张永占，韩玉川，陈振国
(安阳钢铁股份有限公司)
摘 要：通过对干熄焦旋转密封阀的结构分析和原理说明，针对存在的问题提出合适的修复方法、材料和加工工艺，形成了一套完整的修复技术，实施后保障了设备运行。
关键词：干熄焦；密封阀修复；技术
0 前言
旋转密封阀是干熄焦排焦系统的重要组成部分，其位置在干熄炉底部焦炭出口的电磁振动给料器下部，在驱动装置的动力下带动转子按规定的方向旋转，将焦炭连续排出，即能连续定量的排料，又具有良好的密封性和耐磨性。可以有效控制干熄炉内的循环气体和粉尘的外泄，稳定炉内气压。这种密闭的结构决定了旋转密封阀的修复难度，其难点主要在于转子刃的堆焊加工和衬板材料的选择上，通过研究，确立了堆焊加工工艺，选取了合适的材料，满足了修复需要。
1 修复前出现的问题
本次修复的旋转密封阀型号为QJXZ75－2，转子直径为1 800 mm，转子宽为1 332 mm，转速为2 r /min～6 r /min，环境温度为200 ℃左右，排焦能力为75 t /h。
修复前主要有以下问题: ( 1) 入料口软连接螺栓缺失、软连接老化、漏风漏料; ( 2) 叶片局部磨损，部分损坏严重; ( 3) 壳体内部的衬板部分生锈、部分脱落; ( 4) 两端面密封不同程度的漏风; ( 5) 轴承及轴承密封损坏，保持架脱落，噪音大; ( 6) 各润滑油管及分配器堵塞，油脂无法顺畅到达被润滑部位;( 7) 台车车轮及轴承等部件部分缺失; ( 8) 外部防护栏杆局部缺失，需要重新加装、清洗、喷漆; ( 9) 壳体外部防腐材料脱落。
2 旋转密封阀的结构分析
根据从外到里，从简单到复杂的原则，逐步解体旋转密封阀。结合搜集到的材料，确定密封阀结构有阀体、转子、密封副、下料槽、机架、台车、驱动装置和自动给脂润滑装置等及部分组成，其结构如图1所示。
3 旋转密封阀的工作原理
通过深入焦化生产现场和解体的机构分析，认为旋转密封阀在旋转过程中，焦炭经各个隔仓由上至下均匀排出，为减少干熄炉内气体介质外漏，需控制转子刃及机体内壁的间隙，间隙越小，干熄炉内气体介质外漏量也就越小。转子端面密封采用软硬结合的密封结构。密封副为一组铜环，由弹簧压紧并能自动补偿间隙误差，密封副之间由自动给脂装置定量给脂保证润滑，限度的减小磨损。为防止粉尘进入，在阀体两侧轴承箱内设计有气体辅助密封，使干熄炉内高温含尘气体不能进入轴承箱，改善了轴承和密封环的工作环境，能够有效的防止轴承温度升高，减少密封环磨损。保证端面密封装置正常运行。
为满足连续密闭排焦功能，干熄焦旋转密封阀转子内部为12 组叶片，转子两端支撑在阀体轴承箱内［1］。转子驱动轴端与减速机相连，阀体上口内设调节刀，能有效防止卡料，阀体下口与下料槽相连，下料槽设有积窝，可存积焦炭，使焦炭在排除过程中形成料磨料，使落料尽量不接触机体，限度的减少磨损，以保护机体钢结构。工作过程如图2 所示。
阀体、转子、下料槽和驱动装置组装成一体置于台车上，台车下设有四个轮子。
4 根据装置结构和工作原理，确定修复材料
转子刃口采用特种高硬度、高耐磨、高碳高钒高速工具钢。( 钒含量一般在3%以上、碳含量在1.2%以上、热处理后具有很高耐磨性的高速钢)转子叶片表面、阀体内表面及下料槽内表面采用高耐磨衬板。此种高耐磨衬板是在普通钢板或耐热钢板、不锈钢板上堆焊形成以体积分数达到50%以上Cr7C3 碳化物为主的合金耐磨层［2］，其密度≥3.6 g /cm3，洛氏硬度≥85 HＲC，压强度≥850 MPa，断裂韧性KIC ≥4.8 MPa . m1/2，抗弯强度≥290 MPa，导热系数为20 W/m.K; 热膨胀系数为7.2×10－6 m/m.K。
密封阀入料口采用高铬铸铁，是含铬量在12%～28%之间的铬系白口铸铁，由于铬的大量加入使得白口铁中的M3C 型碳化物变成M7C3 型碳化物。这种合金碳化物很硬，赋予了高铬铸铁良好的耐磨性。另一方面，在凝固过程中M7C3 型碳化物呈杆状孤立分布，使得高铬铸铁的韧性有了一定程度的改善。
密封副部位为高锰耐磨钢。其含碳量高，碳的质量分数达C = 0.9%～1.45%，Mn = 11%～14%，是抵抗强冲击、大压力物料磨损等耐磨材料中的佳选择，具有其它耐磨材料无法比拟的加工硬化特性。
在较大冲击或较大接触应力的?用下，高锰钢板表层产生加工硬化，表面硬度由HB200 迅速提升到HB500 以上，从而产生高耐磨的表面层，而钢板内层奥氏体仍保持良好的冲击韧性，是作为密封副部位的佳材料。
密封环为铸造锡青铜。是以锡为主要合金元素的青铜。含锡量一般在3%～ 14%之间，有时还添加磷、铅、锌等元素。磷是良好的脱氧剂，还能改善流动性和耐磨性。锡青铜中加铅可改善可切削性和耐磨性，加锌可改善铸造性能。这种合金具有较高的力学性能、减磨性能和耐蚀性，易切削加工，钎焊和焊接性能好，收缩系数小，无磁性。是密封环的首选材料。
阀门主体采用低碳合金结构钢。具有较高的抗拉强度和屈强，适合做阀门基材。
5 制定完善的修复方案
5.1 人员配置
由于该修复项目技术难度高，材料应用复杂，加工安装调整精度高，过程跟踪及现场协调相当重要，故设置两名工程师以上专业技术人员为项目负责人，牵头组建修复队伍( 含两名经验丰富的装配钳工) ，全权负责该修复项目的实施。
5.2 设备配置
埋弧焊( 用于简单磨损面的堆焊) ; 大型数控龙门铣［3］、数控镗床、6.3 m 立式车床( 用于堆焊后的机械加工) ; 空气压缩机( 用于压力试验) ; 自动给脂泵( 用于压力试验时润滑脂的充分供应) ; 动力传动装置( 用于修复后检验各项参数) 。辅助工器具( 用于拆解阀体及回装) 。
5.3 工装准备
阀体进料口试验盲板及接口装置; 阀体左右密闭腔试验法兰及连接装置; 移动式自动给脂泵装置;1: 1 动力传动装置; 阀体拆解所必须的工具。
5.4 修复过程
( 1) 旋转密封阀进入修复现场后，首先对阀体所有部位及拆解过程进行全程方位拍照、存档，以确保备件整体的完整性，发现问题能够及时溯源，便于查找原因。
( 2) 阀体拆解前首先打开两端密封腔观察孔，看密封环及压紧弹簧处是否干净整洁，若干净整洁证明密封环密封完好，阀体内部灰尘没有进入密封腔。修复相对简单，若有明显浮灰，证明密封环已失效，修复难度较大。根据观察情况确定是否更换密封环，并做好观察记录。
( 3) 安排专人拆解阀体，除锈、清灰、打磨、使设备恢复本色，拆解过程注意零部件的标示及松紧程度的掌握，以便修复后回装时提高效率。
( 4) 检查更换入口处软连接，若软连接失效，更换新的软连接。
( 5) 对叶片磨损部位进行堆焊处理，堆焊完成后，所有叶片在立式车床上整体加工，保证叶片与阀体之间的间隙满足要求。
( 6) 对所有衬板进行检查，能修复的堆焊修磨，不能修复的测绘制作，更换新的。
( 7) 对各处密封面进行检查，能修复则修复，不能修复换新。
( 8) 对各润滑密封油路及分配器进行疏通清理，保证润滑充分，必要时更换油路分配器。
( 9) 对各轴承及轴承密封进行检查清洗，必要时更新，确保正常使用。
( 10) 对台车本体和阀体本体进行适用性和安全性检查，确保安全可靠。恢复损坏的栏杆防护。
( 11) 对入料口及密封腔进行试压。
( 12) 用户初步验收，提出整改意见。
( 13) 对用户提出的问题进行整改。
( 14) 进行各项压力试验，整理修复过程及参数。
( 15) 刷漆，出厂( 附相关技术文件) 。
( 16) 技术文件归档，工装器具封存以备再次使用。
6 修复标准确定并通过验收
整体静态密封试验: 气压为11 000 Pa，静置30 min，用肥皂水涂在要检查的法兰、阀体等部位，确认无泄漏。
入口试验: 转子内通入5 500 Pa 的压缩空气，空气流量小于1 000 m3 /h ～1 600 m3 /h。
两侧密封腔试验: 两侧密封腔内通入10 000 Pa的压缩空气，转子按要求匀速转动，自动给脂装置正常工作，气腔内压力波动小于2 000 Pa，空气流量为120 m3 /h ～200 m3 /h。
按此验收标准，对修复好的旋转密封阀进行验收，参数见表1。
7 结语
通过本次旋转密封阀修复技术研究，相关专业技术人员了解了75 t 级旋转密封阀的损坏特点和规律，掌握了完整的修复技术，并取得了良好的效果，为公司干熄焦设备的平稳运转提供了技术保障。
8 参考文献
［1］ 阑文友．冶金机械安装［M］．北京: 冶金工业出版社，1997: 200．
［2］ 濮良贵．机械设计［M］．北京: 高等教育出版社，2004: 98－100．
［3］ 王爱玲．机床数控技术［M］．北京: 高等教育出版社，2009: 73－74．
来源：《河南冶金》
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