轉(zhuǎn)爐氧槍升降機(jī)構(gòu)改造

(安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限公司，河南 安陽(yáng) 455000)

1 前言

氧槍升降裝置是轉(zhuǎn)爐煉鋼關(guān)鍵性設(shè)備之一，在生產(chǎn)過(guò)程中，它直接影響著轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的安全、高效及鋼水質(zhì)量[1]。本文主要介紹安鋼100T 轉(zhuǎn)爐氧槍升降由單卷?yè)P(yáng)型改造為雙卷?yè)P(yáng)型，大大提高了其安全性、可靠性。

2 氧槍傳動(dòng)設(shè)備的主要參數(shù)

升降速度:高速40m/min，低速4m/min

氧槍升降行程:15m

氧槍升降重量:8t

橫移速度:高速4m/min，低速1m/min

氧氣流量:22000m3/h

氧槍冷卻水供水壓力:1.65Mpa

氧槍冷卻水供水流量:200m3/h

氧槍外徑:Φ245mm 總長(zhǎng)度:20500mm

氧槍噴嘴形式:四孔拉瓦爾型水冷鑄造噴頭

馬赫數(shù):2.0

中心夾角:α=12°

半錐角:β=3.5°

3 改造前系統(tǒng)工作原理及存在問(wèn)題

3.1 改造前系統(tǒng)情況及工作原理

安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司第一煉軋廠(以下簡(jiǎn)稱第一煉軋廠)100T 轉(zhuǎn)爐2004年投產(chǎn)。轉(zhuǎn)爐氧槍傳動(dòng)設(shè)備采用“雙車雙槍”型式，一支吹煉，一支備用。每支氧槍都有各自獨(dú)立的升降小車及提升系統(tǒng)，氧槍升降小車的活動(dòng)導(dǎo)軌及提升系統(tǒng)均固定在橫移臺(tái)車上，橫移臺(tái)車由行走裝置驅(qū)動(dòng)定距移動(dòng)，在吹煉槍出現(xiàn)故障時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)吹煉槍與備用槍的迅速更換。氧槍升降及橫移裝置主要由氧槍升降小車及導(dǎo)軌、氧槍升降裝置、氧槍橫移小車及軌道等部分組成。氧槍升降裝置設(shè)計(jì)時(shí)采用的是單卷?yè)P(yáng)升降機(jī)構(gòu)。(如圖1所示)

圖1 100 噸轉(zhuǎn)爐單卷?yè)P(yáng)型升降機(jī)構(gòu)示意圖

氧槍升降裝置設(shè)計(jì)工作原理:變頻主電機(jī)帶動(dòng)普通的圓柱齒輪減速機(jī)通過(guò)卷筒正反轉(zhuǎn)控制氧槍升降。為了控制氧槍行程的特定點(diǎn)位置，在卷筒一端接有主令控制器，在氧槍行程的極限位置設(shè)有極限開(kāi)關(guān)。為了在主控室內(nèi)準(zhǔn)確顯示氧槍的位置，在卷筒的軸頭處裝有測(cè)槍位置的譯碼器。在電動(dòng)機(jī)的出軸上裝有測(cè)速用的光電譯碼器。為了測(cè)量升降重量和檢測(cè)鋼絲繩的松弛或過(guò)張力的情況，在鋼絲繩的吊掛處裝有測(cè)力傳感器，當(dāng)一根鋼絲繩不受力或鋼絲繩受力超出范圍時(shí)，傳感器報(bào)警，發(fā)出信號(hào)，升降卷?yè)P(yáng)停止工作。當(dāng)大停電時(shí)，通過(guò)UPS 電源供主電機(jī)提出氧槍。當(dāng)出現(xiàn)主電機(jī)損壞不能使用時(shí)，利用氧槍平臺(tái)上方10T氧槍電葫蘆提出氧槍，以防發(fā)生爆炸事故。

3.2 存在問(wèn)題

氧槍系統(tǒng)是轉(zhuǎn)爐吹氧設(shè)備中的關(guān)鍵性部件。在吹煉過(guò)程中，氧槍不僅要承受熔池中爐氣、爐襯的輻射，而且由于熔池內(nèi)激烈的化學(xué)反應(yīng)造成鋼液、爐渣對(duì)氧槍的沖刷，加之氧槍是直接深入到爐內(nèi)，在吹煉時(shí)，爐內(nèi)溫度最高達(dá)2000～2600℃。所以氧槍是絕不允許在無(wú)水狀態(tài)下長(zhǎng)期停在爐內(nèi)或因事故落入爐內(nèi)的。該機(jī)構(gòu)僅有一套升降卷?yè)P(yáng)裝置，安全可靠性極差。在冶煉時(shí)，一旦發(fā)生大停電事故，氧槍在爐內(nèi)漏水，主電機(jī)和氧槍電葫蘆都不能提槍時(shí)，會(huì)發(fā)生爆炸事故。

4 升降裝置改造

4.1 改造方案

利用原有的設(shè)備，第一煉軋廠人員于2009年將其改造為雙卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)。(如圖2所示)此機(jī)構(gòu)核心是利用行星差動(dòng)減速機(jī)實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)氧槍升降。

圖2 100 噸轉(zhuǎn)爐雙卷?yè)P(yáng)型升降機(jī)構(gòu)示意圖

雙電機(jī)—行星差動(dòng)減速機(jī)型式工作原理:

在正常工作條件下，由主電機(jī)4 帶動(dòng)行星差動(dòng)減速機(jī)6(見(jiàn)圖3)的III 道軸，通過(guò)齒輪的嚙合傳動(dòng)帶動(dòng)低速軸的旋轉(zhuǎn)，從而將力和速度傳遞給卷筒7，通過(guò)安裝在升降小車9的動(dòng)滑輪組來(lái)實(shí)現(xiàn)氧槍11的升降。

圖3 行星差動(dòng)減速機(jī)原理圖

在吹煉的過(guò)程中，如果主電機(jī)4 突然出現(xiàn)故障的情況下，事故電機(jī)13 通過(guò)接通UPS 電源，能繼續(xù)工作，保證氧槍能夠及時(shí)提出爐外。事故電極起升的工作原理如下:事故電機(jī)13帶動(dòng)齒輪8，與齒輪9 嚙合帶動(dòng)齒輪10，而齒輪10 與太陽(yáng)輪3的外齒圈相嚙合，通過(guò)行星輪2 傳遞帶動(dòng)行星架的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)齒輪4，5，6，7的旋轉(zhuǎn)，將力和速度傳遞給卷筒，實(shí)現(xiàn)升降小車的事故提升。

4.2 改造特點(diǎn)及效果

特點(diǎn):合理利用橫移臺(tái)車的實(shí)際空間位置，只改動(dòng)了主減速機(jī)結(jié)構(gòu)形式，將普通的圓柱齒輪減速機(jī)改造為行星差動(dòng)減速機(jī)，增加了一個(gè)事故電機(jī)，其余設(shè)備均能正常使用。此次改造投資少，且不會(huì)造成備件的浪費(fèi)。

效果:升降機(jī)構(gòu)采用兩套升降系統(tǒng)，大大增強(qiáng)了其安全可靠性。我廠使用至今效果很好。

5 結(jié)束語(yǔ)

氧槍雙升降系統(tǒng)的安全可靠性保證了轉(zhuǎn)爐煉鋼的穩(wěn)定性和高效性。本文提出的改造方案對(duì)同類型的改造或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一定的借鑒意義。

[1]羅振才.煉鋼機(jī)械[M].第2版.北京:冶金出版社，1989，64-86