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闡述。同時針對安裝中的技術難點進行了分析，并針對難點問題提出一些具體的解決措施。
【關鍵詞】電渣爐；滾珠絲杠；升降驅動；動梁
前言
隨著電渣冶金的發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展的必然趨勢。大型電渣爐設備的研發也將會推動我國國防、能源、航空航天等事業的發展。舞鋼電渣爐就是在國際電渣爐生產廠家對我國大型電渣設備進口進行限制的背景下，由我國自主設計研發的最大的雙極串聯板坯電渣爐。該電渣爐主要生產特種用鋼大型扁錠。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備組成部分
電渣爐主要用于生產鍋爐汽包鋼板、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
（2）電渣爐設備的主要組成部分
立柱 橫臂
結晶器升降驅動 支撐梁及稱重梁y對中
電極與x對中 上梁主臂框架組
電機升降驅動裝置 臺車與結晶器
液壓站 高低壓供變電
1 施工方法
根據土建基礎布置圖以及設備圖紙和電渣爐的技術文件，并且結合現場的實際情況，我們決定采用先組裝部件在分布安裝的方法進行安裝。
1.1 立柱的安裝與調整
立柱在設備安裝過程中極為重要，它既是直接的承重機構也是整體設備的載體。它的安裝質量是否達到要求直接關系到上部設備的安裝以及設備的生產運行。由于電渣爐設備安裝精度較高，相對對土建地腳螺栓定位控制尺寸必須滿足設備的要求范圍，電渣爐設備都是在四個立柱承擔，結晶器的上下運行也是在立柱之間，所以土建基礎施工時一定要把四個立柱基礎螺栓中心線、對角線誤差控制在±1.5mm以內。
1.1.1 確定基礎達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進行調整。
1.1.2 在第一個立柱調整達到技術要求之后，以其導軌面為基準在離基礎面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導軌面想鋼線靠攏，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 在上一步的基礎上調整另外三根立柱的垂直度使其<0.3mm/1000mm,其次用內徑千分尺測量柱中、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。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高相對高差滿足±0.5mm。
1.2 立柱上座及支撐梁安裝與調整
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到3mm。最后我們根據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到技術要求。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儀復查其水平度和水平標高，通過調整使其誤差在±0.5mm以內。
1.3 兩立臂的安裝和對上機架梁與立臂連接方式的改進
電渣爐上機架梁和兩立臂的連接方式原設計是采用焊接，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。經過實際情況對連接方式和受力情況進行分析后認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，也可以為安裝預留調整余量，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增加5組同樣的連接板。
螺栓連接的強度校核：
設備+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力n 。差機械手冊可知m24高強螺栓的預拉力p=225kn
μ-----摩擦面抗滑移系數取μ=0.45
n =0.9×1×0.45×225=91.1kn
每條螺栓收到的拉應力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整
動梁和上機架梁的安裝是上部設備安裝中最為關鍵的地方，也是難點最多的地方，它關系到自耗電極的升降，也是整個電渣重熔控制過程的關鍵。其工作原理如下圖
其主要技術參數如下表：
1.4.1 為保證動梁上部設備能順利從上向下吊裝，我們對動梁電極長空進行了改進，原電極長孔尺寸為350mm×400mm,而點擊方座尺寸為400mm×400mm,我們根據實際情況對動梁上的長孔進行擴大，改為410mm×450mm,從而保證安裝的順利進行。
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運行，所以保證保證立臂軌道面裝配尺寸是個關鍵，原設計利弊框架底板厚度為100mm的鋼結構框架，在安裝時中部發生變形，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，從而預防了動梁升起過程中的卡死現象。
1.4.3 在一個難點就是保證上機架上驅動連接孔與動梁上滾珠絲杠絲母固定孔的同軸度。誤差過大竟會導致絲杠預緊力過大時，輕則影響傳動精度從而使動梁擺動；嚴重時會導致滾珠破裂，絲杠損毀。其滾珠絲杠的外形及內部結構如下圖
2 設備的檢查、調整與負荷試驗
2.1 整機安裝到位后，應進行冷試。這期間做以下工作：
2.1.1 層層復查各梁、柱、導軌、臂等水平度并在運行中精調。各臂的滾輪在上下運行中復核，確保滾輪貼靠導軌。不得存在有轉有不轉，或過緊發出叫聲。檢查各滾輪壓蓋螺釘及螺絲，不得有松動現象。
2.1.2 在所要求行程范圍內，安裝電器行程限位開關。對于下部立柱橫臂抬結晶器下行時，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，是否平穩良好。行程是否滿足要求，限位可靠與否。
檢查結晶器升級驅動機構。其中包括制動器、各聯軸節、傘齒箱、減速器是否平穩，適當，必要時通過調整墊，聯軸器間距來進一步找調。
2.1.4 稱重傳感器的檢測，調整按傳感器使用規范執行。各水系管接、水套的連接、密封均須試壓正常可靠后運行。
2.2 負荷試驗
這是熱試前的一個重要程序。負荷試驗有二方面。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節x對中，臺車移動，及拔動調心千斤頂、升降驅動梁來實施，第二個假電極也是同法。當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，動梁、力臂稱重系統的動態性能（包括剛性及穩定性），再對移動x、y二向對中機構進行觀察。二是檢查四臂在抬結晶器上下運行中絲杠的同步性及結晶器的平穩性。靜態時若有四角不水平，機械方面可以調單絲杠找平；運行不同步則由計算機來控制精調。導電極與假電極的導電錐面接觸試驗，應該對中好，接觸率良好70%以上，接觸壓力滿足要求。松開也及時可靠，液壓系統調整適當。
以上調試經3—5次運行無誤差方可投入試用。
3 結束語
40t電渣爐的投產使用提高了我公司的產品檔次，優化了產品結構，同時也填補了國內大噸位電渣板坯生產的空白。我公司生產的電渣扁鋼錠以其優良的，先后成功生產了塑料模具鋼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用于我國的大飛機項目。
通過不斷地學習和摸索，我們積累了一些電渣爐安裝的經驗，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。在生產運行中效果良好，通過不斷改進施工工藝，安裝效率直線提高。
參考文獻：
[1] 史美堂 金屬材料及熱處理 上海工業大學
[2] 沈從周 機械設備安裝手冊 中國建筑工業出版社
[3] 劉鴻文 材料力學 高等教育出版社
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