成 明

中冶東方工程技術(shù)有限公司秦皇島研究設(shè)計(jì)院，河北 秦皇島 066004

加熱爐爐門升降系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改進(jìn)和應(yīng)用

成 明

中冶東方工程技術(shù)有限公司秦皇島研究設(shè)計(jì)院，河北 秦皇島 066004

在加熱爐爐門升降系統(tǒng)在某軋鋼廠的改進(jìn)和應(yīng)用，解決了原來(lái)的電機(jī)傳動(dòng)中存在的平穩(wěn)性差，故障率高，容易斷鏈等問(wèn)題，使用中收到良好效果。

爐門升降系統(tǒng)；改進(jìn)；液壓；板式鏈條

引言

隨著國(guó)家對(duì)節(jié)能減排的要求逐漸深化，華北某軋鋼廠為了合理使用現(xiàn)有的能源資源，加上原有加熱爐已到需要徹底大修階段，為不影響生產(chǎn)，需要再建一座新的蓄熱式加熱爐接替。原有加熱爐經(jīng)過(guò)多年的使用，雖然整體效果不錯(cuò)，但在某些方面也暴露出一些問(wèn)題。例如:1）爐門升降機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，爐門開啟頻繁，減速機(jī)，電機(jī)故障率高；2）吊掛爐門用的鏈條偶爾會(huì)發(fā)生斷鏈的情況，影響生產(chǎn)，并且有安全隱患。因此，新加熱爐在設(shè)計(jì)上著力針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)。

1 改進(jìn)措施

1.1 驅(qū)動(dòng)方式的改進(jìn)

首先，在原來(lái)的加熱爐爐門升降系統(tǒng)中，傳動(dòng)平穩(wěn)性差，電機(jī)故障率高等問(wèn)題，這是電機(jī)傳動(dòng)應(yīng)用于此的固有癥結(jié)，要想完全解決,最好是另辟蹊徑：采用液壓驅(qū)動(dòng)。

1.1.1 液壓升降爐門的結(jié)構(gòu)

在新的加熱爐設(shè)計(jì)中，由于兩個(gè)爐門既要能夠單動(dòng)，又要能聯(lián)動(dòng)，所以采用雙側(cè)液壓缸驅(qū)動(dòng)，每個(gè)液壓缸既可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)一個(gè)爐門，又可以在主控室的操作下一起工作。為了防止液壓缸活塞在運(yùn)動(dòng)到兩極限位置時(shí)，對(duì)缸體頂部或底部的沖擊，液壓缸采用可調(diào)雙向緩沖缸，使活塞運(yùn)動(dòng)到極限位置附近時(shí)，降低活塞的運(yùn)動(dòng)速度，以減小對(duì)缸體的沖擊。

為了保證懸掛爐門的鏈條受力均勻，且在每條吊掛爐門的鏈條端部都設(shè)有索具螺旋扣，用來(lái)調(diào)整每個(gè)鏈條，鏈輪的受力。為了便于安裝調(diào)整，液壓缸與鏈條連接處也增設(shè)了索具螺旋扣。

1.1.2 液壓升降機(jī)構(gòu)的工作原理爐口的輻射熱逐漸聚集，使得鏈環(huán)摩擦面局部產(chǎn)生高溫進(jìn)而發(fā)生塑性變形，當(dāng)負(fù)載的拉應(yīng)力超過(guò)鏈環(huán)材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，鏈環(huán)發(fā)生斷裂。考慮到前面的因素，在這次新加熱爐的設(shè)計(jì)改進(jìn)中，采用板式鏈替代焊接鏈。板式鏈傳動(dòng)是依靠鏈輪輪齒撥動(dòng)板式鏈上的銷軸實(shí)現(xiàn)的，因此鏈板本身不會(huì)受到交變載荷。并且鏈輪輪齒與銷軸傳動(dòng)時(shí)相對(duì)摩擦很小，每節(jié)板式鏈都是由6~8片鏈板和銷軸組成。因此在這種惡劣的工況下，板式鏈要比焊接鏈可靠的多。

按公式P=P1*n(P-計(jì)算載荷，P1-最大工作載荷，n-安全系數(shù))，按照計(jì)算載荷P選擇板式鏈型號(hào)。最大工作載荷根據(jù)爐門重量，并綜合考慮動(dòng)載荷確定。根據(jù)板式鏈要求的安全系數(shù),n取6。經(jīng)過(guò)計(jì)算,最終確定與液壓缸連接的主鏈條選擇某鏈條廠的型號(hào)B121的鏈條,直接吊掛爐門的鏈條選用型號(hào)B141的鏈條。

1.3 改進(jìn)后的效果

該新建加熱爐2011年8月投產(chǎn)以來(lái)，改進(jìn)的爐門升降系統(tǒng)一直運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，斷鏈情況沒有再發(fā)生過(guò)；并與加熱爐的爐底機(jī)械和出鋼機(jī)緊密配合，使加熱好的鋼坯按照合理的生產(chǎn)節(jié)奏出爐，既滿足了生產(chǎn)工藝的要求，又很好地保持了爐溫，降低了爐溫的波動(dòng)范圍，較大程度上節(jié)約了能源。

2 結(jié)語(yǔ)

如圖，當(dāng)爐門需要打開時(shí)，電磁方向閥DTB得電，液壓站輸出的壓力油進(jìn)入電磁換向閥的B口，經(jīng)液控單向閥，單向節(jié)流閥（通過(guò)調(diào)節(jié)此閥的開度控制爐門升降的速度到適當(dāng)?shù)臄?shù)值），然后經(jīng)過(guò)液壓缸上液壓鎖（液壓鎖的作用是當(dāng)爐門上升時(shí)，如果供油軟管爆裂，爐門依然可保持在當(dāng)前位置，不會(huì)墜落），最后進(jìn)入液壓缸的有桿腔，無(wú)桿腔的低壓油通過(guò)A路流回油箱，活塞桿向下運(yùn)動(dòng)，爐門升起；當(dāng)爐門需要關(guān)閉時(shí)，電磁方向閥DTB得電，液壓站輸出的壓力油進(jìn)入換向閥A口，經(jīng)液控單向閥，單向節(jié)流閥，進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔，同時(shí)壓力油進(jìn)入液壓鎖的控制油路x，使液壓鎖上的A,B口連通，有桿腔的液壓油順利通過(guò)B路流回油箱。同時(shí)，液壓缸上還配有調(diào)定好壓力的溢流閥，當(dāng)爐門升降過(guò)程中發(fā)生卡死等情況時(shí)，保護(hù)液壓缸不會(huì)因?yàn)槌瑝憾鴵p壞。該設(shè)計(jì)使?fàn)t門在上升還是下降的過(guò)程中，可以停在任意位置。

由于加熱爐爐底機(jī)械也是液壓驅(qū)動(dòng)的，設(shè)計(jì)上配有一個(gè)專門的液壓站，因此可以把爐門升降的閥臺(tái)設(shè)計(jì)在液壓站里，只需從液壓站里的閥臺(tái)引出進(jìn)，回，泄油三個(gè)油管接到現(xiàn)場(chǎng)的液壓缸上，即可實(shí)現(xiàn)爐門的啟閉。該液壓站的工作介質(zhì)選用46號(hào)抗磨液壓油，系統(tǒng)的清潔度等級(jí)不低于NAS1638的7級(jí)，該液壓站還設(shè)有油壓過(guò)載報(bào)警，回油堵塞報(bào)警，油液過(guò)低報(bào)警，油溫過(guò)低報(bào)警等。油溫高于45度啟動(dòng)冷卻循環(huán)系統(tǒng)，油溫低于20度啟動(dòng)電加熱器，確保油溫在20～45度之間，另外還設(shè)有超高溫停機(jī)。

1.2 傳動(dòng)鏈條的改進(jìn)

原來(lái)的加熱爐在生產(chǎn)過(guò)程中每幾個(gè)月會(huì)發(fā)生斷鏈?zhǔn)鹿?，仔?xì)觀察發(fā)生斷裂的鏈環(huán)及其茬口，分析其原因在于：一方面，長(zhǎng)期在高溫環(huán)境工作的情況下該焊接鏈的鏈環(huán)易被拉長(zhǎng)，且抗拉強(qiáng)度明顯降低，極易產(chǎn)生斷裂，因長(zhǎng)期高溫影響會(huì)使鏈條表面產(chǎn)生氧化物，降低鏈條表面質(zhì)量，影響了鏈條的強(qiáng)度，使鏈條的磨損增加，降低了鏈條的使用壽命；另一方面，在升降過(guò)程中，經(jīng)過(guò)鏈輪的焊接鏈環(huán)頻繁受到交變彎曲應(yīng)力，鏈環(huán)之間咬合處不斷產(chǎn)生相對(duì)摩擦，產(chǎn)生的熱量與

相比較而言，改進(jìn)的爐門升降系統(tǒng)由于采用的液壓缸作為動(dòng)力源，因此無(wú)論是啟動(dòng)還是停止都比電機(jī)傳動(dòng)的爐門升降系統(tǒng)要平穩(wěn)的多，對(duì)傳動(dòng)鏈條和鏈輪而言，動(dòng)載荷較小，使設(shè)備的使用壽命有效延長(zhǎng)；另一方面，由于板式鏈相對(duì)于焊接鏈的上文所述的優(yōu)勢(shì)，使得爐門運(yùn)行的可靠性大大提升，安全隱患降到較低，雖然一次性投資較焊接鏈多些，但后期維護(hù)成本較低。綜上所述，這種爐門升降系統(tǒng)在蓄熱式加熱爐上有其應(yīng)用和推廣價(jià)值。

[1] 王秉銓編.工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè),第三版.機(jī)械工業(yè)出版社,2010

[2] 成大先編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第五版化學(xué)工業(yè)出版社,2008

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.079

成明（1977—），男，學(xué)士，工程師，主要從事工業(yè)爐機(jī)械設(shè)備方面設(shè)計(jì)研究工作。