弹簧在最大工作负荷的范围内，任一负荷对应的弹簧压缩量，方便弹簧的调节。

4.结论

综上所述，在焦炉铁件管理中弹簧精准调节是提供科学、合理的焦炉保护性压力的关键。通过采用焦炉弹簧负荷与压缩量线性公式来确定焦炉铁件弹簧（组）吨位与长度的相互对应关系，根据烘炉、生产以及老龄化各个阶段所施加的保护性压力不同，计算不同负荷下弹簧的压缩量，有效的提高了弹簧调节精度，提升了护炉铁件管理水平，达到保护炉体的目的。

【参考文献】

[1]潘立慧，魏松波.炼焦技术问答.北京：冶金工业出版社，2011.1.