提高轉(zhuǎn)爐副槍投用率的研究與實(shí)踐

周雪方 鄭吉南

摘 要：本文通過(guò)對(duì)影響寶鋼特鋼韶關(guān)有限公司煉鋼廠轉(zhuǎn)爐副槍投用率的要素進(jìn)行分析，從生產(chǎn)方面、操作方面及設(shè)備本體等方面進(jìn)行探討，找出影響副槍投用率較低的原因。針對(duì)各影響要素進(jìn)行研究，針對(duì)原因制定了逐項(xiàng)解決方案，適時(shí)對(duì)副槍設(shè)備進(jìn)行了適應(yīng)性改造，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐。改造完成后，轉(zhuǎn)爐副槍的投用率由80%提高到98%以上，確保轉(zhuǎn)爐副槍的穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐副槍 要素 投用率

中圖分類(lèi)號(hào)：TF345 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）04（c）-0102-02

寶特韶關(guān)轉(zhuǎn)爐煉鋼工序在轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)兩座130t轉(zhuǎn)爐配置兩套副槍系統(tǒng)，分別于2011年、2012年投產(chǎn)，轉(zhuǎn)爐副槍投入后，副槍槍頭粘鋼、粘渣嚴(yán)重，探頭輸出裝置卡探頭，造成接插可靠性低；槍體不在熔池中心，槍體受熱不均，出現(xiàn)彎曲變形，造成接插不良使用壽命低；導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，拆裝、維護(hù)不方便，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)隨升降車(chē)升降中槍體變形情況下易擠壓導(dǎo)輪；橫移升降開(kāi)關(guān)布置存在一定問(wèn)題，停位準(zhǔn)確性、工作可靠性較差；刮渣器單氣缸驅(qū)動(dòng)，設(shè)備維護(hù)量較大；機(jī)械手適應(yīng)調(diào)節(jié)范圍較小，易因槍體變形接插成功率低等設(shè)備故障率較高，造成副槍探頭接插成功率低，副槍的投用率僅為80%左右，嚴(yán)重影響轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)組織，影響生產(chǎn)的同時(shí)增加轉(zhuǎn)爐煉鋼成本。

1 存在的問(wèn)題及原因

（1）副槍槍頭設(shè)計(jì)帶有凹槽的形式，為防止使用過(guò)程中凹槽由鋼渣進(jìn)入，凹槽設(shè)計(jì)尺寸與探頭尺寸配合緊密，接插時(shí)常常因?yàn)闃岊^與測(cè)溫件配合不良，或測(cè)溫件尺寸偏差，造成探頭接插不到，影響副槍投用率。

（2）副槍槍體受熱不均，槍體彎曲嚴(yán)重，影響接插成功率，嚴(yán)重時(shí)損壞設(shè)備。主要判斷為副槍中心與轉(zhuǎn)爐中心偏移800mm，使用過(guò)程中槍體受熱不均，槍體向轉(zhuǎn)爐中心彎曲，造成探頭檢查成功率低。。

（3）探頭輸出箱設(shè)計(jì)部合理，探頭通過(guò)自身的重力滾落到機(jī)械手上，在探頭輸出過(guò)程常常因?yàn)樘筋^卡阻或探頭輸出不水平，造成副槍接插不成功。造成卡阻的主要原因判斷為探頭重量較輕，或者滑軌由微量變形，造成探頭的重力不足以克服摩擦力，造成探頭輸出不成，副槍接插失敗，影響副槍的投用率。

（4）機(jī)械手布置設(shè)計(jì)部合理，機(jī)械手的升降與副槍的彎曲呈垂直狀態(tài)，副槍槍體出現(xiàn)變形時(shí)，機(jī)械手無(wú)法自動(dòng)調(diào)整彌補(bǔ)槍體變形量完成接插，造成副槍接插不成功頻率較高。

（5）副槍刮渣器及氮封裝置設(shè)計(jì)部合理，驅(qū)動(dòng)氣缸采用內(nèi)置磁環(huán)式氣缸，且氣缸與副槍口距離較近，氣缸故障的頻率較高，造成副槍投入率偏低。

（6）副槍接口無(wú)法接收相應(yīng)數(shù)據(jù)，主要是受寶特韶關(guān)啟用新的經(jīng)營(yíng)管控系統(tǒng)，需重新調(diào)試模型與三級(jí)的通信接口，包括接收三級(jí)的數(shù)據(jù)和發(fā)送給三級(jí)的數(shù)據(jù)，確認(rèn)每一個(gè)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)字段，保證接口數(shù)據(jù)正常接收。

2 優(yōu)化措施

2.1 槍頭優(yōu)化

針對(duì)副槍槍頭結(jié)構(gòu)易造成探頭接插不良的問(wèn)題，對(duì)使用槍頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，取消槍頭凹槽孔形式，采用帶錐度的平頭槍頭，減小探頭接插阻力，降低槍頭的結(jié)渣幾率，利于接插件與探頭接插，從而提高探頭接插成功率。

2.2 副槍槍體改造

針對(duì)副槍槍體變形造成接插不良的情況進(jìn)行研究分析，確認(rèn)造成槍體變形的主要原因是副槍不處于轉(zhuǎn)爐熔池中心，槍體受熱不均造成槍體使用過(guò)程中彎曲變形。針對(duì)該原因，改造采用了可旋轉(zhuǎn)的副槍槍體，通過(guò)定期180度旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)槍體自動(dòng)矯直的功能。副槍槍體通過(guò)固定座安裝在升降車(chē)上，采用螺栓連接，副槍槍身可在固定座中旋轉(zhuǎn)，可矯正槍體在爐內(nèi)熱負(fù)荷不均勻造成的彎曲變形，其運(yùn)動(dòng)示意圖（如圖1所示）。槍身中心管通過(guò)O形圈密封與槍頭連接，以適應(yīng)外管的熱膨脹；外管焊于槍頭上，為防止接插件受熱輻射和渣塵的影響，中心管通氮?dú)獯祾?，以保持探頭插接件表面清潔，外、中、內(nèi)三層管構(gòu)成冷卻水通路。改造后槍體彎曲現(xiàn)象明顯得到緩解，槍體的使用壽命大幅提高，接插成功率大幅增加。

2.3 探頭輸出裝置優(yōu)化改造

針對(duì)探頭輸出卡阻問(wèn)題，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)分析，探頭為無(wú)動(dòng)力輸出，受探頭與滑軌之間的摩擦影響較大。探頭輸出裝置改造后，探頭推出單元主要由變頻減速電機(jī)（自帶制動(dòng)器）、聯(lián)軸器和鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。某一探頭儲(chǔ)存?zhèn)}打開(kāi)，經(jīng)一固定等待時(shí)間后，減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)鏈輪軸旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)鏈輪驅(qū)動(dòng)裝有推塊的鏈條，推塊將支撐架上的探頭推出后回到等待位，完成一次探頭輸出操作。

2.4 機(jī)械手布置方式優(yōu)化

本次改造采用新設(shè)計(jì)機(jī)械手，整體更換；布置方向垂直于原方向，即爐前、爐后方向。

機(jī)械手裝置主要由探頭夾持器、旋轉(zhuǎn)臂和傾翻單元組成。

探頭夾持器由四部分組成：滑動(dòng)架、擺動(dòng)架和擺動(dòng)架上的導(dǎo)向夾頭、夾頭。導(dǎo)向夾頭、夾頭均采用氣缸驅(qū)動(dòng)；探頭夾持器的滑動(dòng)架安裝在旋轉(zhuǎn)臂中，可在旋轉(zhuǎn)臂中滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，滑動(dòng)架靠彈簧復(fù)位；擺動(dòng)架通過(guò)連桿與滑動(dòng)架連接，組成平行四邊形結(jié)構(gòu)。探頭夾持器運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖（如圖2所示），其調(diào)整范圍為扇形。

旋轉(zhuǎn)臂由傾翻單元（變頻電機(jī)+制動(dòng)器+減速機(jī)）驅(qū)動(dòng)，傾翻單元套裝在旋轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)軸上。檢測(cè)元件配置：編碼器+開(kāi)關(guān)。

機(jī)械手接收到探頭輸出裝置推出的探頭后，夾持器的導(dǎo)向夾頭和夾緊夾頭順序合攏、夾住探頭，此時(shí)旋轉(zhuǎn)臂由水平位置旋轉(zhuǎn)到豎直位置，以進(jìn)行探頭接插。副槍下降，把持器插入探頭中，當(dāng)接插到一定深度后，導(dǎo)向夾頭打開(kāi)；副槍繼續(xù)下降到發(fā)出接通信號(hào)后，探頭接插結(jié)束，夾頭打開(kāi)。機(jī)械手旋轉(zhuǎn)臂由豎直位置旋轉(zhuǎn)到水平位置。

2.5 刮渣器及氮封改造

刮渣器安裝在氮封閥上（測(cè)量位），用于清理副槍槍體粘渣。刮渣器為由氣缸驅(qū)動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)，兩側(cè)刮渣頭機(jī)械同步。刮渣器為氣缸驅(qū)動(dòng)，故當(dāng)槍體出現(xiàn)粘鋼或刮渣力太大時(shí)，刮渣器可被頂開(kāi)，起到保護(hù)設(shè)備作用。氣缸布置在刮渣器箱體一側(cè)，改善設(shè)備工作環(huán)境、提高設(shè)備工作可靠性。

氮封閥采用雙閥板內(nèi)開(kāi)式結(jié)構(gòu)，氮封閥由單氣缸驅(qū)動(dòng)，兩側(cè)閥板用連桿機(jī)構(gòu)連接在一起，保證兩側(cè)閥板開(kāi)閉狀態(tài)的同步。氣缸布置在氮封閥箱體一側(cè)，改善設(shè)備工作環(huán)境、提高設(shè)備工作可靠性。

3 測(cè)試效果

本次調(diào)試工作，實(shí)現(xiàn)了4#轉(zhuǎn)爐和5#轉(zhuǎn)爐兩套模型系統(tǒng)在線的同步運(yùn)行，模型系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，關(guān)鍵模型指標(biāo)終點(diǎn)碳命中、溫度命中率和雙命中率的指標(biāo)情況如表1所示。

4 結(jié)論

針對(duì)副槍使用過(guò)程中造成副槍投入率不高的問(wèn)題，進(jìn)行逐項(xiàng)分析、研究，找出解決措施。通過(guò)對(duì)副槍裝置設(shè)備的優(yōu)化改造，使副槍的投用率由原來(lái)的80%提高到了98%以上。得出結(jié)論如下：

（1）完成副槍槍頭及槍體的改造，消除了因槍體變形、槍頭結(jié)渣造成的副槍接插不成功故障，極大的提高副槍的接插成功率同時(shí)延長(zhǎng)了副槍使用壽命。

（2）完成探頭輸出裝置及夾持器等設(shè)備的改造，有效提高探頭輸出成功率，同時(shí)通過(guò)夾持器自動(dòng)調(diào)整功能，提高了探頭接插成功率。

（3）副槍改造完成后，副槍探頭接插成功率大幅提高，設(shè)備故障率大幅降低，副槍的投用率由原來(lái)的80%提高了98.3%以上，年降低煉鋼成本超千萬(wàn)元。

參考文獻(xiàn)

[1] 馮捷，張紅文.轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.