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方大集團(tuán)北方重工：環(huán)冷機(jī)密封裝置背后的破局之路
在我國(guó)鋼鐵工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵期，環(huán)冷機(jī)作為燒結(jié)礦冷卻的核心裝備，其密封性能直接牽動(dòng)著生產(chǎn)效率、能源消耗與生態(tài)環(huán)保的“神經(jīng)”。
長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)環(huán)冷機(jī)依賴的砂封、橡膠密封乃至水密封技術(shù)，始終深陷“漏風(fēng)嚴(yán)重、易損難修、安全隱患大”的困境，30%～40%的漏風(fēng)率不僅讓粉塵彌漫廠區(qū)，更迫使企業(yè)投入更多能源成本，工人頻繁進(jìn)出高溫高塵區(qū)域檢修的場(chǎng)景，更成為行業(yè)安全發(fā)展的“心頭之患”。
直面痛點(diǎn)：在泥濘與高溫中捕捉“病灶”
“必須讓環(huán)冷機(jī)既封得住風(fēng)，又讓工人修得安全！”2019年深冬，北方重工研發(fā)團(tuán)隊(duì)在北方某鋼廠的環(huán)冷機(jī)旁立下誓言。彼時(shí)，他們剛頂著-15℃的嚴(yán)寒，蹲守三晝夜記錄冰體膨脹導(dǎo)致水密封失效的全過(guò)程——結(jié)冰的水槽撐變形，泄漏的水順著設(shè)備縫隙滴落，不僅密封效果蕩然無(wú)存，還凍裂了下方的管道。而在三個(gè)月前的南方某鋼廠，團(tuán)隊(duì)成員曾鉆進(jìn)60℃的環(huán)冷機(jī)內(nèi)部，手持測(cè)溫儀和風(fēng)速計(jì)測(cè)繪漏風(fēng)點(diǎn)，出來(lái)時(shí)厚重的工服能擰出汗水，防護(hù)面罩上的粉塵結(jié)成了硬殼。
為摸清傳統(tǒng)密封裝置的“病灶”，團(tuán)隊(duì)用三個(gè)月時(shí)間走遍國(guó)內(nèi)12家鋼鐵廠，帶回1000多組一手?jǐn)?shù)據(jù)：砂封槽因900℃的溫差反復(fù)變形，熱風(fēng)滲透加速鋼板腐蝕；橡膠密封因回轉(zhuǎn)體不規(guī)則橢圓軌跡無(wú)法貼合，高溫下短短十天就磨損燒毀；水密封在北方冬季必結(jié)冰、長(zhǎng)期使用必開(kāi)裂的問(wèn)題，讓多家鋼廠苦不堪言。
“密封不只是‘堵縫’，還要抗住溫差，耐住磨損，更要讓檢修‘看得見(jiàn)、夠得著’。”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人楊玉巍說(shuō)。
攻堅(jiān)破局：在試錯(cuò)與協(xié)作中拼湊“技術(shù)拼圖”
帶著現(xiàn)場(chǎng)收集的“病癥清單”，團(tuán)隊(duì)開(kāi)啟了第二輪攻關(guān)——走訪全國(guó)20余家專業(yè)密封廠家，尋找適配環(huán)冷機(jī)特殊工況的“技術(shù)碎片”。在一家汽車(chē)密封件企業(yè)，他們發(fā)現(xiàn)氟橡膠耐溫性達(dá)標(biāo)，但面對(duì)環(huán)冷機(jī)的粉塵摩擦，壽命不足一個(gè)月；在一家機(jī)械密封廠家，“浮動(dòng)補(bǔ)償”原理讓團(tuán)隊(duì)眼前一亮，可現(xiàn)有結(jié)構(gòu)無(wú)法適配環(huán)冷機(jī)的圓形回轉(zhuǎn)軌跡。
方案迭代的過(guò)程，是一場(chǎng)與“失敗”的反復(fù)較量。2020年初，第一版方案借鑒水密封環(huán)形結(jié)構(gòu)，改用彈簧驅(qū)動(dòng)橡膠密封件，可高溫讓橡膠變硬開(kāi)裂，粉塵讓彈簧卡澀，漏風(fēng)率仍高達(dá)25%；第二版引入“復(fù)合密封”，在回轉(zhuǎn)體臺(tái)車(chē)底部加裝耐磨鋼板，漏風(fēng)率降至15%，但回轉(zhuǎn)體的徑向晃動(dòng)導(dǎo)致密封件磨損不均，半個(gè)月就得更換；團(tuán)隊(duì)緊急走訪軸承廠家，將“浮動(dòng)鉸鏈”融入設(shè)計(jì)，讓密封件能隨晃動(dòng)自動(dòng)調(diào)角，卻又在工人檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題——搶修時(shí)設(shè)備未完全冷卻，70℃的高溫環(huán)境下，工人仍需鉆進(jìn)設(shè)備內(nèi)部更換部件，安全風(fēng)險(xiǎn)絲毫未減。
2021年底，第四版方案終于實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵突破。研發(fā)團(tuán)隊(duì)在保留“復(fù)合材料+彈簧補(bǔ)償”動(dòng)態(tài)適配優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，將核心密封部件移至環(huán)冷機(jī)外側(cè)，并設(shè)計(jì)出可拆卸檢修窗口?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，工人只需站在地面，就能打開(kāi)窗口更換密封件，無(wú)需再鉆進(jìn)高溫設(shè)備。
落地成效：從技術(shù)突破到綠色生產(chǎn)
隨著“一種環(huán)冷機(jī)浮動(dòng)式機(jī)械密封裝置”“一種優(yōu)質(zhì)高效燒結(jié)環(huán)冷機(jī)”等多項(xiàng)專利成功授權(quán)，北方重工的創(chuàng)新成果在行業(yè)內(nèi)落地生根。
在冀南鋼鐵、唐山港陸等大型燒結(jié)工程中，配備該裝置的環(huán)冷機(jī)展現(xiàn)出驚人效能：漏風(fēng)率從傳統(tǒng)的30%~40%驟降至5%~10%，粉塵排放量減少近八成，廠區(qū)周邊空氣質(zhì)量顯著改善；設(shè)備故障率下降60%，停機(jī)檢修頻率大幅降低，工人進(jìn)入高溫高塵區(qū)域的次數(shù)減少90%，作業(yè)安全得到切實(shí)保障；風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量無(wú)需額外增大，單臺(tái)環(huán)冷機(jī)每年可節(jié)省電費(fèi)超百萬(wàn)元，為企業(yè)降本增效提供了有力支撐。