張永占，韓玉川，陳振國

(安陽鋼鐵股份有限公司)

摘　要：通過對(duì)干熄焦旋轉(zhuǎn)密封閥的結(jié)構(gòu)分析和原理說明，針對(duì)存在的問題提出合適的修復(fù)方法、材料和加工工藝，形成了一套完整的修復(fù)技術(shù)，實(shí)施后保障了設(shè)備運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：干熄焦；密封閥修復(fù)；技術(shù)

0　前言

旋轉(zhuǎn)密封閥是干熄焦排焦系統(tǒng)的重要組成部分，其位置在干熄爐底部焦炭出口的電磁振動(dòng)給料器下部，在驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力下帶動(dòng)轉(zhuǎn)子按規(guī)定的方向旋轉(zhuǎn)，將焦炭連續(xù)排出，即能連續(xù)定量的排料，又具有良好的密封性和耐磨性。可以有效控制干熄爐內(nèi)的循環(huán)氣體和粉塵的外泄，穩(wěn)定爐內(nèi)氣壓。這種密閉的結(jié)構(gòu)決定了旋轉(zhuǎn)密封閥的修復(fù)難度，其難點(diǎn)主要在于轉(zhuǎn)子刃的堆焊加工和襯板材料的選擇上，通過研究，確立了堆焊加工工藝，選取了合適的材料，滿足了修復(fù)需要。

1　修復(fù)前出現(xiàn)的問題

本次修復(fù)的旋轉(zhuǎn)密封閥型號(hào)為QJXZ75－2，轉(zhuǎn)子直徑為1 800 mm，轉(zhuǎn)子寬為1 332 mm，轉(zhuǎn)速為2 r /min～6 r /min，環(huán)境溫度為200 ℃左右，排焦能力為75 t /h。

修復(fù)前主要有以下問題: ( 1) 入料口軟連接螺栓缺失、軟連接老化、漏風(fēng)漏料; ( 2) 葉片局部磨損，部分損壞嚴(yán)重; ( 3) 殼體內(nèi)部的襯板部分生銹、部分脫落; ( 4) 兩端面密封不同程度的漏風(fēng); ( 5) 軸承及軸承密封損壞，保持架脫落，噪音大; ( 6) 各潤(rùn)滑油管及分配器堵塞，油脂無法順暢到達(dá)被潤(rùn)滑部位;( 7) 臺(tái)車車輪及軸承等部件部分缺失; ( 8) 外部防護(hù)欄桿局部缺失，需要重新加裝、清洗、噴漆; ( 9) 殼體外部防腐材料脫落。

2　旋轉(zhuǎn)密封閥的結(jié)構(gòu)分析

根據(jù)從外到里，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的原則，逐步解體旋轉(zhuǎn)密封閥。結(jié)合搜集到的材料，確定密封閥結(jié)構(gòu)有閥體、轉(zhuǎn)子、密封副、下料槽、機(jī)架、臺(tái)車、驅(qū)動(dòng)裝置和自動(dòng)給脂潤(rùn)滑裝置等及部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3　旋轉(zhuǎn)密封閥的工作原理

通過深入焦化生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和解體的機(jī)構(gòu)分析，認(rèn)為旋轉(zhuǎn)密封閥在旋轉(zhuǎn)過程中，焦炭經(jīng)各個(gè)隔倉由上至下均勻排出，為減少干熄爐內(nèi)氣體介質(zhì)外漏，需控制轉(zhuǎn)子刃及機(jī)體內(nèi)壁的間隙，間隙越小，干熄爐內(nèi)氣體介質(zhì)外漏量也就越小。轉(zhuǎn)子端面密封采用軟硬結(jié)合的密封結(jié)構(gòu)。密封副為一組銅環(huán)，由彈簧壓緊并能自動(dòng)補(bǔ)償間隙誤差，密封副之間由自動(dòng)給脂裝置定量給脂保證潤(rùn)滑，限度的減小磨損。為防止粉塵進(jìn)入，在閥體兩側(cè)軸承箱內(nèi)設(shè)計(jì)有氣體輔助密封，使干熄爐內(nèi)高溫含塵氣體不能進(jìn)入軸承箱，改善了軸承和密封環(huán)的工作環(huán)境，能夠有效的防止軸承溫度升高，減少密封環(huán)磨損。保證端面密封裝置正常運(yùn)行。

為滿足連續(xù)密閉排焦功能，干熄焦旋轉(zhuǎn)密封閥轉(zhuǎn)子內(nèi)部為12 組葉片，轉(zhuǎn)子兩端支撐在閥體軸承箱內(nèi)［1］。轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)軸端與減速機(jī)相連，閥體上口內(nèi)設(shè)調(diào)節(jié)刀，能有效防止卡料，閥體下口與下料槽相連，下料槽設(shè)有積窩，可存積焦炭，使焦炭在排除過程中形成料磨料，使落料盡量不接觸機(jī)體，限度的減少磨損，以保護(hù)機(jī)體鋼結(jié)構(gòu)。工作過程如圖2 所示。

閥體、轉(zhuǎn)子、下料槽和驅(qū)動(dòng)裝置組裝成一體置于臺(tái)車上，臺(tái)車下設(shè)有四個(gè)輪子。

4　根據(jù)裝置結(jié)構(gòu)和工作原理，確定修復(fù)材料

轉(zhuǎn)子刃口采用特種高硬度、高耐磨、高碳高釩高速工具鋼。( 釩含量一般在3%以上、碳含量在1.2%以上、熱處理后具有很高耐磨性的高速鋼)轉(zhuǎn)子葉片表面、閥體內(nèi)表面及下料槽內(nèi)表面采用高耐磨襯板。此種高耐磨襯板是在普通鋼板或耐熱鋼板、不銹鋼板上堆焊形成以體積分?jǐn)?shù)達(dá)到50%以上Cr7C3 碳化物為主的合金耐磨層［2］，其密度≥3.6 g /cm³，洛氏硬度≥85 HＲC，壓強(qiáng)度≥850 MPa，斷裂韌性KIC ≥4.8 MPa . m1/2，抗彎強(qiáng)度≥290 MPa，導(dǎo)熱系數(shù)為20 W/m.K; 熱膨脹系數(shù)為7.2×10^－6 m/m.K。

密封閥入料口采用高鉻鑄鐵，是含鉻量在12%～28%之間的鉻系白口鑄鐵，由于鉻的大量加入使得白口鐵中的M3C 型碳化物變成M7C3 型碳化物。這種合金碳化物很硬，賦予了高鉻鑄鐵良好的耐磨性。另一方面，在凝固過程中M7C3 型碳化物呈桿狀孤立分布，使得高鉻鑄鐵的韌性有了一定程度的改善。

密封副部位為高錳耐磨鋼。其含碳量高，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)C = 0.9%～1.45%，Mn = 11%～14%，是抵抗強(qiáng)沖擊、大壓力物料磨損等耐磨材料中的佳選擇，具有其它耐磨材料無法比擬的加工硬化特性。

在較大沖擊或較大接觸應(yīng)力的?用下，高錳鋼板表層產(chǎn)生加工硬化，表面硬度由HB200 迅速提升到HB500 以上，從而產(chǎn)生高耐磨的表面層，而鋼板內(nèi)層奧氏體仍保持良好的沖擊韌性，是作為密封副部位的佳材料。

密封環(huán)為鑄造錫青銅。是以錫為主要合金元素的青銅。含錫量一般在3%～ 14%之間，有時(shí)還添加磷、鉛、鋅等元素。磷是良好的脫氧劑，還能改善流動(dòng)性和耐磨性。錫青銅中加鉛可改善可切削性和耐磨性，加鋅可改善鑄造性能。這種合金具有較高的力學(xué)性能、減磨性能和耐蝕性，易切削加工，釬焊和焊接性能好，收縮系數(shù)小，無磁性。是密封環(huán)的首選材料。

閥門主體采用低碳合金結(jié)構(gòu)鋼。具有較高的抗拉強(qiáng)度和屈強(qiáng)，適合做閥門基材。

5　制定完善的修復(fù)方案

5.1 人員配置

由于該修復(fù)項(xiàng)目技術(shù)難度高，材料應(yīng)用復(fù)雜，加工安裝調(diào)整精度高，過程跟蹤及現(xiàn)場(chǎng)協(xié)調(diào)相當(dāng)重要，故設(shè)置兩名工程師以上專業(yè)技術(shù)人員為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，牽頭組建修復(fù)隊(duì)伍( 含兩名經(jīng)驗(yàn)豐富的裝配鉗工) ，全權(quán)負(fù)責(zé)該修復(fù)項(xiàng)目的實(shí)施。

5.2 設(shè)備配置

埋弧焊( 用于簡(jiǎn)單磨損面的堆焊) ; 大型數(shù)控龍門銑［3］、數(shù)控鏜床、6.3 m 立式車床( 用于堆焊后的機(jī)械加工) ; 空氣壓縮機(jī)( 用于壓力試驗(yàn)) ; 自動(dòng)給脂泵( 用于壓力試驗(yàn)時(shí)潤(rùn)滑脂的充分供應(yīng)) ; 動(dòng)力傳動(dòng)裝置( 用于修復(fù)后檢驗(yàn)各項(xiàng)參數(shù)) 。輔助工器具( 用于拆解閥體及回裝) 。

5.3 工裝準(zhǔn)備

閥體進(jìn)料口試驗(yàn)盲板及接口裝置; 閥體左右密閉腔試驗(yàn)法蘭及連接裝置; 移動(dòng)式自動(dòng)給脂泵裝置;1: 1 動(dòng)力傳動(dòng)裝置; 閥體拆解所必須的工具。

5.4 修復(fù)過程

( 1) 旋轉(zhuǎn)密封閥進(jìn)入修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)后，首先對(duì)閥體所有部位及拆解過程進(jìn)行全程方位拍照、存檔，以確保備件整體的完整性，發(fā)現(xiàn)問題能夠及時(shí)溯源，便于查找原因。

( 2) 閥體拆解前首先打開兩端密封腔觀察孔，看密封環(huán)及壓緊彈簧處是否干凈整潔，若干凈整潔證明密封環(huán)密封完好，閥體內(nèi)部灰塵沒有進(jìn)入密封腔。修復(fù)相對(duì)簡(jiǎn)單，若有明顯浮灰，證明密封環(huán)已失效，修復(fù)難度較大。根據(jù)觀察情況確定是否更換密封環(huán)，并做好觀察記錄。

( 3) 安排專人拆解閥體，除銹、清灰、打磨、使設(shè)備恢復(fù)本色，拆解過程注意零部件的標(biāo)示及松緊程度的掌握，以便修復(fù)后回裝時(shí)提高效率。

( 4) 檢查更換入口處軟連接，若軟連接失效，更換新的軟連接。

( 5) 對(duì)葉片磨損部位進(jìn)行堆焊處理，堆焊完成后，所有葉片在立式車床上整體加工，保證葉片與閥體之間的間隙滿足要求。

( 6) 對(duì)所有襯板進(jìn)行檢查，能修復(fù)的堆焊修磨，不能修復(fù)的測(cè)繪制作，更換新的。

( 7) 對(duì)各處密封面進(jìn)行檢查，能修復(fù)則修復(fù)，不能修復(fù)換新。

( 8) 對(duì)各潤(rùn)滑密封油路及分配器進(jìn)行疏通清理，保證潤(rùn)滑充分，必要時(shí)更換油路分配器。

( 9) 對(duì)各軸承及軸承密封進(jìn)行檢查清洗，必要時(shí)更新，確保正常使用。

( 10) 對(duì)臺(tái)車本體和閥體本體進(jìn)行適用性和安全性檢查，確保安全可靠?；謴?fù)損壞的欄桿防護(hù)。

( 11) 對(duì)入料口及密封腔進(jìn)行試壓。

( 12) 用戶初步驗(yàn)收，提出整改意見。

( 13) 對(duì)用戶提出的問題進(jìn)行整改。

( 14) 進(jìn)行各項(xiàng)壓力試驗(yàn)，整理修復(fù)過程及參數(shù)。

( 15) 刷漆，出廠( 附相關(guān)技術(shù)文件) 。

( 16) 技術(shù)文件歸檔，工裝器具封存以備再次使用。

6　修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)確定并通過驗(yàn)收

整體靜態(tài)密封試驗(yàn): 氣壓為11 000 Pa，靜置30 min，用肥皂水涂在要檢查的法蘭、閥體等部位，確認(rèn)無泄漏。

入口試驗(yàn): 轉(zhuǎn)子內(nèi)通入5 500 Pa 的壓縮空氣，空氣流量小于1 000 m³ /h ～1 600 m³ /h。

兩側(cè)密封腔試驗(yàn): 兩側(cè)密封腔內(nèi)通入10 000 Pa的壓縮空氣，轉(zhuǎn)子按要求勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)給脂裝置正常工作，氣腔內(nèi)壓力波動(dòng)小于2 000 Pa，空氣流量為120 m3 /h ～200 m³ /h。

按此驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)修復(fù)好的旋轉(zhuǎn)密封閥進(jìn)行驗(yàn)收，參數(shù)見表1。

7　結(jié)語

通過本次旋轉(zhuǎn)密封閥修復(fù)技術(shù)研究，相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員了解了75 t 級(jí)旋轉(zhuǎn)密封閥的損壞特點(diǎn)和規(guī)律，掌握了完整的修復(fù)技術(shù)，并取得了良好的效果，為公司干熄焦設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)提供了技術(shù)保障。

8 參考文獻(xiàn)

［1］ 闌文友．冶金機(jī)械安裝［M］．北京: 冶金工業(yè)出版社，1997: 200．

［2］ 濮良貴．機(jī)械設(shè)計(jì)［M］．北京: 高等教育出版社，2004: 98－100．

［3］ 王愛玲．機(jī)床數(shù)控技術(shù)［M］．北京: 高等教育出版社，2009: 73－74．

來源：《河南冶金》

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