KR脱硫铁水预处理系统设备故障分析与改进4_铁水预处理工艺及设备

KR脱硫铁水预处理系统设备故障分析与改进4由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“铁水预处理工艺及设备”。

KR脱硫铁水预处理系统设备故障分析与改进

高永福1 赵晓斌1 汪三波1 计德政1 王兴东2 刘源泂2

（1 武汉钢铁有限公司炼钢总厂，湖北 武汉 430083 2

武汉科技大学机械自动化学院，湖北 武汉 430081）

摘要：本文针对某炼钢厂KR法脱硫工艺过程及主要设备特点，对其关键设备脱硫倾翻铁水车在生产中出现的故障进行分析，通过对倾翻机构动力学及车载驱动油缸的液压系统等分析找出原因，进而采取相应措施取得良好的效果，保障了正常生产。

关键词：KR铁水脱硫，倾翻铁水车，倾翻油缸，设备故障 中图分类号：TH137 文献标识码：A 引言

随着钢铁工业技术的发展，转炉实现铁水预处理—顶底复合吹炼—钢水炉外精炼—连铸机—热送热装连续轧制，已经被证明是高效、优质、低耗的优化工艺路线。实践证明，炉外铁水脱硫预处理使转炉采用低硫铁水冶炼，减轻转炉冶炼和炉外精炼的脱硫负担，石灰消耗减少，减少喷溅和渣量，提高金属收得率和生产效率，同时提高了钢水质量，扩大品种范围，增强市场竞争能力，是最为经济合理的优选工艺[2]。

如图1所示，铁水倾翻车是KR脱硫铁水预处理工艺环节中的关键设备之一，它的主要作用是在铁水的搅拌脱硫及前后两次的扒渣过程中实现铁水罐的平稳倾翻，不得振动溢出铁水。扒渣时利用两个油缸同时驱动实现倾翻，由于负载较大，所以该液压系统回路采用了液控单向阀与节流阀串联来控制液压缸速度，并利用液控单向阀锁紧性能，实现铁水包倾翻停止准确、安全定位的目的[3,4]。从该车现场使用来看，由于其液压系统多次发生故障，已严重阻碍了生产的顺行。本文脱硫倾翻铁水车在生产中出现的故障进行了深入分析，通过对倾翻机构动力学及车载驱动油缸的液压系统等分析找出了原因，采取了相应措施，取得良好的效果。

图1 320t铁水倾翻车现场照片

1铁水脱硫工艺及倾翻车故障描述

铁水脱硫预处理工艺流程及主要设备如图2所示，不难看出倾翻车的正常运行是脱硫正常生产的重要保障。铁水倾翻车的结构图3所示，其行走动作靠电机配减速机驱动，倾翻动作靠液压驱动油缸实现，并且两个驱动油缸有同步马达。在运行台车的上有铁水包装载槽的翻转台架，翻转台架的前部设置有由装配于翻转台架下面的弧形齿圈与固定于称量台架上面的齿条组成的销齿啮合式弧形辊道，在翻转台架的后部设置有上端与翻转台架铰接、下部经耳轴与称量台架相连接的驱动油缸。整个倾翻车具有启动平稳，结构紧凑，噪音小及可频繁快速的启制动等优点。并能根据扒渣工艺要求利用液压锁紧，稳定保持在合适的旋转角度处，以保证运送铁水、车上倾翻铁水工作的安全进行。

高炉铁水320t混铁车铁水罐2条停放线4台铁水倾翻车350/80t吊车合格转炉测温/取样/称量倾翻扒渣车扒渣渣罐渣罐车喷枪搅拌头升降装置测温/取样/称量倾翻扒渣机扒渣倾翻确定下料量脱硫剂槽罐车高架式料仓渣罐渣罐车脱硫站脱硫倾翻

图2铁水脱硫预处理工艺流程及主要设备

d铁水包装载槽翻转台架装载槽驱动油缸齿圈齿条油缸耳轴G运行台车 图3脱硫铁水倾翻车结构简图

但近期倾翻车使用过程中频繁出现故障，主要表现在两个倾翻的驱动油缸轴头经常漏油，结合在更换油缸过程中的分析，总结具体的故障表现形式有：1）油缸密封损坏；2）油缸活塞杆拉伤，缸体也有拉伤；3）油缸耳轴与钢制轴套（以下简称钢套）配合过紧，导致该油缸现场更换超过8小时，并且钢套出现磨损严重、破裂现象；4）油缸活塞杆有径向变形；5）油缸耳轴断裂。这些问题严重影响了脱硫的正常生产，也留下造成重大事故的安全隐患。2倾翻驱动系统动力学分析

结合现场实际情况对倾翻机构进行运动与受力分析（见图4），油缸在压力油的作用下活塞杆推动铁水罐上升（下降），在上升的过程中，油缸耳轴转动。此时油缸耳轴受剪切应力[]′和扭转切应力[]。而满足许用剪切应力[]′要求是结构设计依据，即根据油缸所承受的最大载荷对耳轴的强度进行效验满足要求。结合故障3）、4）分析可知，耳轴在转动时，如果转动灵活，应力应平均分布在耳轴面上；但现场选用钢套且配合过紧，长期使用易出现卡死，此时轴套受到的扭矩，容易在耳轴同液压缸缸体连接焊缝处引起应力集中，导致疲劳断裂。

P1CGTAP2B 图4驱动油缸受力简图

假设耳轴与钢套为过盈配合，此时每个耳轴受到的最大扭矩为：

TGdsin（1）

式中T为油缸耳轴承受的扭矩；G为铁水罐重力；d为罐径；为旋转角度。当45时，重力产生的扭矩也最大。因此取极限情况：G2800KN，d4.0497m，45，代入（1）得Tmax15904KNm。许用焊接切应力条件为：

max2T(Ra)[(Ra)R]44[]

（2）

式中max为耳轴焊接处受到的最大切应力；[]为许用焊接切应力，取[]180MPa轴半径，取R50mm；a为焊接厚度，取a5mm。

代入（2）得：max192.11MPa[]，不满足要求。

；R为油缸耳故结合现场情况分析可知，由于钢套润滑不良和安装配合过紧，长期使用导致耳轴卡死，从而受到扭矩过大引起断裂，即故障5）。3 故障分析及改进措施

结合故障1）、2）进一步对驱动油缸的液压系统进行分析。如图5所示，脱硫倾翻车两升降油缸同时工作，在液压系统中要求同步。同步回路是靠带有附加辅助回路的两联同步马达（图5中虚线范围）来实现的，附加辅助回路包括两个单向阀1、3和两个溢流阀2、4，两个马达之间用一根轴联动。当马达开始工作，一个油缸先达到终点，而这条油路的液压马达仍然在另一个马达的轴带动下继续转动，压力油就被迫溢流回到系统中，从而实现同步功能。同样当油路中油少时可用单向阀同步补油，这样油多时溢流，油少时单向补充，最终实现同步功能[6]。

从以上原理分析可看出，同步马达加工精度虽高，但不可能精确同步，最终导致通过球阀b分成的两个分流量也不相同。如果倾翻驱动油缸每次动作都是满行程，那么每次都能自动消除位置同步误差；但如果油缸每次运动的行程不同，必然会形成流量的误差积累，导致两侧油缸出现明显的不同步。

升降75346升8降1aTAb2cB1、2-液控单向阀，3、4-溢流阀，5、6-液压缸，7、8-倾翻油缸，a、b、c-高压球阀

图5驱动油缸同步液压回路简图

结合脱硫现场实际工艺情况，由于在扒渣的过程中倾翻的角度始终不同，同时还需变换角度来更好的扒渣。因此油缸大部分运动均未满行程，即每次运动的同步误差无法消除，在加之同步马达受管道压力、负载匹配能力以及液压系统的介质影响，同步精度难以得到控制。因此会导致某个油缸受力过大，加之油缸耳轴转动不灵活使耳轴受额外的扭矩，最终导致油缸长期漏油及活塞杆径向变形。

结合倾翻车结构特点进行分析，如图3所示，倾翻机构中的2个驱动油缸和倾翻台架铰接在一起，那么台架运动的过程中本身与油缸满足机械同步，其作用与同轴联动一样。结合脱硫工艺要求及设备特点，对脱硫铁水倾翻车的主要改造措施有以下几点：1）将钢套改为自润滑铜套，并调整配合精度，以保证耳轴的灵活转动；2）屏蔽两联同步液压马达，即图5中调整球阀b为常闭，a、c为常开。4 小结

改造后油缸缸头半年多没有发现漏油，油缸的内泄现象也能控制在一年以上，倾翻两驱动油缸同步工作，稳定可靠，得到了岗位操作人员的好评，取得了良好的效果。参考文献：

[1] 邓崎琳,萧忠敏,余志祥,李凤喜,余新河,陈清泉.不同铁水脱硫技术在武钢的应用与进步[C].2006年全国炼钢、连铸生产技术会议文集.2006:15-27.[2] 刘浏.中国转炉炼钢技术的进步[J].钢铁,2005,(2):1-5.[3] 胡德军, 黄志坚等.KR铁水倾翻车液压系统故障分析与改进[J].液压气动与密封.2009,03:43-44.[4] 杨高瞻.炼钢厂脱硫倾翻车液压系统的改造[J].液压与传动.2008,08:85-86.[5] 成大先主编.机械设计手册(第2卷)[M].北京:化学工业出版社.2002,01.[6] 雷天觉.液压工程手册[M].北京:机械工业出版社.1990.