某钢厂钢包回转台改造过程中存在的问题及对策

王勇　徐旭　王建华

摘 要：本文通过某钢厂直臂型钢包钢包回转台改造为蝶型升降式钢包回转台的工程实例，论述了在实施改造过程中存在的问题及处理对策，为类似改造项目提出了参考思路和方法。

关键词：钢包回转台；改造；条件限制；三维设计；对策

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.017

1 引言

某鋼厂的钢包回转台建于2003年，设备结构形式相对落后，且经过十多年的生产使用，设备故障率越来越高，部分功能及机构已经停用或缺失，现有钢包回转台已不能保证连铸机及后续轧钢生产线的稳定连续生产。随着市场需求的不断扩大和对产品质量要求的提高，该厂提出对连铸钢包回转台设备进行改造、完善设备系统功能以实现企业的降本增效和产品品质的提升。

2 改造总体要求及主要参数

根据生产工艺和业主的要求，本次改造采用升降式钢包回转台。要求工艺衔接必须与连铸生产线其他设备相适应，设计过程复核基础承载能力及地脚螺栓强度，控制改造后设备重量和总体高度，实现自动化及安全联锁控制。同时业主为了统一生产备件规格，要求本次改造钢包回转台的回转支承、减速机、传动电机、事故驱动液压马达及传动小齿轮等与现有钢包回转台完全统一。

主要参数：

（1）承载能力：160t×2；（2）回转半径：R=5000mm；（3）钢包升降行程：600mm（行程范围内任意高度可停）；（4）钢包加盖机构：顶部标高不得高于原有回转台。

3 改造面临的问题及对策

受限于现有设备工艺配置、基础条件、厂房高度及上述要求等诸多条件限制，我们在具体实施过程中分步优化方案并提出了相应的解决对策。

3.1 基础及地脚螺栓利旧

由于本次改造要在原有位置重新安装新制的钢包回转台，从安全方面考虑，需要重新校核基础的承载能力，并通过控制新制设备重量以适应现有基础。

根据用户提供的地勘资料，基础施工图我们重新核算了基础的承载能力，通过计算和现场勘查确认基础的实际状态满足改造要求。另外由于原钢包回转台地脚螺栓采用的直埋型锚固螺栓，无法进行更换，螺栓材质采用的是塑性较好的Q235B，非高强钢材质，满足再次利用的基本条件。设计过程中通过优化设备重量、按照地脚螺栓受力状态重新进行了地脚螺栓预紧力的计算分析[1]，计算结果满足要求。

3.2 设备重量的控制及优化

本次改造将直臂型钢包回转台改为蝶型升降式钢包回转台，设备的结构有较大变化，复杂程度增加了，按照以往经验设备重量会有较大增加。但为了满足利旧现有基础及地脚螺栓的条件限制，我们必须在满足设备安全性的前提下，对钢包回转台设备重量进行优化。

作为承载和运输液态钢水的重要设备，设备结构必须有足够的刚度和高温环境下的稳定性，所以设备减重不能盲目的减少用钢量。为此我们根据回转台各部分结构在不同工况下的受力状态为模型加载约束和载荷，并根据受力条件下结构件的应力分布状态，针对性的进行补强和结构优化，做到最大限度的轻量化设计。同时采用ANSYS软件，引入温度对结构应力分析的影响来验证设计结果。分析计算结果显示回转台各部分结构受力情况满足实际工况的需求，并且优化后的设备重量与原回转台重量基本相等。

3.3 设备高度的控制及优化

原有钢包回转台无升降功能，回转台底座至加盖机构最高点高度约9.23m，且加盖机构顶部0.1m处有一根直径约1.6m的煤气管道。所以本次改造后的钢包回转台总高度不能高于现有回转台高度，否则必须对现场有煤气管道进行移位，从而对厂区其它产线的正产生产造成很大影响。

按照改造要求，改造后的钢包回转台须实现钢包升降功能，升降行程为600mm，在保证低位浇注时水口高度不变的条件下，即在高位受包后钢包上沿的标高抬高了600mm，而抬高的这部分距离必须设法通过优化钢包加盖机构的结构型式予以消除。

常见的钢包加盖机构有电机回转、卷扬升降的[2]，也有液压回转和液压缸升降的，而后者与钢包盖连接的方式有V型勾头勾挂着钢包盖的，也有通过环链挂载钢包盖的。但以上几种型式加盖机构的钢包盖支撑臂均为刚性的，都存在加盖机构的升降行程无法消除钢包升降行程的现象，即钢包升降600mm，加盖机构必须抬高600mm，所以在本次的改造中均不能满足要求。为此我们设计了一种钢包盖支撑臂为两段铰接关节式的加盖机构[3]。该种型式的加盖机构通过控制铰接点前后两段支撑臂夹角的大小，有效的消除了本次改造所要求的行程，将设备的整体高度控制在了9.15m，相比旧回转台的整体高度降低了80mm。通过改造后的生产实践证明，本次改造所采用的此种型式加盖机构状态良好，运行稳定可靠。

3.4 传动系统的统一

为了满足用户减少设备备件库存的要求，改造后的钢包回转台回转支承、减速机、传动电机、事故驱动液压马达及传动小齿轮等与现有钢包回转台完全统一，为此我们进行了传动系统的校核计算[4]，针对实际受力状态的变化进行了齿轮副承载能力、减速机、电机及液压马达力能参数的校核计算。由于设备重量已经优化，所以传动系统负荷无明显变化，结果完全满足改造后传动能力需求。

4 结语

钢包回转台的改造虽然会受到现有设备工艺配置、基础条件及厂房高度等诸多条件限制，但通过合理优化方案，借助计算机辅助设计软件进行分析计算及轻量化设计，同时引入先进的结构型式等相应对策，很好的解决了上述问题，实现了钢包的升降功能，为保护性浇注过程中长水口的操作提供了空间，同时统一了设备备件。改造后的钢包回转台运行状态稳定、性能可靠，达到了改造的预期目标。

参考文献：

[1]金光振，范勤，严爱军.钢包回转台地脚螺栓的预紧力研究[J].湖北工业大学学报，2003，18（02）：100-103.

[2]李志斌，唐志勇，董新宇.钢包回转台钢包升降装置的改造[J].冶金设备管理与维修，2012（06）：44-46.

[3]徐旭，王勇，张伟健.一种连铸机钢包加盖装置[P].中国专利：

ZL201621031843.9，2017-03-15.

[4]邱庆文.钢包回转台改造[J].金属材料与冶金工程，2005，33（03）：

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