高炉上密封组合阀改进与快速高质修复实践

郑水宾

（杭州紫元置业有限公司，浙江 杭州 310022）

高炉上密封组合阀安装在高炉节流阀料罐上方，高炉所需的物料，必须经上密封组合阀进入炉内，它是起密封作用，保证炉内压力及煤气流合理分布，提高冶炼效果，保证高炉生产正常顺行，自投产使用以来，在生产时，经常发生故障。2016年发生了多次卡料和漏气现象。可问题一直未得到根本性的解决，同时维护人力、成本大大增加，使用寿命也受到了很大的影响，不仅影响了高炉生产的顺利进行，而且严重制约铁水产能的提高。

1 工作原理、故障分析与统计

1.1 工作原理

上密封组合阀主要由阀壳、主轴、阀板、阀座、密封圈及驱动装置等元件组成，上密封阀的开闭是由液压系统驱动阀板做翻转运动来完成的，当料罐排压后，上密封阀阀板打开，炉料从受料漏斗经过上密封阀到料罐里，当料罐停止装料后，上密封阀阀板关闭，对料罐进行密封，以保证高炉高压操作，为了保证高炉阀板与阀座的密封性，在阀座的压头与密封圈接触面上堆焊硬质合金，阀板上的密封圈采用硅橡胶密封。

1.2 故障分析

近年来，随着钢铁产能的提高，为了满足现有高炉的生产能力，高炉进行了扩容改造，炉顶上密封组合阀进行了改进置换。因是新设备，我们对其性能还不是很熟悉，一是使用环境恶劣，加上每天开关频繁，造成阀板主轴轴向位移。二是用料结构的调整，以及调整不到位，加速了上密封组合阀硅橡胶的磨损。三是由于设计存在先天的缺陷，造成组合阀翻板主轴轴承缺油，受热磨损。四是受高温，环境等因素，密封材料选用不当，造成漏气、漏油现象。

1.3 故障统计

根据高炉上密封组合阀故障，在改进前我们进行了统计，具体故障总数为：见表（1）。

表1 故障系统总数分析

2 改进与快速高质修复实践

2.1 改进与快速修复要领概述

阀板位移：生产厂家为了便于主轴与阀板座的安装，采用的是间隙配合。安装好后，在使用过程中，由于上密封组合阀开关频繁，只是靠平键的两侧面来转递转矩而不能承受轴向力，而产生轴向位移，阀板关闭不严，造成泄漏。现加工两块半圆环套，挡在主轴与阀板的端面上，调整好阀盖与阀座的最佳位置，直接用电焊把挡圈点焊在主轴上，做好固定，避免了阀板的位移。

密封材料的磨损：上密封组合阀以前采用的是石棉盘根和V型密封圈密封，石棉盘根因会吸油，弹性、收缩性能欠佳，在压装盘根时易产生局部裂缝和分成现象，经过一段时间使用后，易腐蚀被炉内的气压冲出，造成有少量的煤气泄漏。通过实践试验，现统一改成1400艾志V型密封圈密封，因其有弹性、补偿性能好、且耐高温和耐腐蚀性能优等特点，而且它有压环、密封环、支承环三个圈叠在一起使用,增强了其强度和防挤出现象，改善了密封效果，保证了各机构的良好密封。

硅橡胶磨损：由于用料结构的调整，以前采用的是45%左右烧结矿，现在采用的是75%左右的烧结矿。因其有菱角，表面较粗糙。还有安装间隙未调整好，密封阀板在设计时，可以作水平调整，但它在使用一段时间后，随着炉内高温的烘烤，它有一定量的变形，在试验密封性能时，阀板下面三颗螺栓必须经过调整，调整好后，将其固定。这样可延长硅橡胶的使用寿命。

轴承磨损：组合阀阀座轴承，因为设计的先天缺陷，轴承没有加油孔，这样在长时间的使用和高温烘烤下，轴承使用一段时间就会损坏。现在组合阀座上打一只Φ12的加油孔，供给一定的油量将轴承润滑，从摩擦表面吸取热量加以散发，改善轴承表面油液循环，使轴承转动更灵活。组合阀阀座、阀板密封润滑加油孔，以前采用的是钢管管路加油，现改成高温软管加油，这样在检修时拆装方便，供油流畅，提高了作业效率。

在拆除和安装阀板、阀座和硅橡胶时，最好把上密组合阀翻身倒立，首先把阀板拆出，然后拆出阀座。其一：可以保证工作的安全正常开展；其二：安装好阀板、阀座、硅橡胶时直接可以试漏，减少翻转次数。

2.2 操作步骤

主要拆除步骤如下。

组织钳工三名，焊工一名。准备电动扳手一把，套筒M24、M30、M36、M46各一只，接线板一只，榔头、凿子、撬棍各一把，若干测量器具，检查钢丝绳、吊钩是否安全可靠，在工作前进行安全交底，并按各工种规范作业。

开始作业，首先把上密组合阀用吊机把它吊到安全的位置上，然后用压缩空气吹扫清除阀体、阀板、翻板、阀座、衬套上的积料。对设备进行全面清理，将与设备无关的杂物，积灰全部清理干净。

拆除油管，油管接头和液压缸，油管以前是用钢管，现已改成高温软管。

割除衬套挡板，焊好衬套吊点，绑扎好，用10T行车吊起放在指定的位置上。

拆出翻板角度装置，再拆出上密组合阀阀件，扇形齿轮，翻板、端盖、密封装置、翻板主轴和轴承。

再把上密组合阀吊起翻身，放在安全的位置上，把阀板翻出，拆出阀板销轴，吊出阀板，然后拆出阀座螺栓，吊出阀板底座。

拆出阀板曲柄，主轴端盖、闷盖、清理出填料密封装置。

2.3 安装前需做的工作

在安装上密组合阀时，先用空压机对组合阀进行吹扫，再用工业清洗剂对组合阀组件进行全面的清洗，检查扇形齿轮工作面磨损情况是否有点蚀和剥落，轴承是否磨损、破裂等，通往翻板轴承的油孔是否堵塞，并对磨损的翻板进行焊补，根据零件缺陷情况，对照图纸要求，进行修理或加工制作新件，相配零件的配合尺寸要准确，对重要配合尺寸进行复检。装配工作的好坏，对设备的使用周期起着决定性的作用，相反，尽管某些零件部件质量不高，但在装配时经过仔细的修配和调整后，还能装配出性能良好的产品。零部件的组装和总装，要保证其组装的完整性，可靠性，要做到一次装配成功，减少或消除因各种失误而造成的返工拆卸，重新装配。

2.4 主要安装步骤

在安装前，对所有的零件进行彻底清洗，确保零件的清洁，并用抹布把零件擦干备用。

安装阀板、阀座时，因阀座与阀体有二条密封槽，在安装时0型密封圈要做好固定，防止密封圈装入槽外，并用塞尺检查，调整好阀板、阀座及开关件硅橡胶密封圈的接触配合面，并用水进行密封性试验4小时，确保阀座与阀体、阀座与阀板自然关闭时，无渗漏现象。

然后把它绑扎好，用10T行车翻身把它放在安全的位置上，安装好主轴和轴套，密封装置，在安装V型密封圈时，要一只一只的安装，认真仔细，如果密封圈安装不到位，可将一字螺丝刀磨钝，插在密封圈的静止面，放掉密封圈里面的空气。

特别要强调的V型密封圈，它由支承环、密封环和压环三种规格叠在一起使用，当压环压紧密封环时，压环的V型槽角度与密封环完全吻合，而支承环的夹角略大于密封环，当压环压紧密封环时，支承环使密封环变形起密封作用，在安装密封环时，里面要涂一层黄油，这样主轴在传动之中，密封环与主轴不会产生干摩擦，而且还改善了其密封效果。

安装好阀板主轴的轴套、密封装置、端盖、闷盖和曲柄。

安装上密组合阀阀件时，靠翻板阀座面的轴承先安装，装上密封，拧紧前轴承端盖螺栓，然后把上密组合阀绑扎好，吊到做好的架子上放稳，阀座套轴承内加好黄油，再把二根翻板主动和被动轴装入轴承内，装好密封填料，拧紧轴承端盖，安装好二只主动和被动翻板，再安装好主动和被动轴的扇形齿轮，安装好翻板的角度装置。

把上密组合阀阀件绑扎好，吊入箱体调整好安装，拧紧螺栓，把衬套吊入箱体，调整好。最后，装上翻板油缸和阀板油缸。

2.5 调试

调试前必须对设备进行认真的检查，防止因遗留物而造成事故，撤离工器具，清理作业现场，试车人员明确自己的责任并建立可靠的方法，防止试车时发生安全和设备事故。用自制的油管接头，接到气泵和油缸上，用气泵压缩空气打压，检查阀板、翻板正反开关是否灵活，密封性是否良好，有无渗漏等现象发生，若正常，则交付使用。

3 与实施前对比

我们对改进前后的主要故障发生次数进行了分析与比较：（见表2）。

表2 主要故障前后对比分析

由上表可以看出，上密封组合阀通过改进以后，我们进行了跟踪记录，以前一年修复次数为25次，现在只有6次，改进后的上密封组合阀使用寿命有大幅度的提高，由原来使用10个月左右，改进之后到现在已使用18个月，通过检测，除常规的硅橡胶磨损需更换外，另外各项指标在范围之内，由此，我们得出结论，上密封组合阀故障产生的原因分析是正确的，所制定的改进方案也是可行的。

4 实行以来的实绩、效果

表3 实行过程中的实绩、效果

熟悉掌握该方法，可以使一些修复方面的“顽症”得到有效的控制，提高了上密封组合阀的使用寿命，经测算，实施该方法以来，上密封组合阀使用寿命成倍增长，对铁厂稳定炉况，降低高炉休风率和人力、财力、物料费用，都得到了较大的改善，为高炉炉况顺利运行提供了有利的设备保障，它具有科学性、先进性、和普及推广价值。以前，上密封组合阀因阀板位移、密封材料磨损、硅橡胶频繁更换、轴承磨损等零部件失油而损坏报废的现象得到有效控制。以前修复一只上密封组合阀需6个人，6天时间完成，现在4个人，只需3天就能完成，工作效率明显提高，现改进后，设备内部材料可重复利用，可降低各种人力、财力、物料费用为38万元左右，为高炉生产稳定顺行，提供了强有力的设备保障。

5 结语

当代设备维修涉及工种广泛，随着设备技术的发展，设备的检修需要先进的维修技术，通过改进，就能够消除不必要的故障频率，减少不必要的修复，经调查跟踪记录，改进、修复后的上密封组合阀寿命成倍增长。因此，我们得出结论，改进、修复的方法是正确的，在改进、修复过程中所制定的装配工艺、调整间隙方法也是可行的。目前，上密封组合阀壳体检修人孔改进方案，正在论证中。针对这一课题将在我们以后工作中逐步加以解决。根据实践证明，经过改进经多年使用，杭钢已将该方法作为重要理论实践依据，作为处理设备故障的典型案例。