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(duì)整個(gè)安裝過程做了詳細(xì)闡述。同時(shí)針對(duì)安裝中的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行了分析，并針對(duì)難點(diǎn)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(dòng)；動(dòng)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(shì)。大型電渣爐設(shè)備的研發(fā)也將會(huì)推動(dòng)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(duì)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(jì)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(dòng) 支撐梁及稱重梁y對(duì)中
電極與x對(duì)中 上梁主臂框架組
電機(jī)升降驅(qū)動(dòng)裝置 臺(tái)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(shí)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(jī)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(yùn)行。由于電渣爐設(shè)備安裝精度較高，相對(duì)對(duì)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(gè)立柱承擔(dān)，結(jié)晶器的上下運(yùn)行也是在立柱之間，所以土建基礎(chǔ)施工時(shí)一定要把四個(gè)立柱基礎(chǔ)螺栓中心線、對(duì)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(gè)立柱的中心線，將其中一個(gè)立柱按照垂直度<0.3mm/1000mm進(jìn)行調(diào)整。
1.1.2 在第一個(gè)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(gè)立柱的相對(duì)位置掛出跟這兩條鋼線分別相對(duì)的靈位兩條鋼線。最后讓其他三個(gè)立柱的內(nèi)導(dǎo)軌面想鋼線靠攏，這樣就很容易保證四個(gè)立柱的相對(duì)尺寸和對(duì)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(diǎn)保證四個(gè)柱子中心線相對(duì)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(shí)保證四個(gè)柱頂面的標(biāo)高相對(duì)高差滿足±0.5mm。
1.2 立柱上座及支撐梁安裝與調(diào)整
四個(gè)立柱的頂面相對(duì)高差雖然滿足±0.5mm，但是由于頂部柱座是單獨(dú)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(shí)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(duì)上機(jī)架梁與立臂連接方式的改進(jìn)
電渣爐上機(jī)架梁和兩立臂的連接方式原設(shè)計(jì)是采用焊接，這樣一來就以后電極和動(dòng)梁部分的檢修和部件更換帶來困難。經(jīng)過實(shí)際情況對(duì)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(qiáng)螺栓連接，這樣既可以滿足強(qiáng)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(gè)150mm×500mm的連接板。每組連接板配孔，然后用5條m24×70mm的8.8級(jí)的高強(qiáng)螺栓連接。其中一塊與立臂焊接在一起，另一塊與機(jī)架梁焊接在一起。同時(shí)在每個(gè)立臂外側(cè)增加5組同樣的連接板。
螺栓連接的強(qiáng)度校核：
設(shè)備+自耗電極總重70t，連接螺栓總計(jì)80條，計(jì)算每條螺栓收到的拉應(yīng)力n 。差機(jī)械手冊(cè)可知m24高強(qiáng)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(qiáng)度使用條件。
上圖為立臂與上機(jī)架梁連接方式改造前后對(duì)比圖
1.4 動(dòng)梁與上機(jī)架梁的安裝和調(diào)整
動(dòng)梁和上機(jī)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(diǎn)最多的地方，它關(guān)系到自耗電極的升降，也是整個(gè)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(dòng)梁上部設(shè)備能順利從上向下吊裝，我們對(duì)動(dòng)梁電極長空進(jìn)行了改進(jìn)，原電極長孔尺寸為350mm×400mm,而點(diǎn)擊方座尺寸為400mm×400mm,我們根據(jù)實(shí)際情況對(duì)動(dòng)梁上的長孔進(jìn)行擴(kuò)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(dòng)梁配合尺寸2900±1mm,這也是安裝中的一個(gè)難點(diǎn)。由于動(dòng)梁是在立臂的軌道面內(nèi)運(yùn)行，所以保證保證立臂軌道面裝配尺寸是個(gè)關(guān)鍵，原設(shè)計(jì)利弊框架底板厚度為100mm的鋼結(jié)構(gòu)框架，在安裝時(shí)中部發(fā)生變形，強(qiáng)度不夠。我們針對(duì)這種情況采取了三個(gè)措施。
（1）用4個(gè)25t的油壓機(jī)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(shí)在安裝上機(jī)架梁，然后把上機(jī)架梁與立臂連接起來。，撤出底部油壓機(jī)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(shí)強(qiáng)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(duì)立臂框架外側(cè)采用8根 d=140,s=20的無縫鋼管將上機(jī)架梁一支撐梁底板框架相連。這樣既可以提高立臂的強(qiáng)度也可以防止支撐梁底部框架變形，從而預(yù)防了動(dòng)梁升起過程中的卡死現(xiàn)象。
1.4.3 在一個(gè)難點(diǎn)就是保證上機(jī)架上驅(qū)動(dòng)連接孔與動(dòng)梁上滾珠絲杠絲母固定孔的同軸度。誤差過大竟會(huì)導(dǎo)致絲杠預(yù)緊力過大時(shí)，輕則影響傳動(dòng)精度從而使動(dòng)梁擺動(dòng)；嚴(yán)重時(shí)會(huì)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(yàn)
2.1 整機(jī)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(yùn)行中精調(diào)。各臂的滾輪在上下運(yùn)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(dòng)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(duì)于下部立柱橫臂抬結(jié)晶器下行時(shí)，必須放在臺(tái)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(jī)械定位座。
2.1.3 試運(yùn)行x、y對(duì)中機(jī)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(jí)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中包括制動(dòng)器、各聯(lián)軸節(jié)、傘齒箱、減速器是否平穩(wěn)，適當(dāng)，必要時(shí)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、密封均須試壓正常可靠后運(yùn)行。
2.2 負(fù)荷試驗(yàn)
這是熱試前的一個(gè)重要程序。負(fù)荷試驗(yàn)有二方面。一是卡桿與假電極的對(duì)接裝夾工作。這時(shí)可觀察臺(tái)車承載能力及運(yùn)動(dòng)性能如何。在對(duì)插銷子時(shí)需要通過調(diào)節(jié)x對(duì)中，臺(tái)車移動(dòng)，及拔動(dòng)調(diào)心千斤頂、升降驅(qū)動(dòng)梁來實(shí)施，第二個(gè)假電極也是同法。當(dāng)二個(gè)電極都對(duì)插銷完畢后，方可同時(shí)緩緩提升動(dòng)梁吊起自耗電極（注意重載下不可快速上升）?？梢陨舷逻\(yùn)行幾次觀察滿荷下，升降傳動(dòng)系統(tǒng)，動(dòng)梁、力臂稱重系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能（包括剛性及穩(wěn)定性），再對(duì)移動(dòng)x、y二向?qū)χ袡C(jī)構(gòu)進(jìn)行觀察。二是檢查四臂在抬結(jié)晶器上下運(yùn)行中絲杠的同步性及結(jié)晶器的平穩(wěn)性。靜態(tài)時(shí)若有四角不水平，機(jī)械方面可以調(diào)單絲杠找平；運(yùn)行不同步則由計(jì)算機(jī)來控制精調(diào)。導(dǎo)電極與假電極的導(dǎo)電錐面接觸試驗(yàn)，應(yīng)該對(duì)中好，接觸率良好70%以上，接觸壓力滿足要求。松開也及時(shí)可靠，液壓系統(tǒng)調(diào)整適當(dāng)。
以上調(diào)試經(jīng)3—5次運(yùn)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(shí)也填補(bǔ)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(jí)要求z向性能鋼等十余個(gè)鋼種。目前我公司的電渣鋼已應(yīng)用于我國的大飛機(jī)項(xiàng)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(yàn)，幾年來我們先后出色的完成了舞鋼公司一煉鋼廠的三臺(tái)40t的電渣爐的安裝任務(wù)。在生產(chǎn)運(yùn)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。
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