由于转炉生产配套设施为20世纪70年代设计建设,从主厂房以及现有配套设施现状考虑,转炉扩容的基本前提是利用现有倾动机构,即在利用现有倾动机构条件下优化炉型以最大限度地改善炉容比,充分考虑行车起重最大能力,对转炉本体结构进行设计改造。
1 转炉炉型设计改造
转炉炉容比优化的设计改造是以设备基础不动和倾动系统利旧为前提原则,因此提高和改善炉容比的主要途径是保证托圈有足够强度的条件下,尽可能的扩大托圈的内径,同时达到保证炉壳规范间隙的设计要求,扩大转炉炉壳的直径。在综合考虑了转炉基础承载和不变、托圈增大的最大可能、倾动机构能力、出钢口角度、水冷炉口形式、转炉炉衬的砌筑、炉役后期耐材侵蚀等因素后,设计对转炉炉型技术参数、倾动力矩、最佳耳轴位置进行了优化计算。
2 托圈设计改造
由于转炉炉容比改善的设计改造炉壳直径加大,因此托圈也要相应增大;设计将原分离组合焊接式托圈改为整体焊接式托圈,适当减小托圈与炉壳间隙为75mm(原间隙为90mm),在保证托圈截面宽度750mm不变的情况下,适当增大截面的高度,由原尺寸1650 mm增大到1800mm,从而提高托圈强度和刚度,满足安全生产要求。
3 耳轴轴承和轴承座的设计改造
由于转炉炉容比改善后炉容增大,转炉倾动力矩增大,同时转炉本体静载荷也增大,因此耳轴承载也相应增大,经设计计算耳轴直径也相应增大,由原 800mm增大到 850mm,轴承选用轴承内径也增大50mm;同时轴承座也进行相应改造。因原轴承座底座在使用中就发生较大变形,同时由于改造后承载增大。因此轴承座底座也作增大强度和刚度的设计改造。
4 转炉支承系统的设计改造
原转炉支承系统采用的设计为斜面卡板把持器连接形式。这种连接方式的特点是:在炉体中部与托圈的上下设有三组卡板把持器将托圈卡在中间,使炉体与托圈保持相对的位置关系。
这种结构在安装斜板时应使每两块斜垫板紧密接触,实际上要保证每组斜垫板都紧密接触必然造成有的斜垫板安装特别紧,这样就引起炉壳的附加载荷,且这一附加载荷的大小与斜垫板的倾角的大小成正比。这种附加载荷加大了炉壳的变形,使炉壳的变形在局部过大。由于炉容比改善设计托圈内径直径增大有限,为了保证炉壳外径尽可能增大,必需适当减小托圈与炉壳间隙,必需考虑炉壳尽可能受热后尽可能均匀自由地膨胀,因此连接形式设计改造更改为在炉体圆周方向间隔120 度布置的三点支承形式。由托圈上一个球面带销活节螺栓与炉壳上部支承法兰中间有一个双球面两垫片,四波纹形式蝶片弹簧垫片支承的连接装置,从而使炉壳受热后自由地膨胀,保证了炉体与托圈在±360°倾动中,实现可靠连接,同时能有效地缓解炉体和托圈热膨胀产生的变形及转动时产生的应力。设计选择这种连接形式,由于炉壳上部增加较大的支承法兰,同时三点球面支承装置重心较与原斜面卡板夹持器支承装置相对于托圈中心的重心有提高,有利于减小转炉的操作时最大倾动力拒,提高原倾动系统利旧安全运行的可靠性。
5 炉裙的结构形式的设计改造
炉裙的结构形式目前转炉设计基本采用水冷炉冒结构形式。采用水冷炉冒式可降低炉壳上部的温度,减少炉壳上部的粘结物,并可以提高炉壳上部的刚性,减少炉壳上部变形,改善炉壳上部的应力状态,延长炉体和内部炉衬的使用寿命。但必需增大转炉的供水量。由于现有水处理系统的设计能力的限制,难以满足要求,而水冷效果的不良,将影响水冷炉裙的使用效果,同时使水冷炉裙产生应力裂纹漏水,影响安全生产。另外采用水冷炉裙较原设计钢板焊接式炉裙重量大大减小,势必增大转炉操作时最大倾动力矩,不利于转炉炉容比参数的设计增大。为此在设计中采用球墨铸铁板式炉裙,即可提高炉壳上部的冷却效果,又可以减少炉口粘结物,有利于粘结物清除。同时由于采用球墨铸铁板炉裙,因铸铁板厚度增大,较原炉裙重量增大,相应减小炉体重心相对托圈中心的位置,从而减少转炉操作时最大倾动力拒,有利于转炉炉容比参数的设计增大。
6 水冷炉口结构形式的设计改造
采用钢板焊接式箱式水冷炉口,按炉型要求适当增大水冷炉口尺寸,同时适当增大水量,这样提高水冷炉口冷却强度,改善降低炉口温度,减少炉口的粘结物,提高炉口的刚性,减小炉口的变形,改善炉口应力状态,延长炉口和内部炉衬的使用寿命,提高炉壳使用寿命。由于水冷炉口尺寸增大,水冷炉口的重量也相应增大,相应减小炉体重心相对托圈中心的位置,有利于减小转炉操作时的最大倾动力拒。
7 转炉水冷炉口旋转及底吹系统的设计改造
原50t转炉底吹系统采用布置转炉传动耳轴侧,为非旋转接头形式;由于炉壳间隙变小,由原90mm改为70mm,底吹配管如果还是利用传动耳轴侧托圈与炉壳之间布置,会造成炉壳间隙过小,由于炉壳的受热变形,必然影响安全生产。
若采用旋转接头形式,必须在传动侧耳轴上加工底吹管路,由于传动侧耳轴较长,加工难度大,制造成本增大。为此在改造设计中,将底吹系统改为非传动侧,将原设计的水冷炉口水冷两路旋转接头改为有水冷两路和六路气路的旋转接头 形式。