焦炉推焦杆振动分析及共振消除

　　1 前言

　　6m焦炉推焦杆结构比较简单、轻巧、投资比较省。缺点是:如果推焦杆相关约束调整不当,极易产生较大的振动,甚至是共振。如宝钢、武钢、邯钢、昆钢、天津第三煤气厂、山焦、包钢等6m焦炉推焦杆上都不同程度的发生过共振。推焦杆发生共振,会使整个推焦车振动起来,焦炉炉体及附近地面振动感也比较强烈。这无疑会对炉体造成损害。为了更好的对推焦杆相关约束进行合理调整、消除共振,我们分析了推焦杆振动的原因,找到了消除共振的相应措施。供同行参考。

　　2 推焦杆的变形规律

　　2.1 非工作状态推焦杆的变形

　　推焦杆在非工作状态的受力可简化为两端自由支撑梁,力作用在支点的两侧,其弯矩图如图(1)所示,整个推焦杆受到弯矩作用后呈现中部上凸的变形,如图(2)所示,推焦杆的这种静态或冷态变形分析结果与推焦杆变形实测结果相符,实际变形Ymax60mm。

　　2.2 推焦生产过程的热变形

　　推焦杆上部钢板厚为75mm,杆下部钢板厚为40mm,呈工字型。因板厚不同,推焦杆在炭化室内1~2min内下板薄传热快所以杆下部变形比上部变形大。推焦杆在生产过程中变形显现中部塌腰的趋势。随着生产炉数的增多,推焦杆热变形增大,逐渐抵消推焦杆的上凸变形,使推焦杆基本保持平直状态进行推焦作业。推焦杆在生产段的前几炉呈上凸状,生产中段呈平衡状,生产后段有下凹的趋势。

　　3 推焦杆振动的原因分析

　　3.1 推焦杆的固有频率及主振型

　　推焦杆在前进端时伸出量最长,是典型的梁系具有代表性,现将其简化为等截面简支梁来求其固有频率及主振型。推焦杆简化为简支梁的示意图如图3所示。则其固有频率为:

　　3.2 推焦杆固有频率的变化

　　简支梁在有轴向拉力后,梁的挠度将减小,相当于增加了梁的刚度,所以导致梁的固有频率比未受轴向力的固有频率高。

　　转动惯量越大,梁的惯性将增加,剪切变形增大则使梁的刚度降低,使固有频率降低。

　　推焦杆相对于前进端其它位置固有频率为p0n,随着推焦杆向定位置的移动,推焦杆的支辊支承约束的增加,推焦杆的刚度在增大,推焦移动装置的固有频率也随之增加。

　　3.3 推焦杆在外界激振作用下的相应

　　梁对应不同的外界激振,梁将有不同的相应。梁的外界激振的来源,一类是持续的激振力,二类是持续的支承运动。

　　推焦杆在运动过程中受力图:前进端如图4、行程中点位置如图5、重心转移点位置如图6。