焦炉炉门结构改进与性能分析

时间:2010-12-18 14:45 作者:网络 点击:
焦炉炉门结构改进与性能分析

 

1、引言焦炉是钢铁生产及城市煤气化工程的重要装备。由于焦炉炉门密封不严造成跑火冒烟, 不仅损失热量, 而且严重污染环境, 因此, 改善炉门密封, 提高其使用性能, 不仅具有巨大的经济效益, 也具有良好的社会效益。中钢集团邢台机械轧辊有限公司与日本焦炉使用厂家有着长期的合作关系, 先后为壹歧尾、新日铁君津、名古屋等焦炉炉门使用厂家制造了约1280 套焦炉炉门。多年来, 在引进、消化、吸收的基础上, 对焦炉炉门的结构进行了改进, 其性能显著提高。
2、炉门结构改进与性能分析(1) 炉门刀边腹板炉门刀边腹板是焦炉炉门上的核心部件, 起密封作用, 其机构如图1 所示。刀边腹板工作温度在1000℃以上, 且受交变载荷, 容易产生疲劳断裂, 是焦炉炉门部件中的易损件之一, 其中刀边腹板的I 部的疲劳断裂是刀边腹板报废的主要原因。因此,刀边腹板使用寿命的高低, 将直接影响用户的生产成本及生产效率的提高。改进前, 刀边腹板与炉门本体采用M 24 螺栓联接, 属于刚性联接, 工作状态下, 为使刀边密封面与炉门框密封面压紧, 弹簧处于压缩状态, 刀边腹板的É 部发生变形。当准备出焦时摘下炉门, 弹簧复位, 使得刀边腹板的É 部发生反向变形, 如图2。这样随着炉门每次摘、装操作, 刀边腹板的É 部出现交变变形, 加之刀边腹板处于高温状态下, 容易造成É 部的疲劳断裂, 致使整个刀边腹板报废。改进后, 刀边腹板与炉门本体浮动联接, 弹簧压紧刀边, 使刀边密封面与炉门框密封面压紧, 起到密封作用, 同时双头螺柱在调整螺塞内自由滑动, 使腹板处于自由状态, 如图3 所示。当出焦需要摘下炉门时, 弹簧复位, 同时双头螺柱随之下移, 使刀边腹板仍处于自由状态。由于É 处始终处于自由状态, 没有发生交变变形, 因此, 改进后炉门刀边腹板的使用寿命大大提高。  (2) 炉门门栓装置改进前焦炉炉门的门栓装置采用压下式工作方式, 即推焦车摘门机构的挂钩先托住炉门的门杠, 再将门栓压下, 使其与炉门框挂钩板的凹槽脱离, 因挂钩板的凹槽开口方向相同, 故需将炉门向上整体移动, 才能将门栓移出挂钩板的凹槽, 移开炉门。在炉门整体移动的过程中, 刀边腹板与炉门框的密封面将发生相对滑动摩擦, 当摩擦达到一定程度时, 将使刀边的密封作用失效而需更换刀边腹板甚至于更换炉门框。改进后, 焦炉炉门的门栓装置采用旋转式工作方式, 即推焦车摘门机构的挂钩先托住炉门的门杠, 再旋转门栓, 因挂钩板的凹槽开口方向相反, 旋转门栓30°后即可使门栓与炉门框挂钩板的凹槽脱开, 无需将炉门向上整体移动即可将炉门整体移开, 因此刀边腹板与炉门框的密封面不会发生相对滑动摩擦, 对刀边的密封面不会产生磨损。(3) 小炉门刀边改进前, 小炉门刀边的结构如图4 所示。小炉门刀边采用敲打式刀边, 小炉门顶压座与小炉门盖采用分体制作后组装到一起, 小炉门刀边需与小炉门盖配作, 即先将组成小炉门刀边的不锈钢板压紧到小炉门盖的四周边, 再将四角组焊, 因此, 小炉门刀边的互换性差; 使用过程中, 敲打小炉门顶压座, 使小炉门刀边与炉门上的密封面贴紧而起到密封作用, 密封性能较差。改进后, 小炉门刀边的结构如图5。小炉门顶压座与小炉门盖铸为一体, 制作完成后再与小炉门盖组装, 采用弹簧顶压刀边, 因此, 小炉门刀边的互换性好; 使用过程中, 小炉门刀边靠弹簧的压缩力自动与小炉门密封面贴紧而起到密封作用, 受力均匀, 密封效果较好, 刀边的使用寿命也较长。(4) 炉门本体上顶压座的安装改进前, 炉门本体与顶压座分体制作。沿炉门本体周边分布的50 余个顶压座与炉门本体通过螺栓组装在一起, 这种安装方式的优点是: 本体毛坯铸造较简单, 顶压座可以任意更换; 缺点是降低了主体强度和炉门本体的使用寿命, 组装成本较高, 组装费时费力。改进后, 炉门顶压座与炉门本体铸成一体, 无需用螺栓组装, 降低了组装费用, 提高了炉门本体的使用寿命。(5) 小炉门顶部砖槽的材质由于小炉门顶部砖槽直接与焦炉炉膛内部接触, 没有耐火砖的保护, 工作环境非常恶劣, 温度高达1000℃以上, 所以在使用过程中, 经常发生因变形、开裂而造成的小炉门砖槽报废, 这就要求顶部砖槽的材质选择应以耐高温、高硬度、高强度为原则。改进前, 顶部砖槽的材质为ZG4Cr9Si2。这种材质的缺点是质脆, 发生碰撞容易断裂, 同时, 其焊接性很差, 极易出现焊接裂纹, 因此对毛坯的质量问题修复很困难, 毛坯铸造成品率较低。改进后, 小炉门顶部砖槽的材质采用SCH11 耐热不锈钢,其耐热性、韧性、焊接性能均优于ZG4Cr9Si2, 容易对毛坯的质量问题进行修复, 使用寿命大大延长。3、结语中钢集团邢台机械轧辊有限公司消化吸收国外*技术,结合国内焦炉炉门使用过程中发现的问题, 对国内焦炉的结构加以改进, 开发研制出新型焦炉炉门, 其性能和使用寿命得到了显著改善, 已成功应用于国内10 余家焦化厂, 使用效果良好。
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