济钢焦炉捣鼓设备系统优化

刘世文（山钢股份济南分公司，山东济南250101）



济钢焦炉捣鼓设备系统优化

刘世文
（山钢股份济南分公司，山东济南250101）

摘要：针对济钢1#、2#、5#焦炉捣固焦系统机械设备存在的弹性凸轮寿命短、捣固锤弯曲变形及摩擦板磨损等问题，通过改造弹性凸轮内部结构，增设辅助导向滑块，加强弹性凸轮调节控制，延长了设备使用寿命，年节约备件消耗约20万元。

关键词：捣固焦炉；弹性凸轮；摩擦板；导向滑块

济钢1#、2#、5#焦炉系统2012年改造后使用捣固焦技术，捣固焦设备投入运行后，大大降低了焦炭的生产成本。捣固焦设备存在问题，主要表现为控制捣固锤上下运动的弹性凸轮寿命短、捣固锤弯曲变形及捣固锤耐磨板磨损快等，严重制约生产顺行。为此，对系统存在的问题进行分析，并对捣固焦系统进行优化改造，取得了较好的效果。

1　焦炉捣固焦系统机械设备存在的问题

1.1捣固焦生产工艺流程

济钢1#、2#、5#焦炉捣固焦生产工艺分为原煤的配合、配合煤成型、装煤、炭化、焦炭的熄灭、运输等，相对于传统炼焦，其中配合煤的捣固成型是捣固焦生产的关键，其工艺流程如图1所示。

图1　济钢捣固焦生产工艺流程

配合煤经过配合混匀后，通过皮带机运至多个煤仓中，每个煤仓下部对应1个摇动给料机，摇动给料机由曲柄拐臂传动，通过往复运动将煤送至前方侧装煤车的煤箱中，装完一层后，开启上方的捣固锤装置，通过捣固锤的上下运动，将煤压实，然后继续装煤压实，至煤仓装至指定高度。当1炉焦炭出完焦后，将侧装煤车开至对应位置，通过侧装煤车煤箱底部的送煤底板送入焦炉炭化室内，然后关闭炉门，通过炭化成焦。出焦方式与传统炼焦一样，通过推焦车和拦焦车将焦炭从炭化室内推出，至焦罐中，熄焦车带动焦罐至干熄焦工序，或通过熄焦塔水熄后通过皮带机运至料仓。

1.2系统存在的问题

1）弹性凸轮寿命短。弹性凸轮主要由凸轮缘、连接缘、弹性元件及轮毂焊件组成，弹性元件通过螺栓将连接缘、凸轮缘与轮毂焊件连接在一起。两个弹性凸轮为1组将捣固锤夹在中间。通过电机、减速机来带动弹性凸轮运动，两个凸轮缘（凸面）运动至捣固锤摩擦板上，内部弹性发生弹性形变，凸轮缘与捣固锤摩擦板接触将捣固锤向上抛起；当连接缘（凹面）运动至捣固锤位置时，在重力作用下，捣固锤落下。在使用过程中由于弹性元件承受巨大的弹性形变容易撕裂，弹性元件一旦损坏，就不能带动捣固锤上下运动，从而无法生产。此时需更换弹性凸轮，一般需1 h左右，期间无法生产，给生产带来损失。

2）捣固锤弯曲变形。捣固锤总长8.9 m，宽0.11 m，做上下往复运动，其导向主要靠导向轮来控制。导向轮分为上、中、下3组，每一处导向都在锤杆4个方向均布。导向轮采用尼龙导向轮导向方式，其与捣固锤之间为线接触，磨损较快，且在捣固锤上下运动过程中，捣固锤容易以其为支点前后摆动。随着尼龙导向轮的磨损，其与捣固锤的间隙变大，捣固锤的前后摆幅增大，极易发生捣固锤弯曲，严重时只能停止生产，将捣固锤破坏性割除。

3）捣固锤摩擦板磨损快。捣固锤主要由锤体和耐磨板组成，耐磨板通过AB胶粘结到锤体上。在使用过程中，摩擦板磨损快是生产中的一大问题，而捣固锤耐磨板磨损除了与耐磨板的材质有关外，还主要与弹性凸轮对其两个工作面的磨损程度有关。

2　捣固焦系统优化

2.1改造弹性凸轮

实际使用过程中发现弹性元件经常容易损坏，从其工作原理可以发现，弹性凸轮主要承受弯曲与扭曲两种力的作用，而弹性凸轮内部全部为两个弹性原件在中间通过螺栓所连，这就只能保证承受扭曲力，而不能承受较大的弯曲力，而弹性凸轮的断裂也主要在螺栓根部，正是由于工作时弹性凸轮挤压捣固锤的弯曲力所致。针对这种情况对弹性凸轮及弹性原件的结构进行改造（见图2）。原来的弹性原件为两块，通过螺纹连接在轮毂上，将一部分弹性原件改为通长弹性原件，中间镶有螺栓，通过螺纹连接在两侧端盖上，两种弹性原件交替布局，这样既能承受弯曲变形也能承受扭曲形变，从而解决了一种弹性原件所存在的问题。

图2　改造前后弹性凸轮的结构

2.2增设辅助导向滑块

捣固锤在一对弹性凸轮的作用下做上下往复运动，由于捣固锤长度较长（9 m），保证其运动轨迹的主要是三组导向轮。作用点为导向轮上的线接触，磨损较快；随着导向轮的磨损，捣固锤与导向轮之间的间隙变大，加剧了导向轮磨损；捣固锤的摆幅变大，在运动过程中极易发生弯曲变形。基于这些特性，并结合捣固锤的结构特点，在捣固锤两组导向轮之间沿捣固锤的凹槽增设辅助导向滑块。从而减少捣固锤对导向轮的磨损，且有效地保证了捣固锤的运行轨迹，防止捣固锤的变形。事实证明，改造后捣固锤没有再出现以前的变形，而且导向轮的寿命也大大得到延长。

2.3加强弹性凸轮调节控制

弹性凸轮为捣固锤的上下运动提供动力源，而捣固锤上的摩擦板是保证捣固锤能够运动的基础。两个弹性凸轮做圆周运动，当两个凸面运动至捣固摩擦板上时将捣固锤抛起，当两个凹面运动至捣固锤位置时由于不能夹住捣固锤，捣固锤在重力作用下自动下落，周而复始，捣固锤做上下运动，不断将煤箱中的煤层压实，并不断上升，直至一箱煤被装满。两个弹性凸轮凸面之间的间隙d与捣固锤的厚度h（含摩擦板），d如果比h小的多，夹紧力就大，捣固锤摩擦板磨损就快。如果d比h大，捣固锤就不容易被抛弃。通过计算分析并经过试验论证，h-d的值在1～5 mm最好。

3　结　语

捣固焦系统改造后，弹性凸轮、捣固锤及导向轮的寿命均提高了1倍以上；通过改善操作，摩擦板的寿命由以前的3个月提高到5个月，保证了设备的稳定运行；煤饼成型时间由以前的8 min降低到7 min，从而保证了生产的顺利进行。年节约备件消耗约20万元，年降低生产损失100万元。

作者简介：刘世文，男，1984年生，2008年毕业于昆明理工大学机械工程及自动化专业。现为山钢股份济南分公司炼焦一车间工程师，从事设备管理工作。

收稿日期：2014-12-27

中图分类号：TQ520.5

文献标识码：B

文章编号：1004-4620（2015）06-0076-02