氧气顶吹转炉自动刮渣器设计

氧气顶吹转炉自动刮渣器的设计及应用

摘要 分析了氧气顶吹转炉氧枪粘渣机理,阐述了氧枪粘渣的危害,介绍了氧枪自动刮渣器机械、气动 及电气自动控制部分的原理及设计特点。 关键词 氧枪 钢渣 自动刮渣器

Design and Application of Automatic Scraping SlagMechan ism in Lance of Oxygen Top - Blown Converter

Ren Shimei

( SteelMaking of Sanming Iron & Steel (Group) Co. , Ltd. )

ABSTRACT The mechanism of lance sticking slag of oxygen top - blown converter is analysed, and harm of lance sticking slag is discussed. The p rincip le and designing characterics ofmachine, pneumatic control system and electrical controlled device of lance automatic scrap ing slag are introduced. KEYWORDS Lance Slag Automatic scrap ing slagmechanism 1 前言

氧枪是氧气顶吹转炉吹氧装置的关键部件之一。吹 炼时,与车间内供氧管相连的氧枪由升降装置带动送入 炉膛内,在距金属熔池液面一定高度时将高速氧气喷向 高温液态金属,实现金属熔池的冶炼。冶炼结束时,氧枪 由升降装置提起,至一定高度时自动切断氧气。转炉冶 炼时氧枪极易粘渣,而氧枪粘渣又影响生产的正常进行。

2 氧枪粘渣机理及粘渣危害

在炼钢过程中,氧枪的工作位置可分为三种:基本枪 位、高枪位、低枪位。

1)当采用低枪位或采用较高氧压操作时,氧气流股

对熔池面有较大的冲击力,熔池被打成一个深坑。此时 冲击面积减小,冲击深度增加,一部分金属液被粉碎成小 液滴随着反射气流从深坑中喷溅出来,一部分喷溅液粘 结在枪管头部形成结渣或结钢,是造成氧枪头部粘渣的 主要原因。

2)当采用高枪位或采用较低氧压操作时,氧气流股

对熔池面冲击力较小,冲击深度减小,但冲击面积增大, 熔池被打成一个浅坑。此时熔池搅拌减弱,金属液的传 氧速度变慢,脱碳速度降低,渣中氧化铁含量增加,从而 引起泡沫渣喷溅,是造成氧枪头部粘渣又一重要原因。 综上所述,氧气顶吹转炉在控制吹炼过程中易产生 爆发性金属喷溅及泡沫渣喷溅等,喷溅造成氧枪头部粘 渣,氧枪重量增加,枪头尺寸加大,若不及时清理,氧枪无 法拨出氧枪口,影响正常生产。

3)粘渣的成份及其性能

炼钢炉渣是一个非常复杂的多组元体系,至少有九 种成分组成(如: CaO、MgO、MnO、FeO、Al2O3、Fe2O3、

P2O5、SiO2、S等) ,其性能取决于各氧化物的含量。大多

数炉渣组织比较松散,其硬度高,脆性大,在受压或受冲 击的情况下极易脱落。

3 自动刮渣器机械部分的原理及组成

采用人工刮渣费时、费力且不安全,为了快速清除氧 气顶吹转炉氧枪的结渣,根据粘渣机理设计了自动刮渣 器。刮渣器的刮渣原理:氧枪在提枪的过程中,分布于氧

枪两侧的气缸夹紧,使 钢渣受到刮渣轮齿挤压、切割而破

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October 2005 冶 金 设 备

METALLURGICAL EQU IPMENT 总第153期 2005年10月第5期

① 作者简介:任世美,男, 1964年出生,高级工程师,硕士,毕业于江西理工大学冶金设备专业

? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 碎脱落,达到自动刮渣,降低工人劳动强度的目的。自动 刮渣器由螺旋调整机构、气缸、卸荷机构、刮渣轮等部分 组成,如图1所示。

图1 氧枪自动刮渣器结构示意图

1 - 螺旋调整机构; 2 - 气缸; 3 - 卸荷机构; 4 -

刮渣轮; 5、7 - 低副运动机构; 6 - 导向轴

1)气缸是自动刮渣器夹持动力源,气缸行程由氧枪

口氮封装置的最大直径决定,应确保氮封装置有足够的 检修空间。

2)螺旋调整机构是对气缸的行程进行微调和控制气

缸行程的装置。它由自锁螺杆和限位块两部分组成。

3)卸荷机构由导向轴、轴座、导向滑键、密封盖板及

润滑油杯组成。刮渣工作是通过卸荷机构轴上的刮渣轮 实现,应保证其动作准确、平稳。

4)刮渣轮固定在导向轴头上,刮渣时,两两相对卡住

氧枪的四个刮渣轮随氧枪提升转动而切割红渣,把红渣 从氧枪枪管上刮下,它是自动刮渣器的核心组件。如图2 所示,其形状似一把铣刀。为了保证刮渣轮工作时,有足 够的硬度和强度,其材料一般选用高锰弹簧钢65Mn。刮 渣轮的齿数由刮渣轮的直径决定,直径越大,齿数越多。 为了能顺利地进行排渣,其轮齿开槽角度应在65～70°。 图2 刮渣轮

4 自动刮渣器气动部分

如图3所示,自动刮渣器的气动部份由气源、气动三

联组件、双电控电磁换向阀、气缸及接管等组成。换向阀 采用双电控二位五通电磁阀,形成双电控双作用换向回 路,两气缸共用一气源,实现两气缸的同步工作。

5 自动刮渣器电气自动控制系统

本自动控制系统,采用美国GE的90 - 30系列PLC 进行逻辑控制,具有远程控制和机旁控制功能。当需要 刮渣时,可以点击电脑操作画面上的刮渣选择开关,此 时,如果在主控室遥控刮渣,只要按下操作台上的“提枪” 按钮,线圈得电,驱动外部继电器,电磁阀线圈得电,刮渣 器气缸夹紧进行刮渣。当停止提枪时,线圈失电,电磁阀 线圈断电,刮渣器汽缸张开,结束刮渣。如果由机旁控制 刮渣,按下机旁操作箱上的“提枪”按钮,线圈得电,驱动 外部继电器,电磁阀线圈得电,刮渣器气缸夹紧进行刮 渣。当停止提枪时,线圈失电,电磁阀线圈断电,刮渣器 气缸张开,结束刮渣。本控制系统设置了位置极限和张 力极限保护装置。只有将A枪或B 枪提到“等待点”以 上,并且A枪或B枪左或右钢丝绳张力不超过80kN时, 才允许刮渣,否则,不允许刮渣。 图3 气动原理图

1 - 气源; 2 - 气动三联组件; 3 - 换向阀; 4 - 气缸 6 结束语

氧枪自动刮渣器的设备投资费用为3560元人民币, 维护费用约为20元/月。

自动刮渣技术在100 t氧气顶吹转炉的使用,取得了 很好效果,见表1。

表1 氧枪自动刮渣与人工刮渣效果对比 刮渣 次数

/炉

刮渣 时间

/min

冶炼 周期

/min

氧枪 寿命

/炉/根

氮气封 寿命

/月

人工刮渣1 /3 20～30 35～40 230 6 自动刮渣1 2～3 30～35 300 12

1)自动刮渣代替人工刮渣,极大地降低了工人的劳 动强度。

2)有效地保护氧枪和氮封装置,延长其使用寿命。 3)缩短炼钢生产时间,满足快节奏炼钢生产要求。 4)提高炼钢的自动化水平。

参考文献

[ 1 ] 冯聚和主编.《氧气顶吹转炉炼钢》. 北京:冶金工业

出版社, 1995

[ 2 ] 徐灏主编.《机械设计手册》. 北京:机械工业出版社, 1992

[ 3 ] 蔡春源主编.《机械零件设计手册》第3版. 北京:冶

金工业出版社, 1994

(收稿日期: 2005 - 05 - 10)

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总第153 期 冶 金 设 备 ? 1994-2007 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved

2005年10月第5期