徐 林，徐兆春，劉曉超

（1馬鋼股份設(shè)備管理部；2馬鋼股份煉鐵總廠，安徽馬鞍山 243000）

引言

馬鋼煉鐵總廠北區(qū)有2座4 000 m3高爐，日產(chǎn)鐵水17 600 t，配套2臺(tái)360 m2燒結(jié)機(jī)，日產(chǎn)燒結(jié)礦24 000 t。A#燒結(jié)機(jī)2006 年10 月投產(chǎn),運(yùn)行13 年無大修，帶冷機(jī)傳動(dòng)輪及鏈節(jié)磨損嚴(yán)重，成為嚴(yán)重危及安全生產(chǎn)的重大隱患。

1 存在的問題

帶冷機(jī)功能是對經(jīng)單輥破碎機(jī)破碎的熱燒結(jié)礦進(jìn)行冷卻。外形尺寸帶寬4.5 m，有效冷卻長度96 m，冷卻面積432 m2。傳動(dòng)形式為多點(diǎn)嚙合全懸掛。

設(shè)備存在的問題主要有：

（1）齒狀環(huán)狀件傳動(dòng)輪（分度圓直徑3 236 mm）經(jīng)13年不間斷運(yùn)行，整體磨損嚴(yán)重（見圖1），表象為齒面磨損、斑蝕；齒形改變、配合間隙差。

圖1 齒狀環(huán)狀件傳動(dòng)輪磨損嚴(yán)重

（2）帶冷機(jī)鏈節(jié)的鏈板、銷軸磨損加劇。鏈板節(jié)距由原來1 000 mm 增加到1 020～1 030 mm，銷軸磨損量超過3 mm。嚙合位置后移超過35 mm，鏈板與齒板非工作面發(fā)生干涉，啃齒（如圖2）。

圖2 鏈板與齒板非工作面發(fā)生磨損

（3）臺(tái)車與鏈板幾何形變剪切聯(lián)接螺栓，臺(tái)車松動(dòng)位移,見圖3。

圖3 臺(tái)車松動(dòng)位移

帶冷機(jī)整體設(shè)計(jì)壽命8 年，無法與高爐15 年?duì)t齡有效匹配，12 天檢修工期將嚴(yán)重影響燒結(jié)礦供料，高爐須休風(fēng)應(yīng)對。尤其適逢高爐壯年期，停產(chǎn)12 天亦無主要檢修項(xiàng)目，對爐況影響及產(chǎn)能壓制的負(fù)面作用難以估量。

因此優(yōu)化帶冷機(jī)傳動(dòng)輪、鏈節(jié)更換方案，實(shí)施快速大修，消除設(shè)備隱患是此項(xiàng)課題的核心與關(guān)鍵。

2 方案優(yōu)化

2.1 傳統(tǒng)年修網(wǎng)絡(luò)

帶冷機(jī)傳動(dòng)輪、鏈節(jié)同時(shí)更換，工期為25天。

傳統(tǒng)帶冷機(jī)年修網(wǎng)絡(luò)圖見圖4。

圖4 傳統(tǒng)帶冷機(jī)年修網(wǎng)絡(luò)圖

2.2 優(yōu)化方案及工藝計(jì)算

帶冷機(jī)傳動(dòng)輪齒板為整體結(jié)構(gòu)，原更換方案須將柔傳裝置拆除?？紤]起吊高度與距離，且現(xiàn)場需配備250 t以上的吊車以及制作大型吊裝工具，全過程與鏈節(jié)更換工序干涉，占主線工期5 天以上。為此經(jīng)負(fù)荷校驗(yàn)，在確保安全的前提下，通過對其采用剖分式改造，實(shí)現(xiàn)不占主工期的在線更換。

2.2.1 兩半對稱剖分式的結(jié)構(gòu)示意圖見圖5。

圖5 兩半對稱剖分式的結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.2 齒板連接所需最少螺栓個(gè)數(shù)的計(jì)算及齒板強(qiáng)度校驗(yàn)

齒板扭矩N=2 200 kN·m ；精制螺栓孔直徑為d=φ47H7 ；精制孔分度直徑為D=2 580 mm ；精制螺栓材質(zhì)為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。

(1)螺栓的需用最小許用剪切應(yīng)力[τ]

采用絞制孔用螺栓連接時(shí)，載荷主要靠螺栓的剪切和擠壓來承受。

對于塑性材料當(dāng)應(yīng)力達(dá)到屈服極限σs時(shí)，將產(chǎn)生顯著塑性變形，常會(huì)使構(gòu)件不能正常工作。因此塑性材料的需用拉應(yīng)力[σ]為：

對于塑性材料，ns=1.2～2.5。

一般情況下，塑性材料的許用切應(yīng)力[τ]要比同樣材料的許用拉應(yīng)力[σ]小，而許用擠壓應(yīng)力[σbs]比[σ]大：

經(jīng)查《重型機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)》，螺栓的屈服強(qiáng)度σs=370 MPa，安全系數(shù)n 取最大值，n=2.5，分別代入公式（1），可得其許用拉應(yīng)力：

將許用拉應(yīng)力[σ]值代入公式（2）中得許用切應(yīng)力[τ]：

取最小值，[τ]=88.8 MPa。

(2)單個(gè)精制螺栓所承受的剪切應(yīng)力τ

其中，F(xiàn) 為螺栓所承受剪切力，A 為單個(gè)螺栓的截面面積，n為螺栓個(gè)數(shù)。

分別代入數(shù)值得：

螺栓滿足剪切強(qiáng)度的條件為：

τ≤[τ]

代入數(shù)值可得：n≥12.6

1.2.2.3 加強(qiáng)醫(yī)護(hù)人員的風(fēng)險(xiǎn)防范意識(shí)。組織急診護(hù)士風(fēng)險(xiǎn)管理制度的學(xué)習(xí)，時(shí)刻監(jiān)督各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)管理制度落實(shí)情況，尤其是夜間、雙休日及節(jié)假日薄弱時(shí)間，也是急診患者高峰時(shí)間；強(qiáng)化護(hù)士應(yīng)急預(yù)案的培訓(xùn)，準(zhǔn)確操作急救設(shè)備及使用急救藥品，掌握醫(yī)療事故處理措施，不斷學(xué)習(xí)醫(yī)療事故處理的法律法規(guī)。規(guī)范護(hù)理文書書寫，準(zhǔn)確、及時(shí)、記錄護(hù)理文書，病歷留檔，每月定期審查病歷。

因此，鉸制螺栓至少為13個(gè)。

(3)驗(yàn)證螺栓擠壓強(qiáng)度是否滿足強(qiáng)度條件，即σbs≤[σbs]

由公式1～3 可得螺栓最小許用擠壓強(qiáng)度[σbs]=1.5[σ]=222 MPa

式中，F(xiàn)為螺栓所承受剪切力，Abs為單個(gè)螺栓的截面面積，n為螺栓個(gè)數(shù)。

式中，t為擠壓長度，t=103 mm，d 為螺栓直徑d=44 mm

代入數(shù)值得σbs=22.95 MPa，σbs≤[σbs]

經(jīng)計(jì)算校核，鉸制螺栓數(shù)量大于13個(gè)。為提高安全系數(shù)，選取半個(gè)鏈輪精制螺栓16個(gè)。

3 項(xiàng)目實(shí)施

3.1 編制施工網(wǎng)絡(luò)

煉鐵總廠A#燒結(jié)帶冷機(jī)年修網(wǎng)絡(luò)圖見圖6。

圖6 A#燒結(jié)帶冷機(jī)年修網(wǎng)絡(luò)圖

提前拆除帶冷機(jī)中部煙罩和煙囪→停機(jī)→拆除全部臺(tái)車→拆除上部鏈節(jié)→回裝上部新鏈節(jié)及臺(tái)車→同步更換傳動(dòng)輪齒板→轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)輪更換下部鏈節(jié)及回裝臺(tái)車→再次轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)輪更換剩余全部鏈節(jié)及回裝臺(tái)車→煙罩回裝及收尾工作→試車。

3.2 實(shí)施準(zhǔn)備工作

汲取以往施工經(jīng)驗(yàn)，提前拆除兩段帶冷煙罩和煙囪，擴(kuò)大工作面，并增加一個(gè)吊車占位，3 個(gè)作業(yè)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行臺(tái)車及鏈節(jié)的拆除及回裝，每個(gè)作業(yè)點(diǎn)間隔約10 輛臺(tái)車的距離，每次拆除5 輛臺(tái)車，效率提高30%。

3.3 臺(tái)車與鏈節(jié)的拆除

帶冷上臺(tái)面靠傳動(dòng)輪位置設(shè)一作業(yè)點(diǎn)，每5 輛臺(tái)車轉(zhuǎn)至上部后立即拆除臺(tái)車聯(lián)接螺栓，每隔15輛臺(tái)車切割一輛臺(tái)車的扇形板，以便臺(tái)車轉(zhuǎn)動(dòng)到吊裝位置后可直接起吊落地。三處作業(yè)點(diǎn)分別完成5輛臺(tái)車提升吊裝后，帶冷機(jī)再次逆向轉(zhuǎn)動(dòng)15輛臺(tái)車至吊裝點(diǎn)，按此方法重復(fù)直至所有上部臺(tái)面臺(tái)車拆除完成。所有臺(tái)車拆除完后將上部鏈節(jié)從頭尾輪處切斷，并將上部鏈節(jié)按6節(jié)一段切割，用卷揚(yáng)機(jī)拖到吊裝點(diǎn)落地。

3.4 上部鏈節(jié)及臺(tái)車回裝

與以往全部鏈節(jié)更換完后再回裝臺(tái)車不同，此次上部鏈節(jié)拆除完成立即回裝上部鏈節(jié)與臺(tái)車。裝一段新鏈節(jié)即回裝臺(tái)車，從兩個(gè)作業(yè)面分別往頭尾輪兩個(gè)方向同步回裝，人工設(shè)卷揚(yáng)拉動(dòng)鏈節(jié)及臺(tái)車，此方法大大節(jié)約了回裝時(shí)間并且前期上部鏈節(jié)及臺(tái)車的回裝作業(yè)不需要轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)輪，期間傳動(dòng)輪齒板更換同步進(jìn)行，不占用主線工期。

3.5 傳動(dòng)輪齒板更換

上部鏈節(jié)在傳動(dòng)輪處斷開后開始，與“上部鏈節(jié)及臺(tái)車回裝”節(jié)點(diǎn)重合進(jìn)行。設(shè)兩個(gè)作業(yè)組同時(shí)進(jìn)行，12 h 一班，連續(xù)作業(yè)。完成舊齒板割除后，兩片式新齒板按出廠標(biāo)記位置調(diào)整安裝就位。使用4臺(tái)磁座鉆配合Φ48 空心鉆頭鉆孔，可調(diào)鉸刀進(jìn)行鉸孔，測繪、加工、安裝絞制螺栓，76 h 完成齒板的更換。

3.6 下部鏈節(jié)及臺(tái)車回裝

齒板更換完成后通過兩次轉(zhuǎn)動(dòng)，將下部舊鏈節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)到帶冷機(jī)上方，完成最后剩余鏈節(jié)的更換及臺(tái)車的回裝。

4 結(jié)語

綜上所述，通過新技術(shù)、新工藝、新工法的引進(jìn)以及施工方案的優(yōu)化，僅用7天時(shí)間，高質(zhì)量完成包括帶冷機(jī)頭部齒輪、鏈節(jié)本體及臺(tái)車更換等內(nèi)容的快速大修，為非高爐爐役條件下，燒結(jié)系統(tǒng)大修提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。