铁水倒罐站移动除尘罩的设计

赵维超

（中冶华天工程技术有限公司）

某钢厂需新建1 500 m³高炉用于取代现有500 m³高炉，并采用新的140 t铁水罐取代现有50 t转炉铁水罐向现有炼钢车间供应铁水。现有炼钢车间设置2座50 t转炉，其加料跨设有100/20 t桥式起重机2台。为了将140 t铁水罐的铁水倒入50 t转炉铁水罐，需在现有炼钢车间设置2座铁水倒罐站。因铁水倒罐过程中会产生大量的高温烟尘，工况环境恶劣［1-3］。因此，需设计配套的铁水倒罐站移动除尘罩。

1 铁水倒罐站移动除尘罩设计

经现场勘测设计，铁水倒罐站移动除尘罩设有2根30 kg/m的轻轨，轻轨间距可设为7 000 mm，以便为铁水罐预留足够的工作空间。移动除尘罩依据现场勘测的空间，最终设定其工作行程为5 320 mm；并设定2个停车位，分别为等待位和工作位。

铁水倒罐站移动除尘罩可分为罩体、驱动轮装配、从动轮装配、接近开关装配4个主要部件［4］。下面主要介绍罩体、驱动轮装配的设计。

1.1 罩体设计

罩体按工艺要求，设备高度不得超过8 m，再依据设定好的轻轨间距以及现场铁水罐规格，最终完成罩体设计。罩体主要是由钢结构框架以及耐火材料组成，再结合现场除尘管道布置，移动除尘罩采用单侧边开除尘口的方式。为尽可能提高烟气捕捉的流速，除尘口内径大小与现场除尘管道内径保持一致。移动罩罩体模型见图1。

罩体焊接完成后需浇注耐火材料，在需要喷涂耐火材料的表面必须焊接锚爪，锚爪可用钢丝折弯制作，锚爪分布密度为200 mm×200 mm，且锚爪末端绑定一层工业钢板网（1.0 mm×15 mm×40 mm），以固定喷涂料，防止脱落。

浇注时罩体钢板内侧均匀喷涂50 mm厚轻质浇注耐火材料，合计总浇注面积约300 m2。轻质浇注料理化指标必须符合YB/T4672标准，其中最高使用温度1 000℃，密度≤1 g/cm³。

1.2 驱动轮装配设计

上述移动罩罩体质量约15 t，再根据工艺给定的移动速度约10 m/min，进行移动罩驱动轮装配设计。

首先，对铁水倒罐站除尘罩减速电机选型，每个罩体配2台电机，计算得理论输出力7 500 N、理论电机输出功率1 250 W、轮压3.75 t，根据轮压选用ϕ315 mm的标准车轮，理论电机输出转速10.01 r/min。最后根据理论输出力、理论电机输出功率、理论电机输出转速进行减速电机选型，即DLKAT06-11-DM100L2-4-E-M3-T3-T电机，3.0 kW、1 400 r/min、AC380 V、50 Hz，接近开关选用耐高温EI2Y24BN10PAW2SH型。

驱动轮可在罩体下梁上开孔用螺栓固定（图2），驱动轮的装配见图3。

完成2个主要部件的设计后，依据移动行程工艺要求，进行接近开关装配。接近开关需选择耐高温型，减速电机需要现场安装挡板进行防热保护，最终移动罩总装图示意见图4。

2 铁水倒罐站移动除尘罩传动轴的静态分析

将铁水倒罐站除尘罩驱动侧输出轴简化成分析模型（图5），对分析模型进行静应力分析。材料选用40Cr，约束条件的设定首先在轴套安装位置，添加固定约束；然后在驱动输出轴连接电机位置，添加扭矩M为2 865 Nm；最后根据所建模型重心位置，添加重力载荷F为37 500 N。

铁水倒罐站除尘罩传动轴等效应力图见图6，传动轴位移见图7，传动轴等效应变图见图8。

根据图6、图7、图8可以得出：传动轴与重力载荷添加处产生的应力以及应变最大。传动轴的等效应力最大值为88.44 MPa、等效应变最大值为0.000 37、总变形最大值为0.004 6 mm，据此可知传动轴的最大应力在材料的极限范围内，产生的最大变形也符合设计要求。

3 现场应用

铁水倒罐站移动除尘罩由现场制作安装，通风机风量20 000 m³/h。铁水倒罐站投产后，移动罩的烟气捕捉流速可达22 m/s。使用前可让移动罩停在等待位，见图9。铁水倒罐时，移动罩便移动到工作位，见图10，高温烟尘可得到有效控制。

4 结论

（1）现场应用表明，这种铁水倒罐站移动除尘罩的使用对钢铁厂环境的改善与治理起到了重要的作用，符合钢铁企业通风除尘设计规范。

（2）因整个除尘系统仅通过侧吸方式，并不能捕捉全部烟尘，所以除尘效果有待提高，现场可将除尘口位置改在顶部，从而进一步改善除尘效果。