一種絕緣石墨電極夾持裝置在LF爐煉鋼設備中的應用

王存明，賈超

（河鋼集團邯鋼公司三煉鋼廠，河北 邯鄲 056001）

LF爐煉鋼采用是對轉爐冶煉后的鋼水進行合金成分微調，將鋼水中添加合金成分，在冶煉過程中，依靠電流對鋼水進行再加熱，對鋼水進行成分細微控制。煉鋼時，電流由變壓器通過電纜傳至橫臂本體，再通過本體傳至夾頭，電流導至石墨電極上，通過鋼水形成電流回路。當電流通過抱圈，通過液壓缸缸桿后，液壓缸缸體將做為導體傳遞一部分電流至橫臂本體，造成液壓缸內板簧失效，抱圈不產生抱緊的預緊力，造成石墨電極下滑，出現生產事故，為此設計和采用一種具有絕緣裝置的夾持機構來解決此類問題。

1 LF爐石墨電極煉鋼中石墨電極夾持機構的作用（如圖1）

LF精煉爐是靠三項帶電的石墨電極對鋼包內的鋼水進行再加熱而進行冶煉。其中石墨電極為消耗材料，石墨電極靠內部碟簧液壓缸的回縮來實現夾持。

2 石墨電極夾持裝置導電對設備系統的影響

圖1

在LF精煉爐煉鋼過程中，電流由變壓器通過電流（額定電流為39wA）傳至橫臂本體，再通過本體傳至夾頭，電流導至石墨電極上，通過鋼水形成電流回路，三根橫臂作為導體形成電流通路，三根石墨電極在鋼包中對鋼水進行加熱。目前在生產現場的石墨電極夾持機構有很多不利的因素。液壓缸靠螺栓固定在橫臂上，煉鋼時，電流通過油缸缸桿，傳入油缸內部板簧，再通過缸體，通過聯接油缸與橫臂本體的螺栓而導入橫臂本體上。首先，電流通過缸體，造成液壓缸內部碟簧失效；其次，電流通過聯接螺栓，造成螺栓熔斷，從而造成安全生產方面的事故。

由于現有的石墨電極夾持裝置在實際生產中的應用事故頻發，不能滿足生產的需要，因此，有必要對現有的石墨電極夾持裝置進行改進，以提高生產煉鋼裝備水平，進一步提高生產的效率，減少、降低安全生產事故。若電流通過抱圈，通過液壓缸缸桿后，液壓缸缸體將作為導體傳遞一部分電流至橫臂本體，電流通過液壓缸缸體時，缸體內的板簧受到強大的電流影響將被加熱、變形，造成液壓缸板簧失效，抱圈不產生抱緊的預緊力，造成石墨電極下滑，出現生產事故。

3 石墨電極夾緊裝置

石墨電極夾持機構的基本參數如表1。

表1

圖2為液壓缸的內部結構，液壓缸為單作用液壓缸，當進油口同過壓力油時，液壓缸缸桿前伸，當缸內壓力為0時，缸桿受缸體內板簧的作用回收，產生預緊力對石墨電極進行夾持。

圖3為設計的一種新型石墨電極夾持裝置。

在這種石墨電極夾持裝置，包括抱圈、電極夾頭、橫臂體、絕緣裝置組件及夾持液壓缸，夾持液壓缸用螺栓固定在橫臂體上內部的孔內；電極夾頭用螺栓固定在橫臂體的端面上；夾持液壓缸缸桿上固定有絕緣裝置組件件及抱圈。煉鋼時，聯接夾持液壓缸缸桿的抱圈將石墨電極抱在電極夾頭之間，石墨電極與抱圈和石墨電極之間產生一定的預緊力。

石墨電極夾持裝置中，電極夾頭的一面為平面，另一面為與石墨電極曲率半徑相同的面；橫臂體端面為平面，螺栓通過電極夾頭上的孔，將電極夾頭固定在橫臂體的端面上。夾持液壓缸夾持組件由鎖緊螺母、內環套、半圓卡環一、半圓卡環二、前凸環、前凹環、后凹環、后凸環、前絕緣環、后絕緣環、調距環、擋環、絕緣套筒組成。

圖2

圖3

其中，液壓缸缸體用螺栓通過液壓缸缸體法蘭端面的孔固定在橫臂體的孔內；夾持液壓缸缸桿為階梯軸型，缸桿上有固定兩個半圓卡環的凹槽，缸桿頂部有螺紋。在絕緣套筒套裝在夾持液壓缸缸桿上，擋環套在絕緣套筒上，緊靠夾持液壓缸缸桿軸肩，絕緣套筒套在夾持液壓缸缸桿的上，套筒長度與調距環、后絕緣環、后凹環、后凸環、抱圈、前凸環、前凹環、前絕緣環厚度的總和相匹配。

在夾緊裝置中的抱圈一側有通孔，用于套在絕緣套筒上，孔徑與絕緣套筒外徑相匹配。后絕緣環、后凹環、后凸環、通過抱圈上的孔、前凸環、前凹環、前絕緣環、調距環的孔徑與絕緣套筒外徑相匹配。前凹環與前凸環、后凹環與后凸環的曲率半徑相匹配。

液壓缸為內部為碟簧結構，當液壓缸缸體內通壓力油時，夾持液壓缸缸桿前伸，當沒有壓力油時，夾持液壓缸缸桿回縮。絕緣套筒套裝在夾持液壓缸缸桿上，擋環套在絕緣套筒上，緊靠液壓缸缸桿軸肩，絕緣環、后凹環、后凸環、通過抱圈上的孔、前凸環、前凹環、前絕緣環、調距環依次套在絕緣套筒上。其中，半圓卡環的厚度與夾持液壓缸缸桿上凹槽的尺寸相匹配，半圓卡環一、半圓卡環二、卡在夾持液壓缸缸桿的凹槽內，內環套的尺寸與半圓卡環尺寸相匹配，內環套套在夾持液壓缸缸桿上并卡套在由兩個半圓卡環組成的圓環上，其中鎖緊螺母液壓缸缸桿上的螺紋處有鎖緊螺母鎖緊。

4 產生的效果

當LF煉鋼時，電流可通過橫臂體直接將電流導入電極夾頭上，電極夾頭可將電流直接導入石墨電極上，避免了夾持液壓缸缸體帶電造成的缸體內部板簧失效，聯接夾持液壓缸與橫臂體的螺栓由于通過電流引起的電擊造成的斷裂現象，杜絕了由于夾持液壓缸缸體帶電而引起的生產事故的發生。

5 結語

目前這種裝置已應用至我廠的設備中已有1年，由于液壓缸缸體帶電產生的生產事故基本上沒有發生過。通過改進設備降低安全生產事故，大大提高了生產效率，也提升了裝備水平。