張永占，韓(hán)玉川，陳振國

(安陽鋼鐵股份有限公司)

摘　要：通過對幹熄焦旋轉密封閥的結(jié)構分析和原理說明，針對存在(zài)的問題(tí)提出合适的修複方法、材料(liào)和加工工藝，形成了一套完整的修複技(jì)術，實施後保障了設備運行。

關鍵詞：幹熄焦；密封閥修複；技術

0　前言

旋轉密封閥是幹熄焦排焦系統的重要組成部分，其位(wèi)置在幹熄爐(lú)底部焦炭出口的電磁振動(dòng)給料器下部，在驅動裝置的動力下帶動轉子按規定的方向旋轉，将焦炭連續排出，即能連續定量的(de)排料，又具有良好的(de)密封性和(hé)耐磨性(xìng)。可以有效控制幹熄爐(lú)内的(de)循環氣體和粉塵的外洩，穩定爐内氣壓。這種密閉的結構決定了旋轉密封(fēng)閥的修複(fú)難度，其難點主要在于轉子(zǐ)刃的堆焊加工和(hé)襯闆材料的選(xuǎn)擇上，通過研究，确立(lì)了(le)堆焊加工工藝，選取了合适的材料，滿足了(le)修複需要。

1　修複前出現的(de)問題

本次修複的旋轉密封閥型号為QJXZ75－2，轉子直徑為1 800 mm，轉子寬為(wéi)1 332 mm，轉速為2 r /min～6 r /min，環境溫度為(wéi)200 ℃左右，排(pái)焦(jiāo)能力為75 t /h。

修複前主要有以下問題: ( 1) 入料口軟連接螺(luó)栓缺失、軟連接老化(huà)、漏風漏料; ( 2) 葉片(piàn)局部磨損，部分損壞嚴重; ( 3) 殼體内部的襯闆部分生鏽、部分脫落; ( 4) 兩(liǎng)端面密(mì)封不同程度的(de)漏風; ( 5) 軸(zhóu)承及軸承(chéng)密封損壞，保持架(jià)脫(tuō)落，噪音大; ( 6) 各潤(rùn)滑油管及分配器堵塞，油脂無法順暢到達被潤滑部(bù)位;( 7) 台車車輪及軸承等部件部分缺失; ( 8) 外部防護欄杆(gǎn)局部缺失，需要重新(xīn)加裝、清洗、噴漆; ( 9) 殼體外(wài)部防腐材料脫落。

2　旋轉密封閥的結構(gòu)分析

根據(jù)從外到裡(lǐ)，從簡(jiǎn)單到複雜的原則(zé)，逐步解體旋轉密(mì)封閥。結合搜集到的材料，确定密封(fēng)閥結(jié)構有閥體(tǐ)、轉子(zǐ)、密封副、下料槽、機架、台車(chē)、驅動裝置和自動給(gěi)脂潤(rùn)滑裝置等及部分組成，其結構如圖1所示。

3　旋轉密封閥的工作原理

通過(guò)深入焦化生産現場和解體的機構分析，認為(wéi)旋轉密封閥在旋轉過程中，焦(jiāo)炭經各個隔倉由上至下均勻(yún)排出，為減少幹熄(xī)爐(lú)内氣體介質外漏，需控制轉子刃及機體(tǐ)内壁的間(jiān)隙，間隙越小，幹熄爐内氣體介質外漏量也就越小。轉(zhuǎn)子端(duān)面密封采用軟硬結合(hé)的密(mì)封(fēng)結構。密封副為一(yī)組銅(tóng)環，由彈簧壓緊(jǐn)并能自動補償間隙誤差，密封副之間由自動給脂(zhī)裝置定量給脂保證潤滑，最大限度的減小磨損。為防止粉塵進(jìn)入，在閥體兩側軸(zhóu)承箱内設計有(yǒu)氣體輔助密(mì)封，使幹熄爐内高溫含塵氣(qì)體不能進入軸承箱，改(gǎi)善了軸承和密封(fēng)環的(de)工作環境，能夠有(yǒu)效的防止軸承溫度升高，減少(shǎo)密封環磨損。保(bǎo)證端面密封(fēng)裝置正(zhèng)常(cháng)運(yùn)行。

為滿足連(lián)續密閉排焦功能，幹熄焦(jiāo)旋轉密封閥轉子内部為12 組葉片，轉子兩端支撐在(zài)閥體軸承箱内［1］。轉子驅動軸端(duān)與減速機相連，閥體上口内設調節刀，能有效防止卡料，閥體下口與下料槽相連，下料槽設有積(jī)窩，可存(cún)積焦炭，使焦炭在排(pái)除過程中形成料磨料，使落料盡量(liàng)不接觸機體，最大限度的減少磨損(sǔn)，以保護機體鋼結(jié)構。工作過程如圖2 所示。

閥體、轉(zhuǎn)子、下(xià)料槽和驅動裝置組裝成一體置于(yú)台車上，台(tái)車下設有(yǒu)四個輪(lún)子。

4　根據裝置結構和工作原理，确定修複材(cái)料

轉子刃口采用特種高(gāo)硬度、高耐(nài)磨、高(gāo)碳高釩高速(sù)工具鋼。( 釩含量一般在3%以上、碳含量在1.2%以上(shàng)、熱處(chù)理後具有很高耐磨性的高速鋼)轉子葉片表面、閥體内表(biǎo)面及下料槽内表面采用高耐磨襯闆。此種高(gāo)耐磨襯闆是在普通鋼闆或耐熱鋼闆、不鏽(xiù)鋼闆上堆焊形成以體積分數達到(dào)50%以上Cr7C3 碳化物為主(zhǔ)的合金耐磨層［2］，其密度≥3.6 g /cm³，洛氏硬度≥85 HＲC，壓強度≥850 MPa，斷(duàn)裂韌性KIC ≥4.8 MPa . m1/2，抗彎強度≥290 MPa，導熱系數為20 W/m.K; 熱膨脹系數為7.2×10^－6 m/m.K。

密封閥入料口采用高(gāo)鉻鑄鐵，是含鉻量在12%～28%之(zhī)間的鉻系白口鑄鐵，由于鉻的大量加(jiā)入使得白口鐵中的M3C 型碳化物變成M7C3 型碳化物。這種合(hé)金(jīn)碳(tàn)化物很硬，賦予了(le)高鉻鑄鐵良好的(de)耐磨性。另一方面(miàn)，在凝固過程中M7C3 型碳化物呈杆狀(zhuàng)孤(gū)立分布(bù)，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，碳的質量分數(shù)達C = 0.9%～1.45%，Mn = 11%～14%，是抵抗強沖(chòng)擊、大壓力物料磨損等耐磨材料中的最佳選擇，具有其它耐磨材料無法比拟的加工硬化特性。

在較大沖擊或較大接觸應力的?用下，高錳鋼闆表(biǎo)層産(chǎn)生加工硬化，表面硬度由(yóu)HB200 迅速提升到HB500 以上，從而産生高耐磨的表面層，而鋼闆(pǎn)内層奧(ào)氏體仍保(bǎo)持良好的沖擊韌性(xìng)，是作為密封副部位的最佳材料。

密封環為鑄(zhù)造(zào)錫青銅。是以(yǐ)錫為主要合金元素的青(qīng)銅。含錫量(liàng)一般在3%～ 14%之間，有時還添加(jiā)磷、鉛、鋅(xīn)等元素。磷是(shì)良好的脫氧劑，還能改善流動性(xìng)和耐磨性。錫青銅中加鉛可改善可切(qiē)削性和耐磨性，加鋅可改善鑄造(zào)性(xìng)能。這種合金具有較高的(de)力學性能、減磨性能和耐蝕性，易切削加工，釺焊和(hé)焊接性能(néng)好，收縮系數小，無磁性。是密封(fēng)環的(de)首選材料。

閥門主體采用低碳合金結構鋼。具有較高的抗拉強度和屈(qū)強，适合做閥門基材。

5　制定完善的修(xiū)複方案

5.1 人員配置

由于該修複(fú)項目技術(shù)難度高，材(cái)料應用複雜，加工安(ān)裝調(diào)整精度高，過程跟蹤及現場協(xié)調相當重要，故設置兩名(míng)工程師以上專業技術(shù)人員為項目負責人，牽(qiān)頭組建修複隊伍( 含兩名(míng)經驗豐富(fù)的裝配鉗工) ，全權(quán)負責該(gāi)修複項目的實施。

5.2 設備配置

埋弧焊( 用于簡單磨損面的(de)堆焊) ; 大型數控龍門(mén)銑［3］、數控镗床、6.3 m 立式車床( 用于堆焊後的機械加工) ; 空氣壓縮機(jī)( 用于壓力試驗) ; 自動給脂泵( 用于壓力試驗時潤滑(huá)脂(zhī)的充分供應) ; 動(dòng)力傳動裝置( 用于(yú)修複後檢驗各(gè)項參數) 。輔助工器具( 用于拆解閥體及回裝) 。

5.3 工裝準(zhǔn)備

閥體進料口試驗盲闆及接口裝置; 閥體左(zuǒ)右密閉腔試驗法蘭及連接裝置; 移動式自動給脂泵裝置;1: 1 動力傳動裝置; 閥(fá)體拆解所(suǒ)必須的工具。

5.4 修複過程

( 1) 旋轉密封閥進入修複現場(chǎng)後，首先對閥體所有部位及拆(chāi)解過程進行全程方位拍照、存檔，以确保備件整體的完整性，發現問題(tí)能夠及時溯源，便于查(chá)找原因。

( 2) 閥體拆解前首先打開兩端密封腔觀察孔，看(kàn)密封環及壓緊彈簧處是否幹淨整(zhěng)潔，若幹淨整(zhěng)潔證(zhèng)明密封環密封完好，閥(fá)體内部灰塵沒有進入密封腔。修複相對簡單，若有明顯浮(fú)灰，證明密封環已失效，修複難度(dù)較大。根據(jù)觀察情況(kuàng)确定是否更換(huàn)密封環，并做好觀察記錄。

( 3) 安排(pái)專人(rén)拆解閥體(tǐ)，除鏽、清灰、打磨、使設備恢複本(běn)色，拆解過程注意零(líng)部件的标示及松緊程度的掌握，以便修複後回裝時提高效率。

( 4) 檢(jiǎn)查更換(huàn)入口處軟連接，若軟連接失效，更(gèng)換新的軟連接。

( 5) 對葉片磨(mó)損部位進(jìn)行堆焊處理，堆焊完(wán)成後，所有葉片在立式車床上整體加工，保證葉片與閥體之(zhī)間的間隙(xì)滿足要求(qiú)。

( 6) 對(duì)所有襯(chèn)闆進行檢查，能修複的堆焊修(xiū)磨，不能修複的測繪(huì)制作，更換(huàn)新的。

( 7) 對各處密封面進行(háng)檢查(chá)，能修複則修複，不(bú)能修複換新。

( 8) 對各潤滑密封油路及分配器進行疏通清理，保證潤(rùn)滑充分，必要時更換油(yóu)路分配器。

( 9) 對各(gè)軸承及軸承密封進行檢查清(qīng)洗(xǐ)，必要時(shí)更新，确保正常使用。

( 10) 對台車本(běn)體和(hé)閥體本體(tǐ)進行适用性(xìng)和安(ān)全性檢查，确保安全可靠。恢複損壞的欄杆防護。

( 11) 對入料口及密封腔進行試壓。

( 12) 用戶初(chū)步驗收，提出整改意見。

( 13) 對用戶提(tí)出的問題進行整改(gǎi)。

( 14) 最終進行各項壓力試驗，整理(lǐ)修複過程及參數。

( 15) 刷漆，出(chū)廠( 附相關技術文件) 。

( 16) 技術文件歸檔，工裝器具封存以備再次使用。

6　修複标準(zhǔn)确定并通過(guò)驗收

整(zhěng)體靜态密封試驗: 氣壓為11 000 Pa，靜置30 min，用肥皂水塗在要檢查的法(fǎ)蘭、閥體等(děng)部位，确認無(wú)洩漏。

入口試驗: 轉子内通入5 500 Pa 的壓縮空氣，空氣流量小于1 000 m³ /h ～1 600 m³ /h。

兩側密封腔試(shì)驗: 兩側(cè)密封腔内通入10 000 Pa的壓縮空氣，轉子按要求勻速(sù)轉動，自動給脂裝(zhuāng)置(zhì)正(zhèng)常工(gōng)作，氣腔内壓力波動小于2 000 Pa，空氣流量為120 m3 /h ～200 m³ /h。

按此驗收标準，對修複好的旋轉密封(fēng)閥(fá)進行驗收，參數見表1。

7　結語

通過本次旋轉密封閥修複技術研究，相關專業技術人員了解(jiě)了75 t 級旋轉(zhuǎn)密封(fēng)閥的損壞特點和規律，掌握了完整的修複技術，并取得了良好的效果，為公司幹熄焦設(shè)備(bèi)的平穩運轉提供了技術保障。

8 參考文獻

［1］ 闌文友．冶金機械安裝［M］．北京: 冶(yě)金工業出(chū)版社，1997: 200．

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

［3］ 王愛(ài)玲．機床數控技術［M］．北(běi)京: 高(gāo)等教育出版社，2009: 73－74．

來源(yuán)：《河南冶金》

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