40T電渣重熔爐安裝工藝
【摘 要】本文主要介紹了舞鋼公司40噸位電渣爐安裝的基本情況，并且對整個安裝過程做了詳細(xì)闡述。同時針對安裝中的技術(shù)難點進(jìn)行了分析，并針對難點問題提出一些具體的解決措施。
【關(guān)鍵詞】電渣爐；滾珠絲杠；升降驅(qū)動；動梁
前言
隨著電渣冶金的發(fā)展及金屬材料要求的不斷提高，鋼錠大型化已成為電渣冶金發(fā)展的必然趨勢。大型電渣爐設(shè)備的研發(fā)也將會推動我國國防、能源、航空航天等事業(yè)的發(fā)展。舞鋼電渣爐就是在國際電渣爐生產(chǎn)廠家對我國大型電渣設(shè)備進(jìn)口進(jìn)行限制的背景下，由我國自主設(shè)計研發(fā)的最大的雙極串聯(lián)板坯電渣爐。該電渣爐主要生產(chǎn)特種用鋼大型扁錠。最大錠重40t，斷面尺寸為950mm×2000mm，其中斷面為世界第一位。
（1）電渣爐主要工藝性能及設(shè)備組成部分
電渣爐主要用于生產(chǎn)鍋爐汽包鋼板、船舶板、大鏡面模具用鋼等特殊鋼種的大型扁錠。
其自耗電極采用鑄造方式制造，高壓供電為35kv。
扁錠性能參數(shù)
（2）電渣爐設(shè)備的主要組成部分
立柱 橫臂
結(jié)晶器升降驅(qū)動 支撐梁及稱重梁y對中
電極與x對中 上梁主臂框架組
電機升降驅(qū)動裝置 臺車與結(jié)晶器
液壓站 高低壓供變電
1 施工方法
根據(jù)土建基礎(chǔ)布置圖以及設(shè)備圖紙和電渣爐的技術(shù)文件，并且結(jié)合現(xiàn)場的實際情況，我們決定采用先組裝部件在分布安裝的方法進(jìn)行安裝。
1.1 立柱的安裝與調(diào)整
立柱在設(shè)備安裝過程中極為重要，它既是直接的承重機構(gòu)也是整體設(shè)備的載體。它的安裝質(zhì)量是否達(dá)到要求直接關(guān)系到上部設(shè)備的安裝以及設(shè)備的生產(chǎn)運行。由于電渣爐設(shè)備安裝精度較高，相對對土建地腳螺栓定位控制尺寸必須滿足設(shè)備的要求范圍，電渣爐設(shè)備都是在四個立柱承擔(dān)，結(jié)晶器的上下運行也是在立柱之間，所以土建基礎(chǔ)施工時一定要把四個立柱基礎(chǔ)螺栓中心線、對角線誤差控制在±1.5mm以內(nèi)。
1.1.1 確定基礎(chǔ)達(dá)到交工要求之后將立柱吊裝到位，然后用鋼線把四個立柱的中心線，將其中一個立柱按照垂直度<0.3mm/1000mm進(jìn)行調(diào)整。
1.1.2 在第一個立柱調(diào)整達(dá)到技術(shù)要求之后，以其導(dǎo)軌面為基準(zhǔn)在離基礎(chǔ)面1500mm處掛出兩道相互垂直的鋼線。然后在按照四個立柱的相對位置掛出跟這兩條鋼線分別相對的靈位兩條鋼線。最后讓其他三個立柱的內(nèi)導(dǎo)軌面想鋼線靠攏，這樣就很容易保證四個立柱的相對尺寸和對角線尺寸不超差。
1.1.3 在上一步的基礎(chǔ)上調(diào)整另外三根立柱的垂直度使其<0.3mm/1000mm,其次用內(nèi)徑千分尺測量柱中、柱下及柱頂三點保證四個柱子中心線相對誤差在±0.5mm以內(nèi)。立柱垂直度按爐體中心考核，分別上仰允差0.03/1000mm，全長0.15mm.側(cè)向垂直度允差0.03/1000，全長0.15mm.二相鄰立柱平行性允差0.05mm。同時保證四個柱頂面的標(biāo)高相對高差滿足±0.5mm。
1.2 立柱上座及支撐梁安裝與調(diào)整
四個立柱的頂面相對高差雖然滿足±0.5mm，但是由于頂部柱座是單獨加工，在與立柱裝配的過程中使得頂面水平誤差達(dá)到3mm。最后我們根據(jù)安裝的實際需要通過在柱頂加鋼墊的方法使柱座水平誤差達(dá)到技術(shù)要求。這樣才保證了支撐梁的安裝。在支撐梁安裝以后用精密水準(zhǔn)儀復(fù)查其水平度和水平標(biāo)高，通過調(diào)整使其誤差在±0.5mm以內(nèi)。
1.3 兩立臂的安裝和對上機架梁與立臂連接方式的改進(jìn)
電渣爐上機架梁和兩立臂的連接方式原設(shè)計是采用焊接，這樣一來就以后電極和動梁部分的檢修和部件更換帶來困難。經(jīng)過實際情況對連接方式和受力情況進(jìn)行分析后認(rèn)為采用連接板使用高強螺栓連接，這樣既可以滿足強度要求，也可以為安裝預(yù)留調(diào)整余量，更便于以后檢修拆卸。具體方法就是在原來焊接連接板處增加一個150mm×500mm的連接板。每組連接板配孔，然后用5條m24×70mm的8.8級的高強螺栓連接。其中一塊與立臂焊接在一起，另一塊與機架梁焊接在一起。同時在每個立臂外側(cè)增加5組同樣的連接板。
螺栓連接的強度校核：
設(shè)備+自耗電極總重70t，連接螺栓總計80條，計算每條螺栓收到的拉應(yīng)力n 。差機械手冊可知m24高強螺栓的預(yù)拉力p=225kn
μ-----摩擦面抗滑移系數(shù)取μ=0.45
n =0.9×1×0.45×225=91.1kn
每條螺栓收到的拉應(yīng)力n =n/80=64×10 / 80=75kn<91.1kn
所以能夠滿足強度使用條件。
上圖為立臂與上機架梁連接方式改造前后對比圖
1.4 動梁與上機架梁的安裝和調(diào)整
動梁和上機架梁的安裝是上部設(shè)備安裝中最為關(guān)鍵的地方，也是難點最多的地方，它關(guān)系到自耗電極的升降，也是整個電渣重熔控制過程的關(guān)鍵。其工作原理如下圖
其主要技術(shù)參數(shù)如下表：
1.4.1 為保證動梁上部設(shè)備能順利從上向下吊裝，我們對動梁電極長空進(jìn)行了改進(jìn)，原電極長孔尺寸為350mm×400mm,而點擊方座尺寸為400mm×400mm,我們根據(jù)實際情況對動梁上的長孔進(jìn)行擴大，改為410mm×450mm,從而保證安裝的順利進(jìn)行。
1.4.2 保證上部框架立臂軌道面和動梁配合尺寸2900±1mm,這也是安裝中的一個難點。由于動梁是在立臂的軌道面內(nèi)運行，所以保證保證立臂軌道面裝配尺寸是個關(guān)鍵，原設(shè)計利弊框架底板厚度為100mm的鋼結(jié)構(gòu)框架，在安裝時中部發(fā)生變形，強度不夠。我們針對這種情況采取了三個措施。
（1）用4個25t的油壓機把底板變形處頂起，使立臂上部兩軌道面尺寸達(dá)到2900±1mm時在安裝上機架梁，然后把上機架梁與立臂連接起來。，撤出底部油壓機測量立臂上部軌道面尺寸。符合要求之后進(jìn)行連接板緊固。
（2）為保證底框架和立臂受載時強度和尺寸不發(fā)生變化，我們制作了260mm×260mm×3000mm的長梁，焊接到底框架兩端，以加固底板框架。
（3）對立臂框架外側(cè)采用8根 d=140,s=20的無縫鋼管將上機架梁一支撐梁底板框架相連。這樣既可以提高立臂的強度也可以防止支撐梁底部框架變形，從而預(yù)防了動梁升起過程中的卡死現(xiàn)象。
1.4.3 在一個難點就是保證上機架上驅(qū)動連接孔與動梁上滾珠絲杠絲母固定孔的同軸度。誤差過大竟會導(dǎo)致絲杠預(yù)緊力過大時，輕則影響傳動精度從而使動梁擺動；嚴(yán)重時會導(dǎo)致滾珠破裂，絲杠損毀。其滾珠絲杠的外形及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖
2 設(shè)備的檢查、調(diào)整與負(fù)荷試驗
2.1 整機安裝到位后，應(yīng)進(jìn)行冷試。這期間做以下工作：
2.1.1 層層復(fù)查各梁、柱、導(dǎo)軌、臂等水平度并在運行中精調(diào)。各臂的滾輪在上下運行中復(fù)核，確保滾輪貼靠導(dǎo)軌。不得存在有轉(zhuǎn)有不轉(zhuǎn)，或過緊發(fā)出叫聲。檢查各滾輪壓蓋螺釘及螺絲，不得有松動現(xiàn)象。
2.1.2 在所要求行程范圍內(nèi)，安裝電器行程限位開關(guān)。對于下部立柱橫臂抬結(jié)晶器下行時，必須放在臺車后在下行約30mm，在焊下限位，但包括滑行也不得超過40mm。在極限碰到下軸承座前焊上機械定位座。
2.1.3 試運行x、y對中機構(gòu)，是否平穩(wěn)良好。行程是否滿足要求，限位可靠與否。
檢查結(jié)晶器升級驅(qū)動機構(gòu)。其中包括制動器、各聯(lián)軸節(jié)、傘齒箱、減速器是否平穩(wěn)，適當(dāng)，必要時通過調(diào)整墊，聯(lián)軸器間距來進(jìn)一步找調(diào)。
2.1.4 稱重傳感器的檢測，調(diào)整按傳感器使用規(guī)范執(zhí)行。各水系管接、水套的連接、密封均須試壓正?？煽亢筮\行。
2.2 負(fù)荷試驗
這是熱試前的一個重要程序。負(fù)荷試驗有二方面。一是卡桿與假電極的對接裝夾工作。這時可觀察臺車承載能力及運動性能如何。在對插銷子時需要通過調(diào)節(jié)x對中，臺車移動，及拔動調(diào)心千斤頂、升降驅(qū)動梁來實施，第二個假電極也是同法。當(dāng)二個電極都對插銷完畢后，方可同時緩緩提升動梁吊起自耗電極（注意重載下不可快速上升）。可以上下運行幾次觀察滿荷下，升降傳動系統(tǒng)，動梁、力臂稱重系統(tǒng)的動態(tài)性能（包括剛性及穩(wěn)定性），再對移動x、y二向?qū)χ袡C構(gòu)進(jìn)行觀察。二是檢查四臂在抬結(jié)晶器上下運行中絲杠的同步性及結(jié)晶器的平穩(wěn)性。靜態(tài)時若有四角不水平，機械方面可以調(diào)單絲杠找平；運行不同步則由計算機來控制精調(diào)。導(dǎo)電極與假電極的導(dǎo)電錐面接觸試驗，應(yīng)該對中好，接觸率良好70%以上，接觸壓力滿足要求。松開也及時可靠，液壓系統(tǒng)調(diào)整適當(dāng)。
以上調(diào)試經(jīng)3—5次運行無誤差方可投入試用。
3 結(jié)束語
40t電渣爐的投產(chǎn)使用提高了我公司的產(chǎn)品檔次，優(yōu)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，同時也填補了國內(nèi)大噸位電渣板坯生產(chǎn)的空白。我公司生產(chǎn)的電渣扁鋼錠以其優(yōu)良的，先后成功生產(chǎn)了塑料模具鋼718、軍工鋼980、磨具鋼p20、容器鋼16mnr（hic），20mnnimo等高附加值電渣鋼，以及大厚度、大噸位、高質(zhì)量等級要求z向性能鋼等十余個鋼種。目前我公司的電渣鋼已應(yīng)用于我國的大飛機項目。
通過不斷地學(xué)習(xí)和摸索，我們積累了一些電渣爐安裝的經(jīng)驗，幾年來我們先后出色的完成了舞鋼公司一煉鋼廠的三臺40t的電渣爐的安裝任務(wù)。在生產(chǎn)運行中效果良好，通過不斷改進(jìn)施工工藝，安裝效率直線提高。
參考文獻(xiàn)：
[1] 史美堂 金屬材料及熱處理 上海工業(yè)大學(xué)
[2] 沈從周 機械設(shè)備安裝手冊 中國建筑工業(yè)出版社
[3] 劉鴻文 材料力學(xué) 高等教育出版社
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