关于转炉氧枪升降小车改进措施的探析

关于转炉氧枪升降小车改进措施的探析

邹智宏

阳春新钢铁有限责任公司   529600

摘 要：本文主要是笔者根据所在钢厂所使用的转炉氧枪升降小车日常使用过程中所存在的问题，依据理论研究及生产实践提出相关的设备技术改进措施，在确保相关设备技术能够满足现场高效生产的需要的同时也从设备本质方面进行改善，减少人员进入风险场所作业，确保生产现场的安全稳定运行。

关键词：转炉氧枪；升降小车；快换及防坠

前言及背景：转炉氧枪设备是顶底复吹转炉炼钢的重点关键设备，而目前国内冶金行业内的氧枪升降小车所采用的设计一般都是通过法兰使氧枪与氧枪小车连接，更换氧枪只能拆卸法兰，造成更换一支氧枪所需的检修时间平均在3～4小时甚至更多时间才能更换完成。一旦工作位氧枪出现故障且这种情况下是没有备用枪使用的，将直接导致转炉停产。并且作业过程都在高空、高温环境下，过程中会产生大量的烟气、灰尘等有毒介质，没有及时排走的烟气就会上蹿到氧枪更换平台，而烟气里都会含有一定的CO。因此给检修人员带来极大的安全隐患，同时也极大的浪费了劳动力。另外笔者所在钢厂原设计的氧枪防坠装置在使用过程中易因工艺工况（如：下枪顶废钢、顶氧枪口套等）触发防坠装置，一旦触发则需中断浇次停炉处理（一般需要1.5~2h），耗时长且存在作业人员与升降小车高空坠落安全风险。

   针对以上情况，迫切需要对氧枪升降小车从设备技术上进行优化改进，以确保生产现场的安全稳定高效运行。          

1   现状概况

1.1笔者所在钢厂现有公称容量120t转炉两座，氧枪设备采用“双车双枪”型式，每一座转炉配备两支氧枪（工作及备用），每支氧枪都有各自独立的升降小车及提升系统。而氧枪所使用的氧气、氮气、冷却水等能源介质通过金属软管连接到氧枪升降小车的氧枪座上，氧枪则与氧枪小车座通过法兰及螺栓进行连接，来实现能源介质的互通，而更换氧枪的过程必须先关闭能源介质，然后拆除故障氧枪与氧枪升降小车之间的连接，接着安装新氧枪并对新氧枪进行调整对中。通常在实际检修过程中，更换氧枪只能拆卸法兰，这种状况下更换一支氧枪的时间一般都要在3～4h甚至更多时间才能更换完成。这就造成在一定时间内无“备用枪”可用，这时一旦工作位氧枪出现故障，将直接导致转炉停产。另一方面法兰螺栓拆除和紧固都在高空、高温环境下作业，同时另一支工作枪会持续的生产，会产生大量的烟气、灰尘等有毒介质。没有及时排走的烟气就会上蹿到氧枪更换平台，而烟气里都会含有一定的CO。因此给检修人员带来极大的安全隐患，同时也极大的浪费了劳动力。

1.2笔者所在钢厂所采用的氧枪防坠装置是设计在氧枪升降小车上的，其基本原理实际上是我们日常生活中普遍用到的杠杆平衡原理。当氧枪发生意外成自由落体状态时，杠杆装置就会起到作用，触发装置两边的锁紧装置与两边的轨道梁接触而起到锁止作用实现防坠功能。而在氧枪升降小车正常工作情况下，因升降钢丝绳承受拉力，滑轮下部弹簧在小车及氧枪重量下被压缩而不会触发锁紧装置。另外笔者所在钢厂因工艺工况（如：下枪顶废钢、顶氧枪口套等）易触发防坠装置且需中断浇次停炉处理（一般需要1.5~2h），与高节奏生产理念相违背。

2   研究分析

2.1 根据笔者从现场实际分析以及对设计结构原理的研究，目前所使用的氧枪升降小车更换氧枪存在的制约因素主要集中在能源介质管道法兰连接的拆装以及新氧枪的对中方面。由于能源介质管道重量较大，无法通过人工进行拆装，必须使用行车进行配合，并且至少三个连接处的法兰螺栓需进行拆装，在这个过程中对施工人员的技能水平也有一定的要求，行车配合吊装必须要有相应的行车工进行配合，法兰拆装必须要有相应的熟练的钳工进行实施，一旦法兰面密封不符合要求，试车有泄漏的情况出现就必须重复一遍拆装工序。同时氧枪与下方烟气回收的烟罩氧枪口相对位置有严格的标准要求，如果在安装过程中没有达到对中要求就会造成氧枪在升降过程中与烟罩氧枪口出现刮擦，造成烟罩氧枪口磨损漏水而影响生产正常进行。而且在氧枪安装过程中需要同步对氧枪三个能源介质管道连接座进行调整，每次调整都需要松紧氧枪能源介质管道连接座的螺栓，耗时费力。

2.2 原设计的氧枪防坠装置采用的是棘轮式，因使用环境的影响以及机构本身的缺陷在使用过程中经常会出现机构失灵的情况，要么在需要起作用的时候因机构卡组两端锁紧装置没有达到锁紧位置而无法进行锁止，要么在锁紧装置锁紧之后因恢复困难而需要浪费大量的生产时间，并且因为笔者所在钢厂因生产工艺条件影响易因下枪顶废钢、顶氧枪口套等生产上的异常情况而触发防坠装置，一旦触发后需要耗费大量的时间进行出来，并且在处理过程中同样面临人员进入高危环境进行作业。

3   改进措施

3.1 根据第2.1点分析得出目前氧枪更换耗费检修时间的主要集中在氧枪三条能源介质管道法兰连接螺栓的拆装以及氧枪对中过程中的氧枪连接座的调整，所以必须从这两个方面进行技术改进，将这两个主要问题点消除后更换氧枪所需检修时间将得到大幅度降低，那么如何实现，则从两个方面进行着手：

1）实现管路能够自动对接，并且对接后密封效果一次成型确保不会出现安装后密封面出现泄漏而进行返工。其具体做法是主要是借鉴电气专业的航空插头以及液压系统上的快速插头的原理，模块化两端的连接装置，并自带密封插头，密封头上设置多个密封层，确保使用效果，一旦氧枪安装上去对接时，只要确保上下对接顺畅没有出现歪斜，氧枪的能源介质管道也就对接成功。

2）设置导向装置，减少安装的时候人工确认以及吊装时间，并且可以减少安装时候因人为影响损坏密封面，进一步提高一次对接成功率。              另外对氧枪连接座连接板面精度进一步提高确保氧枪安装完成后只要进行微调，并在连接板上设置四颗调整螺丝进行微调，同时将固定连接螺栓由普通的连接螺栓更改为快速拆装螺栓。

3.1 根据第2.2点分析得出主要从防坠装置机构的设计原理以及在装置触发之后如何能够进行快速恢复方面着手进行改进，通过笔者大量的实践与研究，以及与相关行业的单位交流，研制并进行实践应用的一种“弹簧-卡爪式”防坠装置，该装置结构制造安装容易、制动可靠、制动拆卸方便且不妨碍设备正常运转的新型防坠落装置，其装置如图1所示：

图1 “弹簧-卡爪式”防坠装置

4   结束语

通过技术分析与实践措施的实施，目前笔者所在钢厂改造后的氧枪更换时间大大缩短，每一次换氧枪可节省2.5小时，检修得到了很大的改善。同时新的氧枪防坠装置上线使用后未再出现失效以及难恢复的情况。通过上述设备技术的改进在保障生产的安全稳定运行的同时达到了降本增效的目的。

参考文献：

[1] 谭牧田.氧气转炉炼钢设备（高等学校试用教材）[M].北京:机械工业出版社，1983.

[2]王行山.转炉氧枪升降横移装置卷扬系统改进方法探讨[J].天津冶金,2013(4):42-45.

[3] 罗忠伟，李 宏，高 茵.转炉氧枪防坠落装置的应用[J].冶金能源.2005，（01）：50-53.