[科普中国]-阳极炉转动齿轮

回转式阳极炉炉体两端采用复式托轮支撑，采用开式齿轮驱动。整个阳极炉主要由炉体、炉盖及启闭装置、托轮支撑装置、润滑装置、冷却水管、氧化还原风管、驱动装置等组成。

简介回转式阳极炉从20世纪50年代首次投入使用以来，在铜精炼领域得到了广泛的应用，尤其是在精炼热态粗铜方面显示了其特有的优势，逐渐替代了反射炉成为铜阳极精炼的主要设备。我国1984年自行设计的首台回转式阳极炉，单炉能力100t，规格为Φ3.4×7.5m，于1986年投产。后来也设计过单炉能力为50t和80t的回转式阳极炉，但因计算其热效应不佳而未投入使用，并由此得出回转式阳极炉的规格应大于单炉能力100t的结论。经过几十年的研究探索，我国设计的回转式阳极炉单炉能力最大已达660 t，技术水平已经达到国际先进水平，制造实现100%的国产化。

回转式阳极炉的组成回转式阳极炉炉体两端采用复式托轮支撑，采用开式齿轮驱动。整个阳极炉主要由炉体、炉盖及启闭装置、托轮支撑装置、润滑装置、冷却水管、氧化还原风管、驱动装置等组成。但由于使用历史长，又是铜精炼的主要设备，所以到目前为止，炉型各部分结构先后经多次改进，变化较大，采用的款式也有多种。

炉体回转式阳极炉采用圆形炉体，根据工艺要求，开设有炉口、出铜口、出烟口、氧化还原口、燃烧嘴安装口和精炼时的观察口等工艺管口。阳极炉由本体、炉口、出铜口、出烟管道、氧化还原口、滚圈、大齿圈等组成。

1、本体

本体为钢板的组合焊接加工件，由壳体、两端封头、炉口支撑部分、出铜口加固部分、氧化还原口加固部分、滚圈支撑垫板和挡块及传动键等组成。根据滚圈与本体连接方式、端盖的结构形式、加入物料的方式以及出烟方式的不同，本体结构也有所不同。

1）滚圈与本体的连接形式。

滚圈与本体的连接形式有单楔块结构、双楔块结构和垫片式结构3种：

（1）单楔块结构。

滚圈与炉体的连接使用单块楔块将筒体与滚圈之间连接，胀紧产生足够预紧力和受热膨胀力来传递扭矩。这种结构简单，制造要求也低，但安装费时费力，且只能在设备使用现场安装。

（2）双楔块结构。

滚圈与炉体的连接使用双楔块，筒体与滚圈双楔块之间加有一组薄钢板。筒体与滚圈采用块键传递扭矩。冷态时靠键驱动炉体；热态时将薄钢板拆除，靠热膨胀来驱动 炉体。这种结构较为复杂，加工和装配工作量大，需先组装好，现场整体吊装。

（3）垫片式结构。

滚圈与炉体的连接采用间隙配合，其间隙量的大小应根据筒体与滚圈的热膨胀量而定。冷态时靠薄钢板键来传递扭矩；热态时将薄钢板拆除，靠热膨胀来驱动炉体。这种结构较为简单又具有双楔块结构各项优点，是目前被广泛使用的一种结构形式。

2）端盖的结构形式。

端盖的结构形式有平面端盖、蝶形端盖和球冠端盖3种：

（1）平面端盖为型钢及钢板焊接而成，与炉体的筒体上固定的滚圈采用螺栓连接。

（2）蝶形端盖是用胎具将钢板压制成蝶形，整个蝶形端盖中部为球形，采用小半径将其折弯形成一小段轴向段，其轴向段与筒体轴向对焊，最终与筒体形成为一个平口的封闭性端盖。

（3）球冠端盖整体都是大直径球体的一个冠顶，其与筒体内径进行焊接，形成一个镶入式的封闭性端盖。蝶形端盖和球冠端盖都与滚圈和大齿圈没有连接关系，仅与壳体焊接；也有将端盖做成平面与球冠的结合体，与炉体采用螺栓连接，可将其归为平面端盖的变形结构。

3）加料方式。

依阳极炉加入粗铜液体的方式不同，可分为中心炉口行车吊包子加入、端部溜槽加入和径向溜槽加入3种形式。

4）出烟方式。

阳极炉出烟口分端部轴向出烟口和端部径向出烟口两大类，在端部轴向出烟口中又分为Z型烟道出烟和偏心法兰出烟。采用哪种出烟方式要根据工艺配置的需求和阳极炉采用燃料的情况而定。

2、炉口

炉口通常开设在炉体轴向的中间位置，采用径向对称结构。炉口的大小主要是为了满足粗铜液倒入和精炼后的出渣要求，与粗铜包和出渣包的规格回转式阳极炉的发展变化大小有关，包子大则炉口尺寸也大，通常炉口宽度在800~1200mm之间，长度在1600~2200 mm之间。早期的炉口采用4块铸钢件组成，两端两块为平板，轴向两块一块为平板，一块为凹弧形，四块拼成外方内为“鼔型”的炉口。也有将一面为凹弧形做成“V”型，形成两头平上下成菱形的炉口。为增加炉口的寿命，后将炉口改为水冷式结构，同时为了更好地延长炉口水套的寿命，针对阳极炉出渣时主要是与渣接触的炉口钢板损伤严重这一现象，通常将与渣接触的炉口水套钢板加厚，从而有效延长整个炉口水套的使用寿命。

3、滚圈

滚圈主要考虑运输因素而分为整体式和剖分式。滚圈常剖分成两块或多块。剖分式滚圈不仅增加了机械加工的工作量，而且结构刚性比整体滚圈要差，尤其是剖分处的接触强度会大大降低。一般情况下都不采用剖分结构。滚圈断面按制造方式又可分为铸造式、锻造式和焊接式3种，按截面形状可分为工字形、矩形、箱形等。由于回转式精炼炉的工作负荷较重，为保证滚圈在断面上具有一定的刚度，又不使其质量太重，且能满足与大齿圈连接等要求，通常采用工字形结构较为理想。另外，考虑制造质量和加工的工艺性，通常采用铸造式方式较多。

4、大齿圈

大齿圈考虑运输的原因可分为整体式和剖分式。剖分式可分成两块或多块，由于是分块铸造和加工，其铸造缺陷可以大大降低，整体质量得到较大的提高。但与滚圈的连接部位需要配作并严格控制尺寸加工精度，否则大齿圈与滚圈的连接会产生较大的误差，导致安装精度达不到要求。

托轮支撑装置回转式阳极炉的支承装置分驱动端和自由端两部分，均采用四组转轴式结构的复式托轮，每组一对托轮。驱动端为带轮缘的托轮，目的是使炉体在轴向相对定位。复式托轮每两组为一套，安装在底座上。底座有铸造结构和钢板焊接结构两种型式，后者因重量较轻，便于制作而得到广泛的应用。为了便于安装与调整，托轮装置的滑动轴承座底部开有导向定位槽，底座上设有导向块，每个托轮装置的滑动轴承底座均设有双螺杆顶紧调整装置，用于调整托轮装置的安装角度。托轮大都采用铸钢件，并对铸钢件的质量有较严格的要求。铸造托轮需作探伤检查，必要时增加表面磁粉探伤和机械性能试验。大型阳极炉托轮目前都已改成了锻钢件，主要是为了提高其综合强度和硬度，从而提高托轮的接触应力。为了使托轮与滚圈接触的更好，可以将托轮表面设计成微鼔型。支承装置上的摇臂支承架起着将炉体上全部载荷传递到基础上的作用，端面形状呈倒三角形，也称作三角支承架。

驱动装置驱动装置在阳极炉的精炼过程中，不但要满足正常工作的快速驱动要求，还要满足慢速驱动和事故驱动的要求。其中的快速驱动用于阳极炉正常作业，慢速驱动主要用于出渣和出铜时调节流速作业，事故驱动主要用于停电等事故时迅速将炉体出铜口和氧化还原口转到液面以上安全位置。炉体的倾转角度采用主令控制器和旋转编码器控制。1

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学