大型转炉薄带叠板连接悬挂系统

2022-12-12

悬挂系统是转炉关键部件之一, 炉体通过悬挂装置与托圈连接。转炉旋转时, 悬挂系统将炉体牢固的支托在托圈上, 并将倾动力矩由托圈传递至炉体, 同时吸收炉体由于温度变化而产生的各种应力及形态变化。

目前, 转炉悬挂系统按布置形式可分为上连接和下连接两大类。所谓上连接是炉体与托圈的主要连接部件布置在托圈的上部, 炉体位于竖直状态时, 托圈通过连接构件将炉体托起来。比较典型的结构形式为“三点球面支撑”, 此种结构形式在我国中小型转炉中使用较为普遍。主要代表转炉有唐山不锈钢100t转炉, 唐钢一炼钢120t转炉等。所谓下连接是炉体与托圈的主要连接部件布置在托圈的下部, 炉体位于竖直状态时, 托圈通过吊板或吊杆将炉体吊起来。比典型的结构形式为“V A I-C o n LinK连杆式”。主要代表转炉有邯郸250t转炉等。首钢京唐300t转炉所采用的“薄带叠板连接悬挂系统”就属于下连接的一种。

1 薄带叠板连接悬挂系统的结构形式

首钢京唐公司一期工程共设计3台300t脱碳转炉及2台脱磷转炉。目前一期一步工程所包含的2台脱碳炉及1台脱磷炉已经全面投产并且运行稳定。其脱碳炉及脱磷炉的结构形式及技术参数完全相同, 其主要参数如表1。

根据300t转炉的技术参数, 要将包括炉体、炉体内衬砖、钢水在内的1500余t的重量在整个生产过程中通过悬挂系统传递给托圈, 对悬挂系统的结构形式、制造质量、安装质量都提出了相当高的要求, 各个环节不允许有任何缺陷, 否则将会造成重大事故。由德国西马克德马克 (SMS—DEMAG) 开发的这种悬挂系统结构形式相对于“三点球面支撑”及“VAI-Con LinK连杆式”两种悬挂系统结构形式更为简单, 但托圈下方炉体周围需有足够的空间布置。其主要结构形式如下:主要连接部件由多层钢板叠合在一起, 两端通过螺钉分别与托圈底部支座及炉体下部支座相连。本工程中叠板与上下支座在工厂制作时已经连接在一起, 安装时将叠板调整就位后将上下制作分别与托圈及炉体焊接在一起即可。整个悬挂系统共8组叠板, 沿炉体圆周方向分布, 靠近耳轴中心线的两个叠板夹角为30°, 另外两个夹角为90°;同时在托圈上部设置4套水平球面支撑, 夹角为45°, 用来约束炉体在水平方向的位移。当炉体处于水平状态时, 由各个叠板托起炉体;当炉体处于倒置时, 由叠板压缩变形性托起炉体;当炉体处于其它位置时, 由叠板及上部水平球面支撑组合托起炉体 (图1、图2) 。

2 薄带叠板连接悬挂系统的安装

安装时 (整体安装方案采用滑移法) , 首先将托圈吊装于横移框架上, 然后将上部水平球面支撑支座焊接在炉体上, 将炉体吊入托圈内, 在水平球面支座与托圈接触面之间放置若干垫铁, 使水平球面支撑支座支在托圈上并托起炉体, 将托圈与炉体的相对位置找正, 最后将叠板吊装至设计位置进行点焊。整个炉体、托圈横移就位后开始进行上下支座的焊接。焊接过程中, 必须保证最少两名焊工对面焊接, 防止焊接变形造成托圈与炉体的相对位置偏移, 同时减小由于焊接而产生的应力。上下支座焊接完毕后安装上部水平球面支撑的两面卡座。整个悬挂系统焊接安装完毕后对所有焊缝进行超声波探伤, 焊缝质量等级需达到I级。探伤合格进行全面退火处理。退火过程中, 采用陶瓷片式电加热器进行退火。开始退火时, 升温控制在50℃每30min左右, 当温度升至580℃左右时停止升温并保温3h, 然后开始降温。降温时温降同样控制在50℃每3min左右, 当温度降至300℃左右时, 可进行自然冷却。

3 薄带叠板连接悬挂系统优缺点比较

此种悬挂系统的主要优点有以下几个方面:主要构件均处于托圈下部, 而此处的炉体温度相对较低, 从而减少了炉体连接处的热应力, 降低了由于炉体变形对悬挂系统的影响。同时吹炼过程中, 由于构件受到了托圈的保护, 从而避免了由于喷溅和溢钢对构件的烧蚀。另外在检修过程时, 将炉体倒置, 托圈形成了良好的检修通道和平台, 使维修更为安全简便。但是此种悬挂系统同时也存在几个不可忽视的缺点:首先由于上下制作均采用现场焊接, 焊接量巨大, 因此安装周期相对较长。另外由于整个悬挂系统是一个静不定系统, 因此在安装过程中不可能保证每个叠板连接装置受力均匀 (在本工程力矩试验时, 在各个叠板上放置的应力测试装置也证明这点) , 在使用过程中受力最大的叠板可能损坏最快。