用于焦炉炉柱更换的装置、系统及方法与流程

本发明属于工矿企业设备维修工具领域，具体涉及一种用于焦炉炉柱更换的装置、系统及方法。

背景技术：

焦炉由若干碳化室、燃烧室交替组成，每一孔碳化室与燃烧室之间由炉墙隔开。如图1、图2所示，每一道炉墙外侧安装有保护板，保护板外侧安装炉柱，两道炉墙之间的保护板之间还安装了炉门框。焦炉在工作状态下，炉门框外侧安装炉门将碳化室密封。

如图3所示，炉柱的底部和顶部安装有拉条，拉条始终使炉墙处于压紧状态，以避免炉墙砖松弛后，砖缝之间镶入焦丁。

焦炉炉柱位于保护板下段位置的部位弯曲变形时有发生，弯曲变形部分必须及时更换。焦炉炉柱更换的吊装一般采用吊车完成，在采用吊车吊装时，一方面，由于焦炉顶部安装了集气管，歪拉斜吊将不可避免，因此不太安全。

另一方面，由于焦炉周围场地的限制，吊车一般都体积较大，很难在有限的空间安全快速的对炉柱进行更换，另外，采用吊车的方式花费的费用比较大，增加了炉柱维修成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于焦炉炉柱更换的装置，解决了现有技术中焦炉炉柱更换过程中吊装不安全、效率低及成本高的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

用于焦炉炉柱更换的装置，包括固定单元、限定单元和支架，其中，固定单元用于将该装置的支架进行固定；限定单元的前端具有炉柱限位部，用于在更换炉柱的过程中对移动的炉柱进行限位，后端与支架之间活动连接，用于调节限定单元与支架之间相对运动，控制更换炉柱的移动速度与方向。

固定单元包括两个，对称设置于支架的两端，每个固定单元包括筋板以及设置于筋板一端的两个卡板，其中，一个卡板上设置锁紧螺钉，两个卡板卡合于炉柱上，锁紧螺钉将固定单元固定于炉柱上；限定单元设置于支架的中间。

限定单元包括限位螺杆、卡板、连接板、两个连杆，其中，限位螺杆的两侧各平行设置一个连杆，限位螺杆和连杆的两端各连接一个连接板，其中，限位螺杆和连杆前端连接板上设置一个卡板，后端穿过支架后与另一个连接板连接。

限位螺杆前端连接板与限位螺杆之间具有导套，用于将限位螺杆固定在连接板上；支架上固定设置限位螺母，限位螺杆与限位螺母之间采用螺纹连接。

固定单元与支架之间设置能够拆卸的连接件。

所述连接件包括分别设置于固定单元上和支架上的连接板，以及设置于连接板上的螺栓，通过螺栓将所述连接板进行连接固定。

为了进一步解决现有技术中存在的问题，还公开了焦炉炉柱更换系统，包括炉柱更换装置、炉柱吊装装置、炉柱固定装置、炉柱拆装装置、保护板固定装置，其中，炉柱吊装装置用于在拆装炉柱的过程中吊装炉柱；炉柱固定装置用于在拆装炉柱的过程中对切割点两侧的炉柱进行固定；炉柱拆装装置用于对更换的炉柱部分进行切割和焊接；炉柱更换装置为上述的焦炉炉柱更换装置；保护板固定装置用于对待更换炉柱位置的焦炉保护板进行固定。

炉柱吊装装置包括卷扬机、吊梁，其中，卷扬机用于将更换的炉柱提升或降下，吊梁用于在更换炉柱的过程中固定卷扬机的定滑轮。

炉柱固定装置为安装在更换炉柱两侧且横跨多根炉柱的至少一根横梁。

基于上述炉柱更换系统，本发明还公开了用于焦炉炉柱更换的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1、将卷扬机和吊梁固定安装在待更换炉柱的上方；

步骤2、确定待更换炉柱两端的切割点，并将炉柱固定装置安装于切割点的两侧；

步骤3、将保护板固定装置安装于待更换炉柱的两侧，对该位置的保护板进行固定；

步骤4、将吊装钢丝绳安装在卷扬机的定滑轮上；

步骤5、将炉柱更换装置固定安装于待更换炉柱两侧的炉柱上，调节炉柱更换装置的限位螺杆，使得限位螺杆前端的卡板贴合在炉柱的翼缘板上；

步骤6、分别在选定的切割点将炉柱切断；

步骤7、调节炉柱更换装置的限位螺杆，控制待更换炉柱匀速远离焦炉本体，直至待更换炉柱处于自然下垂状态；

步骤8、将待更换炉柱移出，并按照拆卸过程的逆过程将更换后的炉柱安装至更换位置；

步骤9、依次将炉柱更换系统的各装置拆除，完成炉柱更换。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用卷扬机吊装，避免了歪拉斜吊，有利于安全作业。

2、不用大型吊车，节约机械台班费用。

3、制作吊梁和专用工具的材料均非常普通，在市场上随便购买(材质为q235钢材，不需要热处理)，进一步节约了成本并提高了工作效率。

4、叉车、卷扬机、滑轮、钢丝绳、吊钩、螺栓是标准产品(或定型产品)，可以利用生产厂现有的资源，方便快捷。

5、方法简单、操作方便、成本低，可推广到任何规格的焦炉炉柱更换施工中。

附图说明

图1为炉柱、炉门框、保护板安装位置示意。

图2为图1中沿a-a向剖面图。

图3为焦炉碳化室与燃烧室之间的炉墙位置截面结构示意。

图4为本发明焦炉炉柱更换装置结构主视图。

图5为本发明焦炉炉柱更换装置结构俯视图。

图6为本发明焦炉炉柱更换装置的另一结构主视图。

图7为本发明焦炉炉柱更换装置的另一结构俯视图。

图8为图7中沿a-a向剖面图。

图9为图7中沿b-b向剖面图。

图10为图7中沿c-c向剖面图。

图11为图7中沿d-d向剖面图。

图12为图7中沿e-e向剖面图。

图13为图7中沿f向剖面图。

图14为图7中沿g向剖面图。

图15为图7中沿h向剖面图。

图16为本发明炉柱更换中吊梁安装主视图。

图17为本发明炉柱更换中吊梁安装侧视图。

图18为本发明炉柱更换中炉柱加固件安装主视图。

图19为本发明炉柱更换中炉柱加固件安装侧视图。

图20为本发明炉柱更换中保护板固定示意图。

图21为本发明炉柱更换装置的安装示意图。

图22为图18中沿a-a方向剖面图。

图23为本发明炉柱更换装置的应用状态示意图。

图24为本发明炉柱更换过程示意图。

其中，图中的标识为：1-炉柱；2-炉门框；3-炉门；4-保护板；5-碳化室与燃烧室之间的炉墙；6-第一垫板；7-第二垫板；8-弹簧；9-第一底板；10-蓄热室；11-第二底板；12-底部拉条；13-焦炉立柱；14-顶部拉条；15-螺母；16-第一连接板；17-锁紧螺母；18-第一槽钢；19-螺栓；20-第二连接板；21-第三连接板；22-第一卡板；23-锁紧螺钉；24-第二卡板；25-连杆；26-导套；27-限位螺杆；28-限位螺母；29-筋板；30-第二槽钢；31-第三槽钢；32-第三卡板；33-吊梁；34-定滑轮；35-钢丝绳；36-集气管；38-第一加固件；39-第二加固件；40-第一炉柱；41-第一保护板顶紧装置；42-第二炉柱；43-待更换炉柱；44-第三炉柱；45-第二保护板顶紧装置；46-第四炉柱；47-炉柱更换装置；48-第一切割位置；49-第二切割位置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构及工作过程作进一步说明。

为了更加清晰充分的说明本方案所涉及的结构和方法，首先，对该方案所设计的焦炉结构做简单介绍，然后详细介绍该方案的具体结构和应用方法。

如图1、图2、图3所示，焦炉由若干碳化室、燃烧室交替组成，每一孔碳化室与燃烧室之间由炉墙5隔开，燃烧室的下方具有蓄热室10，燃烧室和蓄热室10之间设置第一底板9，蓄热室10的下方具有第二底板11，整个焦炉的底部具有焦炉立柱13。每一道炉墙5外侧安装有保护板4，保护板4的外侧安装炉柱1，两道炉墙5之间的保护板4之间还安装了炉门框2，炉门框2上安装炉门3。

炉柱1的底部和顶部分别安装有底部拉条12和顶部拉条14，底部拉条12和顶部拉条14始终使炉墙5处于压紧状态，以避免炉墙砖松弛后，砖缝之间镶入焦丁，底部拉条12和顶部拉条14的两端均具有第一垫板6、第二垫板7、弹簧8，并通过螺母15进行固定，通过弹簧8的伸缩状态使得炉墙5不论在任何状态下始终处于压紧状态。

为了使得炉柱更换的过程中更加安全、效率高，提供一种炉柱更换装置，具体方案如下：

用于焦炉炉柱更换的装置，包括固定单元、限定单元和支架，其中，固定单元用于将该装置的支架进行固定；限定单元的前端具有炉柱限位部，用于在更换炉柱的过程中对移动的炉柱进行限位，后端与支架之间活动连接，用于调节限定单元与支架之间相对运动，控制更换炉柱的移动速度与方向。

具体实施例一，如图4、图5所示：

用于焦炉炉柱更换的装置，包括固定单元、限定单元和支架，其中，固定单元包括两个，对称设置于支架的两端，每个固定单元包括筋板29以及设置于筋板29一端的两个卡板，分别为第一卡板22和第二卡板24，其中，第二卡板24设置于筋板29的一端，第一卡板22与第二卡板24平行设置于筋板29上，形成u形卡槽，第一卡板22上设置锁紧螺钉23，两个卡板形成的u形卡槽卡合于炉柱上，锁紧螺钉23拧紧后，将固定单元固定于炉柱上。

限定单元设置于支架的中间，限定单元包括限位螺杆27、第三卡板32、第一连接板16、第三连接板21、两个连杆25，其中，两个连杆25与限位螺杆27平行设置，两个连杆25位于限位螺杆27的两侧，两个连杆25与限位螺杆27的长度相同，限位螺杆27和连杆25的前端均与第三连接板21的一面连接，第三连接板21的另一面设置第三卡板32，限位螺杆27和连杆25的后端穿过支架后均与第一连接板16连接。第三卡板32具有炉柱限位部，具体为第三卡板32上相对于第三连接板21的两个凸起部件，用于形成u形卡槽，拆卸炉柱的过程中，卡合在炉柱的两侧对炉柱进行限位，连杆25和限位螺杆27的后端与支架之间活动连接，连杆25起到对限定单元更加稳固和导向的作用，连杆25通过锁紧螺母17固定在第一连接板16上，限位螺杆27的后端与限位螺母28螺纹连接，限位螺母28固定在支架上，通过调节限位螺杆27和限位螺母28之间的相对位置，来控制更换炉柱的移动速度与方向。

具体实施例二，如图6至图15所示：

用于焦炉炉柱更换的装置，包括固定单元、限定单元和支架，其中，固定单元包括两个，对称设置于支架的两端，固定单元与支架之间设置能够拆卸的连接件；每个固定单元包括筋板29以及设置于筋板29一端的两个卡板，分别为第一卡板22和第二卡板24，其中，第二卡板24设置于筋板29的一端，第一卡板22与第二卡板24平行设置于筋板29上，形成u形卡槽，第一卡板22上设置锁紧螺钉23，两个卡板形成的u形卡槽卡合于炉柱上，锁紧螺钉23拧紧后，将固定单元固定于炉柱上。所述连接件包括分别设置于筋板29和支架上的第二连接板20，以及设置于第二连接板20上的螺栓19，通过螺栓19将筋板29和支架上的第二连接板20进行连接固定，进而达到支架与固定单元之间的固定。

限定单元与具体实施例一所述的限定单元一样，此处不再赘述。

上述实施例中，第三卡板32也可以采用一体成型的槽钢制作，或者用钢板焊接，只要能够起到对炉柱的限位作用即可。

限位螺杆27为了和第三连接板16更好的连接，在连接部设置了导套26。

为了进一步解决现有技术中存在的问题，还公开了焦炉炉柱更换系统，该系统包括炉柱更换装置、炉柱吊装装置、炉柱固定装置、炉柱拆装装置、保护板固定装置，其中，炉柱吊装装置用于在拆装炉柱的过程中吊装炉柱；炉柱固定装置用于在拆装炉柱的过程中对切割点两侧的炉柱进行固定；炉柱拆装装置用于对更换的炉柱部分进行切割和焊接；炉柱更换装置为上述的焦炉炉柱更换装置；保护板固定装置用于对待更换炉柱位置的焦炉保护板进行固定。

具体实施例三，如图16至图24所示：

焦炉炉柱更换系统，该系统包括炉柱更换装置、炉柱吊装装置、炉柱固定装置、炉柱拆装装置、保护板固定装置，其中，炉柱吊装装置包括卷扬机、吊梁33，其中，卷扬机具有定滑轮34、钢丝绳35，定滑轮34固定在吊梁33上，钢丝绳35绕过定滑轮34的一端具有吊钩，另一端与卷扬机驱动电机连接，更换的炉柱吊装在吊钩上，卷扬机控制钢丝绳35将更换的炉柱提升或降下。由于炉柱的顶部均有集气管36，因此，将卷扬机避开集气管36设置，避免了吊车拆装的弊端。

炉柱固定装置为安装在更换炉柱两侧且横跨多根炉柱的至少一根横梁，该实施例中横跨于待更换炉柱上侧的横梁为第二加固件39，横跨于待更换炉柱下侧的横梁为第一加固件38，为了更进一步起到加固的作用，第一加固件38选择两根横梁，第二加固件39选择3根横梁，为防止变形段的炉柱拆除后，顶部、底部剩余段的炉柱松弛，在拆除炉柱前，必须将炉柱顶部、底部的剩余部分加固，该实施例的加固横梁为工字钢扁担，每一根工字钢扁担跨7根炉柱(需要拆除的炉柱两边各3根，用于在拆装炉柱的过程中对切割点两侧的炉柱进行固定。

炉柱拆装装置用于对更换的炉柱部分进行切割和焊接，选择上方切割点为第一切割位置48、下方切割点为第二切割位置49。

保护板固定装置用于对待更换炉柱位置的焦炉保护板进行固定，其安装位置如图20所示，待更换炉柱43两边分别为第一炉柱40、第二炉柱42和第三炉柱44、第四炉柱46，第一保护板顶紧装置41固定在第一炉柱40和第二炉柱42上，第二保护板顶紧装置45固定在第三炉柱44和第四炉柱46上，两个保护板顶紧装置的顶紧螺杆分别位于待更换炉柱43的两侧，旋紧后顶住待更换炉柱43两侧的保护板，安装调节好两个保护板顶紧装置后，将待更换炉柱43拆除，换上新的炉柱。

炉柱更换装置47为上述实施例所述的焦炉炉柱更换装置，焦炉炉柱更换装置的安装如图22、图23所示，焦炉炉柱更换装置的两个固定单元分别固定在第二炉柱42和第三炉柱44上，限定单元的限位螺杆调节前端的卡板卡合在待更换炉柱43的翼缘板上，限定待更换炉柱43的位置。

具体实施例四：

该实施例的大部分部件与具体实施例三相同，其不同点在于，具体实施例三的固定单元和支架为分体形式，在应用过程中需现场安全，本实施例的固定单元和支架为一体形式，不需要拆卸安装。

上述实施例的支架为u形结构，其中，底部为第一槽钢18，两个侧边为第三槽钢31，第一槽钢18和第三槽钢31之间焊接成为支架主体结构，固定装置的筋板选择第二槽钢30为主体结构，选择槽钢一方面选料方便，均为现成的物料，另一方面，其强度也能够达到要求，这只是作为一个例子，只要能够实现相同功能的均可应用，例如，工字钢、角钢、钢板等。

基于上述炉柱更换系统，本发明还公开了用于焦炉炉柱更换的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1、将卷扬机和吊梁固定安装在待更换炉柱的上方；

步骤2、确定待更换炉柱两端的切割点，并将炉柱固定装置安装于切割点的两侧；

步骤3、将保护板固定装置安装于待更换炉柱的两侧，对该位置的保护板进行固定；

步骤4、将吊装钢丝绳安装在卷扬机的定滑轮上；

步骤5、将炉柱更换装置固定安装于待更换炉柱两侧的炉柱上，调节炉柱更换装置的限位螺杆，使得限位螺杆前端的卡板贴合在炉柱的翼缘板上；

步骤6、分别在选定的切割点将炉柱切断；

步骤7、调节炉柱更换装置的限位螺杆，控制待更换炉柱匀速远离焦炉本体，直至待更换炉柱处于自然下垂状态；

步骤8、将待更换炉柱移出，并按照拆卸过程的逆过程将更换后的炉柱安装至更换位置；

步骤9、依次将炉柱更换系统的各装置拆除，完成炉柱更换。

具体实施例五：

用于焦炉炉柱更换的方法，具体包括如下步骤：

第一步、制作吊梁，该实施例吊梁的结构件连接采用焊接连接；

第二步、制作炉柱更换装置，该装置的各部件也采用焊接连接；

第三步、将吊梁、卷扬机安装在相应的位置上，其中，将吊梁安装在炉柱上；

第四步、确定待更换炉柱两端的切割点，并将炉柱固定装置安装于切割点的两侧；

第五步、将保护板固定装置安装于待更换炉柱的两侧，对该位置的保护板进行固定；

第六步、将吊装钢丝绳安装在卷扬机的定滑轮上；

第七步、将炉柱更换装置固定安装于待更换炉柱两侧的炉柱上，调节炉柱更换装置的限位螺杆，使得限位螺杆前端的卡板贴合在炉柱的翼缘板上；

第八步、分别在选定的切割点将炉柱切断；

第九步、调节炉柱更换装置的限位螺杆，控制待更换炉柱匀速远离焦炉本体，直至待更换炉柱处于自然下垂状态；

第十步、将待更换炉柱移出，并按照拆卸过程的逆过程将更换后的炉柱安装至更换位置；

第十一步、依次将炉柱更换系统的各装置拆除，完成炉柱更换。

具体实施例六：

该实施例的大部分步骤与具体实施例五相同，不同的是安装炉柱更换装置的过程中，首先，将固定单元安装在待更换炉柱的两侧炉柱上，固定好后，再将支架整体安装在固定单元，这样分体式结构适用于大型焦炉的炉柱拆装，这样，在安装和运输的过程中，将大的部件拆分成小的部件，更方便移动和操作。

上述实施例中，调节限位螺栓或者固定螺栓等部件，可采用手动扳手操作，也可采用电动方式，或者采用小型控制器均可完成，根据具体的现场需求确定，具有很强的灵活性。

炉柱拆卸后可采用叉车将炉柱拖离现场，将新的炉柱用叉车运进，或者用其他方式运输炉柱，只要能够实现的方式即可。

该方案所用材料较为普遍，均可以直接从市场上购买钢板后，现场制作(材质为q345钢材，不需要热处理)，也可做好后拿到现场应用，增大了很大的灵活性，节约了制作时间和成本。

制作吊梁和专用工具的材料均非常普通，在市场上随便购买(材质为q235钢材，不需要热处理)。

所采用的叉车、卷扬机、滑轮、钢丝绳、吊钩、螺栓是标准产品(或定型产品)，可以利用生产厂现有的资源。

上述的结构安装方式、部件之间的连接关系、处理办法仅仅是作为一个实例来说明，不能认为只保护所述的方案，凡是对运用于焦炉炉柱更换过程中的情况下都可以参照本方案的方式方法。

本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。