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1、步进梁式加热炉水封槽及其刮渣机构优化改造摘要：针对步进梁式加热炉水封槽及其刮渣机构存在的问题进行分析并进行优 化改造，从而达到适应生产需求，降低设备故障，提高生产效率的目的。关键词：水封槽及其刮渣机构；工况条件；选材及结构优化改造；效果；效益0 概述安钢第二炼轧厂有两条轧线，其中炉卷生产线上配有两座步进梁式加热炉，热连轧生产 线上配有三座步进梁式加热炉。每座步进梁式加热炉的炉底都有配套的水封槽及其刮渣机构水封槽及其刮渣机构位于活动水梁正下方的炉底钢结构下面。其作用主要有两个：一是 用于密封从活动立柱与炉底开孔处窜出的炉火，二是随时收集并清除从炉底开口部位掉落的 氧化铁皮。1 改前状况安钢第二炼
2、轧厂自2005年9 月炉卷生产线投产、2007年6 月热连轧生产线投产以来， 这五座加热炉的水封槽就频繁地发生故障。比如：（1）水封槽严重漏水，无法封堵活动立 柱与炉底开孔处的炉火，被迫停炉检修；（2）刮渣机构频繁发生变形、脱落现象，导致水 封槽往外溢水且起不到自动清除从炉底开口部位掉落的氧化铁皮的作用而被迫停炉检修； （3）炉底频繁发生透红现象，严重威胁着加热炉的安全稳定运行。究其原因，均是由于水封槽原设计存在不合理因素所致，详情如下：1.1 水封槽选材不合理主要表现在制作水封槽槽体、大箱体、小箱体用的都是普通碳素钢板，不适合现场的工 况条件（水封槽长期浸泡在受高温辐射的浊环水中，极易发生锈
3、蚀）而且钢板太薄，加之大 型渣块的挤压、剐蹭，频繁发生槽体、大箱体、小箱体开裂、变形、锈蚀穿孔，导致水封槽 严重漏水，无法密封活动立柱与炉底开孔处的炉火而被迫停炉检修。另外，制作小箱体密封 罩的钢板太薄，密封罩在运行过程中经常发生扭曲、变形，导致其与刮渣机构干涉而被迫停 炉检修。1.2 水封槽槽体结构设计不合理主要表现在贯穿整根水封槽槽体的纵向焊缝设置太多且焊缝位置设置不合理，槽体底部 不仅设有五道贯通水封槽全长的纵向焊缝，还有无数条横向焊缝。对水封槽来说，焊缝是耐 腐蚀最薄弱的部位，加之水封槽长期受浊环水的侵蚀及高温辐射，以及大型渣块的挤压、刮 蹭，造成焊缝处频繁被锈蚀穿孔而往外喷水。由于纵
4、向焊缝均设置在槽体的棱角处，一旦漏 水，在线带水处理困难重重而且难以根治。另外，碳结角钢 Q235 50*5 的刚度太弱，槽体在 使用过程中易变形，导致槽体与刮渣机构以及附近的汽化冷却系统管道干涉而被迫停炉检修1.3 刮渣机构与炉底钢结构的连接方式不合理在水封槽运行过程中，刮渣机构承受大型渣块及氧化铁皮的阻力，经常发生刮渣机构整 体脱落并掉入槽体之中的设备事故。导致槽体往外溢水且无法自动清除落入槽体以及大小箱 体之间的氧化铁皮。1.4 刮渣板与刮渣机构的连接方式不合理，刮渣板结构设计不太合理原设计中，刮渣板与刮渣机构之间仅靠四条M14的螺栓连接，螺栓易松动、脱落、断裂, 从而导致在生产过程中，
5、刮渣板频繁脱落，起不到刮渣的效果。另外，刮渣板选材太薄，在 生产过程中，刮渣板频繁发生变形现象，造成刮渣效果不理想。由于水封槽内及其附近温度 太高，不停炉降温，人无法进入水封槽进行检修。刮渣板变形、脱落后，氧化铁皮无法及时 清除，就会越积越多，凝结成块状，最终导致刮渣机构变形、脱落。1.5 水封槽放水管路及放水阀门位置设计不合理原设计中水封槽放水系统只有在总管上装有一道阀门，导致水封槽在检修时不能单根放 水，必须将同一座加热炉所有水封槽内的水全部放掉才能开始施工，这不仅造成水资源不必 要的大量浪费，而且给水封槽的检修以及日常维修带来极大的不便。另外，由于水封槽放水 阀门设置位置太高，每次检修水
6、封槽，施工人员都得爬上没有任何防护措施的五米多高的高 空去开、关阀门，既不方便又非常危险。1.6 水封槽注水管路及注水阀设计不合理原设计中水封槽注水系统只有在总管上装有一道阀门，同一座步进梁式加热炉所有的水 封槽必须同时注水或者同时停止注水，给水封槽的定修以及日常维修带来极大的不便。2 改进原理及用途针对原设计中存在的上述问题，对水封槽及其刮渣机构的材质、结构进行了如下优化改 造：2.1 材质优化改造针对水封槽选材不合理的问题，将原设计中制作水封槽槽体、大箱体、小箱体的5mm 厚的普碳钢板改为8mm厚的耐候钢板，从而提高其耐腐蚀性能和抗挤压、剐蹭的性能，延 长其使用寿命。另外，针对水封槽小箱体
7、密封罩频繁发生严重变形的问题，将制作小箱体密 封罩的不锈钢板从原设计当中的3mm厚改为8mm厚。2.2 结构优化改造针对水封槽槽体结构设计不合理的问题，选择每个活动立柱的中心线作为水封槽槽体的 断开界面，将槽体分割成若干段。采用机器折弯的方式用整块的耐候钢板弯折制作每段槽体， 用折出来的折角取代槽体棱角焊缝和槽体上边缘的加强筋，从而避免了因焊缝太多太长造成 的焊缝锈蚀迅速，频繁开裂的难题，这不仅提高了整个槽体的耐腐蚀性能，大大降低了现场 焊接的工作量，同时也大大提高了槽体的刚度，避免了槽体变形。从而彻底解决了长期以来 一直困扰我厂的水封槽槽体、大箱体、小箱体频繁发生严重漏水、变形等难于处理的技
8、术难 题。2.3 刮渣机构固定方式优化改造针对刮渣机构与炉底钢结构的连接方式不合理的问题，在每一套刮渣机构与炉底钢结构 的连接处均增设四套加强筋，从而增大其连接的牢固性。2.4 刮渣板连接方式优化改造针对刮渣板与刮渣机构的连接方式不合理的问题，将原设计中每一片刮渣板与刮渣机构 均采用四个螺栓进行连接的方式全部改为满焊焊接。彻底解决了设备运行过程中，刮渣板易 脱落的问题。2.5 刮渣板结构优化改造针对刮渣板结构设计不合理的问题，我们对刮渣板的结构进行重新设计，并将制作刮渣板的不锈钢板的厚度由原设计中的5mm增加到10mm。2.6 水封槽放水系统优化改造针对水封槽放水管路及放水阀门设计不合理的问题
9、，在每根水封槽侧邦的下面开孔，焊 接管道和弯头并加装放水阀门，将原设计中的同一座步进梁式加热炉所有的水封槽必须同时 放水改为可以同时放水，亦可以单独放水的方式，不仅为水封槽的日常检修、维护提供了便 利，缩短了水封槽的检修时间，而且避免了水封槽检修时水资源不必要的大量浪费。从而满 足在不降炉温的情况下即可检修水封槽的目的，同时还彻底避免了高空开、关放水阀带来的 安全隐患。2.7 水封槽上水系统优化改造针对水封槽注水管路及注水阀门设计不合理的问题，我们将水封槽注水系统总管从加热 炉装钢侧移至狗洞上面的平台上方，并在每一根水封槽上方加装一个注水阀。其目的，一是 在定修或者日常维修期间，可以关掉单根水
10、封槽的注水阀门，同时打开该根水封槽的放水阀 门，实现不降炉温即可检修水封槽的目的；而且点检及维修人员随时都可以站在平台上开关 阀门、观察水封槽内的水位，大大降低了点检人员及维修人员的安全隐患。3 优化改造后的效果2015年5月份2019年1月份，该项目已分别在我单位的四座加热炉上实施，对水封 槽及其刮渣机构进行了整体更换，其运行状况一直很好，再未发生过因水封槽及其刮渣机构 故障而被迫停炉检修的设备事故。安钢第二炼轧厂步进梁式加热炉水封槽及其刮渣机构优化改造项目的实施，不仅大大降 低了维修工人的劳动强度及外委维修费用，降低能耗，节约了水资源，确保了步进梁式加热 炉的安全稳定运行以及两条轧线生产线的顺行，而且大大降低了维修工人在检修过程中的安 全隐患。作者简介：姓名：郑淼出生日期：1968年11月15日性别：女职称：机械高级工程师学历：本科主要研究方向：机械由匕箱：手机： 1813728xxxx
