加热炉炉门提升系统优化改造

王效强 王 斌 孙 斌

( 莱芜钢铁集团有限公司 山东莱芜 271104)

1 设备现状及存在的问题

莱钢1500mm 宽带热轧生产线2005年7月建成投产，其生产流程是:连铸坯→经过热送辊道→进入加热炉→在炉中加热到一定温度→经过热送辊道→粗轧机轧制→热卷箱→精轧轧制→层流冷却→卷取机卷取成品。坯料在进出加热炉的阶段，如何进出方便并且加热炉节能高效，炉门运行状态是关键一环。就加热炉炉门提升系统而言，其系统由炉门、横梁、接手、链条连接件构成。动作轨迹是:两扇炉门共用一根横梁，每扇炉门两个吊点，每个吊点通过连接接手和横梁上的挂钩连接。通过控制横梁上下移动，实现炉门的上下打开和关闭。通过近几年的运行，多次出现了横梁吊鼻、炉门连接接手、接手螺栓等被烧损，横梁直接变形等情况，导致炉门掉下或打开不到位，严重影响了生产的正常进行。致使炉门在线寿命过短、更换频繁，由此导致的停机时间约每月6h 左右。

2 系统缺陷分析

如图1 所示，未改造前的炉门提升结构是两扇炉门同时吊装在一根长横梁下，横梁通过3 根链条连接在炉门底部的拉杆上，拉杆通过板式链和液压缸连接。在现场安装和使用的过程中，横梁上方的3 根链的底部挂点中心不在同一个平面上机率大，由于受热和磨损的不同，也容易造成链条挂点中心不在同一个水平面上，导致横梁变形。

图1 改造前炉门提升结构示意图

在横梁下部是和炉门直接连接的4个挂点，挂点后面装有导向件，与炉体上的滑板配合起到导向和保持炉门稳定的作用，若横梁上方的吊点和下方的吊点不在同一垂直线上，则对横梁产生扭转力矩，同样导致横梁变形。

由于单扇炉门上方是2个挂点，单个挂点强度比较薄弱，损坏任意一个就会影响炉门的正常使用。

轧制不同牌号钢，钢的出炉温度就不同，由于炉门处温度较高，多次造成炉门连接件、连接螺栓、横梁吊鼻变形损坏等。

由于炉门冷却系统，冷却能力偏低，燃烧的煤气热值较高，炉门出现过烧现象，回水水温过高，导致炉门冷却水管结垢严重，最终因结垢导致炉门冷却水管烧裂漏水而停产更换。

3 系统改造措施

针对炉门提升系统存在的缺陷，有的放矢，优化整改思路，逐一解决。具体改造措施如下:

(1)在实际生产过程中，由于出料炉门的两扇炉门共用一根横梁，横梁总长度达到10.1m，而整根横梁的上方是由3 根链条连接起来的，如图1 所示。

由于每根链条的使用时间不同、磨损不同，导向轮的磨损情况也不同，要想使横梁在3个吊点悬挂下保持水平和受力平衡几乎是不可能的，由此直接导致横梁在垂直方向上发生弯曲变形;同时，若横梁上方的链条吊点和横梁下方的吊点不在同一直线上(下方吊点在炉墙滑道中心上)。或者，横梁下方的导向件接触面和链条的受力方向不在同一平面上，造成横梁上方和下方炉门连接件及导向件给横梁施加的合力方向不在垂直方向上，致使受到横梁扭转力矩，最终导致横梁产生扭转变形。

针对横梁受力缺陷优化横梁吊点结构，把横梁的3 点吊挂改为2 点吊挂，同时为满足现场使用需求，两炉门公用1 根横梁改为2 根。这样两点一线，即使横梁在水平方向上有偏差，也不会轻易影响使用，也不会造成横梁变形。改造后，如图2 所示。增加1个链条导向轮，每根横梁分别对应2个导向轮的链条，左侧即现场的西扇炉门，为减少弯矩和扭矩，固定后的导轮位置满足其链条和横梁导向件在一条直线上，同时该垂直线也是炉门和横梁之间的主要连接点;右侧横梁的挂点，因为导轮由3个增加为4个，所以需要优先考虑轮子之间的距离满足炉门的最低和最高位置要求，最终定在间距2 800mm的位置。

图2 改造后炉门提升结构示意图

(2)为能和改造的炉门提升系统匹配，重新设计炉门链条拉杆，如图3 所示。相应增加1个链条的连接点，同时调整位置和导向轮匹配。

图3 改造后的炉门链条拉杆示意图

(3)解决横梁单个吊点容易损坏和损坏一个吊点就会影响生产的问题，对炉门横梁及炉门的连接进行改造。即在原有横梁的吊点两侧中心距1 000mm的位置增加1个吊点，同时单个吊点两侧间隙45mm的位置再增加2个吊点，这样每组3个吊挂点，总共增加6 组(横梁改造后可增加8组)，不但单组吊挂点的强度是原来的3倍，同时任何一组吊挂点的单独损坏都不会影响炉门的使用。

(4)为了提高炉门横梁和炉门之间连接件在高温下的机械性能，把炉门横梁的连接件及连接件螺栓的材质都改为奥氏体耐热钢:1Cr18Ni9Ti(固溶处理)。

(5)将现有的链条由Ф20 提高到Ф22，提高链条的强度。(现有传动件链轮最大限度为Ф22)。

(6)为提高炉门冷却能力，对炉门的进回水管路进行改造:①将进回水管由原来的二根DN50管路，改为一根DN50 和一根DN80 管路。冷却水管由Ф168* 10 改为Ф168* 14，提高炉门强度。②将炉门冷却水管材质由1Cr18Ni9Ti 改为Q235，降低炉门成本。炉门冷却水管最大受热部分(炉门最下端部分)，喷涂一层厚度为20mm的高温浇注料改造后，炉门进回水量增回20%。

4 改造效果

1 500mm 宽带加热炉炉门提升系统自2012年11月优化改造以来，设备运行状态有了较大提升，运行成本明显降低。具体效果主要体现在以下方面:

(1)大大减少横梁变形及各连接件的损坏，提高设备使用寿命，该处设备改造完成后，没有再出现一次故障停机，由此可年增产20 000T 左右钢产量。

(2)炉门寿命大幅度提高，改造前故障高峰期的每月需要更换炉门2 ～3 扇，改造后4个月内炉门仅更换了一扇，由此节约备件维修费用200万元/年，同时，减少职工劳动强度。

(3)由于炉门故障的大幅降低，1 500mm 宽带线的设备状态水平和轧材能力得到了较好的整体提升。