捣固焦炉推焦车推焦杆在线校正对策

陈立京

（攀钢集团攀枝花钢钒有限公司，四川 攀枝花 617000）

攀钢集团攀枝花钢钒有限公司（以下简称“攀钢”）炼铁厂投建了新3、45.5 m捣固焦炉。捣固推焦车是捣固焦炉的主要生产设备，工作于焦炉机侧，用来推出炭化室内成熟的焦炭，推焦前后启闭机侧炉门，清扫机侧炉门、炉门框和处理头尾焦。其推焦杆前端选用20 g耐高温压力容器材料，该材质具有高温性能好的优点，后端采用Q235B材料。推焦杆经过多次推焦，经受急剧加热和降温、推焦阻力的交替作用以及推焦杆自重的作用，导致推焦杆产生上拱、旁弯等弯曲变形。随着攀钢炼铁厂新3、4捣固焦炉面临的保产任务日益加重，推焦车推焦杆存在的问题成为了制约捣固焦炉达产达效的关键。本文介绍了攀钢炼铁厂3、4焦炉推焦车推焦杆的运行现状，分析了存在的问题和原因，并提出推焦杆在线校正对策，实施后效果良好。

1 推焦杆运行现状及存在问题分析

1.1 运行现状

攀钢炼铁厂新3、4捣固焦炉推焦车推焦杆总长为31 000 mm，高度为1 019 mm，宽度为380 mm，重量为34 377 kg，推焦杆头高5 945 mm，宽度380 mm，重量为11 388 kg。推焦杆处于推焦车体中间部位，由推焦杆头、推焦杆主体、推焦杆活动尾等组成。推焦杆主体示意图见图1。

图1 推焦杆主体示意图Fig.1 Sketch Map for Main Body of Coke Pushing Arm

捣固焦炉推焦车推焦杆用于将炙热的焦炭从炭化室（温度约为1 300℃）内推出至露天环境，使用环境温度变化大。捣固焦炉每天生产焦炭132炉，实行白、中、夜三班连续生产。按单炉作业时间20 min计算，每天两套焦炉车辆需连续作业22 h，剩余2 h为生产检修时间，根据生产组织均分到三个班，每班生产检修时间仅有40 min，时间短，检修困难。

1.2 存在问题及原因分析

1.2.1 推焦杆受热不均，推焦困难

（1）推焦杆长期在高温环境下工作，极易产生热变形，导致上拱量增加。

（2）推焦杆退出炭化室后，局部地方接触冷空气发生急剧降温，导致推焦杆局部变形。

（3）推焦杆发生变形后继续使用，齿条与齿轮之间的啮合间隙在全长上不一致，导致变形加重。

（4）操作原因导致推焦杆在炉膛高温环境下的时间过长。

1.2.2 齿轮装配精度问题

（1）主动齿轮装置在安装过程中，由于受钢结构在制造过程中变形的影响，安装机座标高产生一定误差，造成推焦杆前托轮与主动齿轮和推焦杆齿条的齿面产生接触误差，齿轮接触不良，造成齿面局部磨损加剧，影响推焦杆使用寿命。

（2）由于推焦杆齿条与主动齿轮副中心距偏差、齿侧间隙降低，接触精度不好，啮合质量降低，造成推焦杆振动、跑偏、齿条断裂。

1.2.3 推焦杆齿条轴承受力不均

（1）推焦杆在启动至炉前认定位置之间来回冲击，使3至4节齿条来回受到冲击、撞击，齿条产生接头变形、铆钉拉长、齿条上翘，造成推焦杆上拱、旁弯，齿条断裂。

（2）推焦杆主动轮装置两侧挡轮轴承采用深沟球轴承，不能自动调心，在使用过程中由于温度较高，润滑油易干，同时受力较大，导致轴承损坏，起不到调节作用。推焦杆在运行过程中受旁弯影响，在拉出及推出过程中，轴承损坏造成挡轮间隙增大，推焦杆偏斜，齿轮啮合出现偏差。

（3）推焦杆在运行时受热、受力不均，产生严重上拱、旁弯，推焦时震动大，导致推焦杆主动装置轴承座螺栓松动，使齿轮齿条传动模数变化大，齿轮啮合传动比不稳定。

2 在线校正对策

针对攀钢炼铁厂新3、4捣固焦炉推焦车推焦杆上拱、旁弯严重的问题，提出了在线校正对策，具体如下。

2.1 检修架校正法

分别在新3、4捣固焦炉两侧炉头检修段场地，采用4根14槽钢为一组，将每组槽钢相互连接作为推焦杆检修架。推焦杆在线检修架正、侧视图见图2。推焦杆托架按照推焦三角架的标高制作安装，达到支撑固定推焦杆的作用。压顶支撑架，支撑千斤顶，采用压顶将推焦杆反向顶过平直位置的方法，达到校正推焦杆旁弯的目的。门形框拉杆由30工字钢制作而成，支撑千斤顶，采用压顶将推焦杆反向顶过平直位置的方法，达到校正推焦杆上拱的目的。

图2 推焦杆在线检修架正、侧视图Fig.2 Front View and Side Elevation of On-line Maintenance Racks for Coke Pushing Arm

2.2 火焰校正法

对推焦杆的变形校正最有效的方法为火焰校正法。将推焦杆伸出至检修架，利用钢线全段和分段测量推焦杆下弯数据。找出最大弯弧数值和各分点弯弧数值，并在推焦杆上标记需要校正的部位。钢线固定在推焦杆下沿，以观察和检测推焦杆校正时和校正后的变形恢复情况。根据推焦杆的下弯和旁弯的部位，用千斤顶支撑着力，然后采用手持焊炬、同时对推焦杆的弯曲部位进行加热，见图3。当温度达到400～600℃时，边加热边逐渐增加千斤顶的力量，并观察和测量推焦杆的变形情况，直至推焦杆的变形恢复到正常状态，并且上翘10 mm左右为最佳。上拱和旁弯校正示意图见图4。利用火焰校正法方法校正推焦杆可以很好的控制推焦杆的变形部位，使弯曲部位的金属组织处于金属相变温度以下，同时延伸性得以加强，有效防止冷校时变形部位难以控制和校正应力较大的情况，同时还可以消除推焦杆上拱及旁弯时产生的拉压应力。

图3 火焰加热示意图Fig.3 Sketch Map for Flame Heating

图4 上拱和旁弯校正示意图Fig.4 Correction Sketch Map for Upwarp and Sidewise Bending

2.3 腹板加筋板固定法

为保持通过压顶和火焰校正后推焦杆的状态，不仅要恢复原加强筋板，而且要对推焦杆凸侧进行再加强。通过采用田形加强方式，即横肋能够有效防止侧弯，保持整个推焦杆在同一竖直面内；立肋能够有效地使推焦杆保持在同一平面内；下部加短立肋能有效抑制推焦杆上拱和下绕。推焦杆筋板示意图见图5。

图5 推焦杆筋板示意图Fig.5 Sketch Map for Ribbed Slabs for Coke Pushing Arm

由于焊接加强田形筋板，需对推焦杆焊接部位进行整体消除焊接应力退火，在焊接过程中需用千斤顶对推焦杆进行整体固定，使推焦杆缓慢降温。

3 实施效果

采取在线校正对策后，在冷态下对推焦杆上拱、旁弯，齿条与大齿轮的顶隙等数据进行了测量，结果见表1。可以看出，实施在线校正后，改善效果明显，推焦杆运行状态的稳定性得到了提升，能够满足炼焦生产需求。

表1 推焦杆校正前后测量数据Table 1 Measurement Data of Coke Pushing Arm before and after Correction

此次校正过程停机时间控制在24 h以内，相比传统更换推焦杆需72 h，检修时间缩短了48 h，按单炉作业时间20 min计算，可多生产焦炭144炉，经济效益非常可观，同时减少了停机检修长时间焖炉对焦炉炉体造成的损害，延长了推焦杆装置使用寿命。

4 结语

攀钢集团攀枝花钢钒有限公司炼铁厂对新3、4捣固焦炉推焦车推焦杆的运行现状进行了分析，找出了存在问题和原因，提出了在线校正对策，包括检修架校正法、火焰校正法和腹板加筋板固定法。实施后有效改善了推焦杆的上拱量、旁弯量和齿条与大齿轮顶隙，提升了推焦杆运行状态的稳定性，满足了炼焦生产需求；同时，使检修时间由72 h缩短至24 h以内，减少了停机检修长时间焖炉对焦炉炉体造成的损害，延长了推焦杆装置使用寿命。