張 亮

（銅陵有色金冠銅業(yè)，安徽銅陵 244000）

1 設(shè)備概況

銅陵有色金冠銅業(yè)銅陽(yáng)極泥項(xiàng)目卡爾多爐，屬于頂吹旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)爐系列熔煉設(shè)備，系瑞典奧圖泰公司最新開(kāi)發(fā)的R型升級(jí)版，有效容積2 m3。可以對(duì)銅陽(yáng)極泥進(jìn)行熔煉和處理，以生產(chǎn)銀合金?？柖酄t附屬設(shè)備包括噴槍系統(tǒng)、燃料控制裝置、氧氣控制裝置、噴槍冷卻系統(tǒng)、液壓站等。

2 設(shè)備生產(chǎn)工藝原理

卡爾多爐爐體可旋轉(zhuǎn)并具有傾轉(zhuǎn)功能。爐體傾轉(zhuǎn)到相對(duì)于水平軸28°時(shí)，爐內(nèi)爐料開(kāi)始熔煉和還原反應(yīng)，在此位置，爐體同時(shí)以工藝設(shè)定的速度圍繞縱軸旋轉(zhuǎn)。爐體傾轉(zhuǎn)角度根據(jù)加料、爐料混合及預(yù)熱、熔煉/還原/精煉、出渣、出液等工藝流程而變化。

卡爾多爐安裝在軸承座上，通過(guò)爐殼封閉。爐體頂部爐口既是煙氣排出的出口，同時(shí)也是噴槍的入口。燃料和還原氣體通過(guò)噴槍進(jìn)入爐內(nèi)進(jìn)行熔煉處理。爐體下方是封閉的沉箱區(qū)域，爐渣或是熔融的金屬液在此處排放。

工藝煙道和噴槍靠近爐口固定，當(dāng)爐體傾轉(zhuǎn)至工作位置時(shí)，噴槍才能進(jìn)入爐內(nèi)。爐體中部裝有定位環(huán)，通過(guò)彈性元件（奧圖泰專(zhuān)利產(chǎn)品）與爐體連接，彈性元件不僅起到連接作用，還可以在一定范圍內(nèi)消除爐體產(chǎn)生的熱膨脹，同時(shí)維修簡(jiǎn)單、便利。

當(dāng)卡爐處于工作位置時(shí)，爐體上的定位環(huán)通過(guò)耳軸環(huán)上的2只托輪以及爐底的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸支撐，此時(shí)爐體才能以最大速度旋轉(zhuǎn)。在托輪對(duì)面、耳軸環(huán)內(nèi)側(cè)裝有2只緩沖器，一旦爐體與水平軸線(xiàn)傾轉(zhuǎn)超過(guò)90°時(shí)，可以起到支撐作用，此時(shí)爐體不能旋轉(zhuǎn)。

爐底旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸安裝在耳軸環(huán)下部中間位置的軸承裝置上，通過(guò)帶有扭力臂的液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，這些部件通過(guò)護(hù)罩隔離來(lái)自爐體和下方包子產(chǎn)生的熱輻射。

耳軸環(huán)耳軸上安裝有傾轉(zhuǎn)軸承，軸承裝配在軸承箱內(nèi)，軸承箱與下方的基座連接，基座與混凝土基礎(chǔ)中的預(yù)埋件固定。傾轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)及其扭力臂安裝在傾轉(zhuǎn)軸外端，扭力臂同時(shí)固定在爐體基礎(chǔ)上。傾轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)相對(duì)應(yīng)側(cè)的傾轉(zhuǎn)軸承在安裝時(shí)允許有一定程度的軸向位移，此側(cè)還裝有液壓旋轉(zhuǎn)接頭，液壓油通過(guò)傾轉(zhuǎn)軸作為依托通道向旋轉(zhuǎn)馬達(dá)供油。另外，如遇停電或緊急制動(dòng)，通過(guò)液壓站液壓蓄能器壓力控制，噴槍能夠自動(dòng)從爐內(nèi)退出，并且爐體可以手動(dòng)傾轉(zhuǎn)到所需的位置。在緊急模式下，控制系統(tǒng)不再工作。爐體傾轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)扭矩大小應(yīng)視爐襯、爐料、爐口熔融物等的狀況而定。

3 設(shè)備結(jié)構(gòu)及主要零部件

3.1 爐體和定位環(huán)及附件（圖1）

爐體由上下兩部筒體焊接而成，上部筒體緊固螺栓裝有彈性套，用來(lái)防止因爐體內(nèi)襯膨脹造成螺栓變形；下部筒體通過(guò)法蘭與上部筒體、爐底驅(qū)動(dòng)軸連接，爐內(nèi)側(cè)耐火磚下焊有一個(gè)橢圓形封頭；爐體中部焊有法蘭，用以連接裝配定位環(huán)和爐體之間的彈性元件。

圖1 爐體、定位環(huán)及附件

為了防止熱輻射，爐體和定位環(huán)之間敷設(shè)有絕熱材料；爐渣裙板用來(lái)防止?fàn)t口墜物，保護(hù)爐體部件。

彈性元件主要是為了應(yīng)對(duì)爐體在受熱膨脹后的尺寸變化。如果爐殼溫度不超過(guò)設(shè)計(jì)允許值，彈性元件可以把熱應(yīng)力控制在可控范圍內(nèi)。

3.2 耳軸環(huán)和支撐臂（圖2）

耳軸環(huán)承載著爐體及其旋轉(zhuǎn)，由鋼板焊接，內(nèi)部中空，呈環(huán)形結(jié)構(gòu)。其內(nèi)部中空處安裝有2只托輪，支撐臂則懸掛焊接在環(huán)形結(jié)構(gòu)上，用以支撐旋轉(zhuǎn)軸承箱。傾轉(zhuǎn)軸與耳軸環(huán)兩端連接。

圖2 耳軸環(huán)和支撐臂

耳軸環(huán)總成部件包括：①包含傾轉(zhuǎn)軸和內(nèi)置液壓硬管等在內(nèi)的焊接和機(jī)加工結(jié)構(gòu)件；②2只帶石墨潤(rùn)滑的托輪總成；③旋轉(zhuǎn)軸承總成；④2只緩沖器；⑤旋轉(zhuǎn)鎖緊裝置。

隔熱蓋板用以保護(hù)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置免受下方包子的熱輻射。用于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的液壓油通過(guò)中空的傾轉(zhuǎn)軸和支撐臂上的液壓管道進(jìn)行輸送。

耳軸環(huán)上部裝有機(jī)械鎖。在設(shè)備維護(hù)時(shí)，必須使用該鎖，以防止?fàn)t體旋轉(zhuǎn)。

3.3 托輪

托輪總成包括帶軸托輪和軸承箱。

耳軸環(huán)內(nèi)面的中空部分安裝有2個(gè)托輪，可使?fàn)t子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中保持原位，托輪通過(guò)承箱固定在耳軸環(huán)上。如果定位環(huán)和托輪受到磨損，可以通過(guò)調(diào)整托輪軸承箱墊片（調(diào)節(jié)塊）使?fàn)t體維持在正確運(yùn)行位置。

3.4 旋轉(zhuǎn)軸承總成

耳軸環(huán)底部安裝有旋轉(zhuǎn)軸承總成，其頂端通過(guò)楔塊與爐體連接，防止旋轉(zhuǎn)，底部則通過(guò)傳動(dòng)軸與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)連接。旋轉(zhuǎn)軸承為滾柱軸承，主要承受徑向力和一定程度的軸向力。

3.5 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)

爐體通過(guò)液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，沿爐體縱向軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)安裝在爐體底部的旋轉(zhuǎn)軸上。旋轉(zhuǎn)軸安裝在耳軸環(huán)支撐臂的中間軸承裝置上，這樣的軸承設(shè)計(jì)使驅(qū)動(dòng)在受熱膨脹時(shí)依然可隨爐體正常運(yùn)行。這種設(shè)計(jì)還可以解決定位環(huán)和托輪回轉(zhuǎn)造成的徑向變化。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)通過(guò)一個(gè)防護(hù)板阻擋包子的熱輻射來(lái)進(jìn)行保護(hù)。由于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的傾斜半徑大于爐口的傾斜半徑，爐罩和工藝煙道限制了爐體的傾斜，因此卡爾多爐無(wú)法傾轉(zhuǎn)360°?？t帶有連鎖回路，以避免爐體與工藝煙道碰撞。

3.6 傾轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)

爐體/耳軸環(huán)整體通過(guò)傾轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)傾轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)單元通過(guò)殼形聯(lián)軸器安裝在傾轉(zhuǎn)軸上，聯(lián)軸器承受最大的傾轉(zhuǎn)扭矩。傾轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主要構(gòu)成：液壓馬達(dá)，制動(dòng)器，行星齒輪減速機(jī)，扭力臂。

液壓馬達(dá)產(chǎn)生的扭力通過(guò)與傾轉(zhuǎn)軸連接的齒輪裝置進(jìn)行傳遞。在傾轉(zhuǎn)過(guò)程中如出現(xiàn)斷電，必須使用緊急驅(qū)動(dòng)。緊急驅(qū)動(dòng)包括一個(gè)在緊急情況下可手動(dòng)進(jìn)行傾轉(zhuǎn)的液壓蓄能器。

4 卡爾多爐安裝程序

4.1 基礎(chǔ)準(zhǔn)備

安裝前清理安裝區(qū)域，依據(jù)基礎(chǔ)、設(shè)備輪廓、土建圖紙，確定必要的中心線(xiàn)和水平線(xiàn)。

4.2 基礎(chǔ)驗(yàn)收

（1）基礎(chǔ)外形、中心線(xiàn)、標(biāo)高、地腳螺栓（預(yù)埋鐵件），實(shí)測(cè)尺寸與圖紙尺寸相對(duì)照，應(yīng)符合表1要求。

（2）基礎(chǔ)實(shí)測(cè)及驗(yàn)收數(shù)據(jù)（圖3）。

（3）預(yù)埋件（圖4）。卡爐通過(guò)基礎(chǔ)預(yù)埋件固定。

（4）傾動(dòng)軸承箱基座。軸承基座通過(guò)預(yù)埋件螺栓與混凝土基礎(chǔ)固定，軸承箱通過(guò)螺栓與軸承基座固定。耳軸環(huán)一端安裝在驅(qū)動(dòng)側(cè)的一個(gè)固定的滾柱軸承上，另一端的滾柱軸承允許軸向移動(dòng)。

表1 基礎(chǔ)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

圖3 基礎(chǔ)實(shí)測(cè)及驗(yàn)收數(shù)據(jù)

4.3 設(shè)備主要部件安裝次序

基礎(chǔ)復(fù)測(cè)→基礎(chǔ)交接驗(yàn)收→噴槍吊架安裝（與頂板焊接）→卡爐工藝管道（鵝頸管）安裝→噴槍安裝→卡爐傾轉(zhuǎn)軸承座安裝及調(diào)整→卡爐傾轉(zhuǎn)軸承座二次灌漿→卡爐旋轉(zhuǎn)支架安裝、調(diào)整→卡爐自轉(zhuǎn)液壓馬達(dá)安裝、調(diào)整→卡爐爐體安裝→卡爐應(yīng)急煙道、煙道應(yīng)急蓋安裝→液壓管道安裝→潤(rùn)滑加脂及其他附件安裝→試運(yùn)行→交工驗(yàn)收。

以上工序中噴槍支架必須第一步安裝，鵝頸管緊隨其后安裝固定，安裝卡爐旋轉(zhuǎn)支架前，此兩項(xiàng)必須安裝完成，否則空間不足，無(wú)法安裝。

其中噴槍系統(tǒng)安裝尤為重要。噴槍系統(tǒng)（圖5）通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)，使噴槍小車(chē)在噴槍梁上作上下直線(xiàn)移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)動(dòng)作和功能。

圖4 預(yù)埋件

圖5 噴槍系統(tǒng)

安裝前，必須建立熔爐傾轉(zhuǎn)中心坐標(biāo)以及工藝煙道和噴槍支架的水平線(xiàn)和中心線(xiàn)。將噴槍梁放置到位，用螺栓將其前部（朝向爐體側(cè)）與框架連接；臨時(shí)固定噴槍梁尾部；將噴槍安裝在噴槍小車(chē)上；移動(dòng)前部支撐輪，使得噴槍位于最低處；將液壓軟管連接到噴槍上的液壓馬達(dá)，使噴槍小車(chē)完全沿著小車(chē)梁試運(yùn)行，確保噴槍自如地進(jìn)入煙氣罩；使噴槍運(yùn)行到前部位置，調(diào)整前部支撐輪，與噴槍間隙2 mm；當(dāng)噴槍位于尾部時(shí)，檢查驅(qū)動(dòng)齒輪與齒條之間的運(yùn)動(dòng)間隙；噴槍運(yùn)行自如后，根據(jù)圖紙正式固定噴槍梁尾部；將所有軟管連接到噴槍上。試運(yùn)行噴槍?zhuān)瑱z查所有軟管連接位置是否合適；調(diào)整位置變送器。

5 結(jié)語(yǔ)

卡爾多爐集熔煉、吹煉還原、銅合金于一體,其特點(diǎn)是系統(tǒng)流程簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)緊湊，能耗低,噪聲小,能完全密閉，因而可以防止排放物溢散，可滿(mǎn)足最嚴(yán)格的環(huán)境要求，是貴金屬冶煉工藝重要的發(fā)展方向。