一種絕緣石墨電極夾持裝置在LF爐煉鋼設(shè)備中的應(yīng)用

王存明，賈超

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司三煉鋼廠，河北 邯鄲 056001）

LF爐煉鋼采用是對(duì)轉(zhuǎn)爐冶煉后的鋼水進(jìn)行合金成分微調(diào)，將鋼水中添加合金成分，在冶煉過(guò)程中，依靠電流對(duì)鋼水進(jìn)行再加熱，對(duì)鋼水進(jìn)行成分細(xì)微控制。煉鋼時(shí)，電流由變壓器通過(guò)電纜傳至橫臂本體，再通過(guò)本體傳至夾頭，電流導(dǎo)至石墨電極上，通過(guò)鋼水形成電流回路。當(dāng)電流通過(guò)抱圈，通過(guò)液壓缸缸桿后，液壓缸缸體將做為導(dǎo)體傳遞一部分電流至橫臂本體，造成液壓缸內(nèi)板簧失效，抱圈不產(chǎn)生抱緊的預(yù)緊力，造成石墨電極下滑，出現(xiàn)生產(chǎn)事故，為此設(shè)計(jì)和采用一種具有絕緣裝置的夾持機(jī)構(gòu)來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題。

1 LF爐石墨電極煉鋼中石墨電極夾持機(jī)構(gòu)的作用（如圖1）

LF精煉爐是靠三項(xiàng)帶電的石墨電極對(duì)鋼包內(nèi)的鋼水進(jìn)行再加熱而進(jìn)行冶煉。其中石墨電極為消耗材料，石墨電極靠?jī)?nèi)部碟簧液壓缸的回縮來(lái)實(shí)現(xiàn)夾持。

2 石墨電極夾持裝置導(dǎo)電對(duì)設(shè)備系統(tǒng)的影響

圖1

在LF精煉爐煉鋼過(guò)程中，電流由變壓器通過(guò)電流（額定電流為39wA）傳至橫臂本體，再通過(guò)本體傳至夾頭，電流導(dǎo)至石墨電極上，通過(guò)鋼水形成電流回路，三根橫臂作為導(dǎo)體形成電流通路，三根石墨電極在鋼包中對(duì)鋼水進(jìn)行加熱。目前在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的石墨電極夾持機(jī)構(gòu)有很多不利的因素。液壓缸靠螺栓固定在橫臂上，煉鋼時(shí)，電流通過(guò)油缸缸桿，傳入油缸內(nèi)部板簧，再通過(guò)缸體，通過(guò)聯(lián)接油缸與橫臂本體的螺栓而導(dǎo)入橫臂本體上。首先，電流通過(guò)缸體，造成液壓缸內(nèi)部碟簧失效；其次，電流通過(guò)聯(lián)接螺栓，造成螺栓熔斷，從而造成安全生產(chǎn)方面的事故。

由于現(xiàn)有的石墨電極夾持裝置在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用事故頻發(fā)，不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要，因此，有必要對(duì)現(xiàn)有的石墨電極夾持裝置進(jìn)行改進(jìn)，以提高生產(chǎn)煉鋼裝備水平，進(jìn)一步提高生產(chǎn)的效率，減少、降低安全生產(chǎn)事故。若電流通過(guò)抱圈，通過(guò)液壓缸缸桿后，液壓缸缸體將作為導(dǎo)體傳遞一部分電流至橫臂本體，電流通過(guò)液壓缸缸體時(shí)，缸體內(nèi)的板簧受到強(qiáng)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(chǎn)生抱緊的預(yù)緊力，造成石墨電極下滑，出現(xiàn)生產(chǎn)事故。

3 石墨電極夾緊裝置

石墨電極夾持機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)如表1。

表1

圖2為液壓缸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，液壓缸為單作用液壓缸，當(dāng)進(jìn)油口同過(guò)壓力油時(shí)，液壓缸缸桿前伸，當(dāng)缸內(nèi)壓力為0時(shí)，缸桿受缸體內(nèi)板簧的作用回收，產(chǎn)生預(yù)緊力對(duì)石墨電極進(jìn)行夾持。

圖3為設(shè)計(jì)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(nèi)部的孔內(nèi)；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(shí)，聯(lián)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(chǎn)生一定的預(yù)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(guò)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(nèi)環(huán)套、半圓卡環(huán)一、半圓卡環(huán)二、前凸環(huán)、前凹環(huán)、后凹環(huán)、后凸環(huán)、前絕緣環(huán)、后絕緣環(huán)、調(diào)距環(huán)、擋環(huán)、絕緣套筒組成。

圖2

圖3

其中，液壓缸缸體用螺栓通過(guò)液壓缸缸體法蘭端面的孔固定在橫臂體的孔內(nèi)；夾持液壓缸缸桿為階梯軸型，缸桿上有固定兩個(gè)半圓卡環(huán)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(huán)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(zhǎng)度與調(diào)距環(huán)、后絕緣環(huán)、后凹環(huán)、后凸環(huán)、抱圈、前凸環(huán)、前凹環(huán)、前絕緣環(huán)厚度的總和相匹配。

在夾緊裝置中的抱圈一側(cè)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(huán)、后凹環(huán)、后凸環(huán)、通過(guò)抱圈上的孔、前凸環(huán)、前凹環(huán)、前絕緣環(huán)、調(diào)距環(huán)的孔徑與絕緣套筒外徑相匹配。前凹環(huán)與前凸環(huán)、后凹環(huán)與后凸環(huán)的曲率半徑相匹配。

液壓缸為內(nèi)部為碟簧結(jié)構(gòu)，當(dāng)液壓缸缸體內(nèi)通壓力油時(shí)，夾持液壓缸缸桿前伸，當(dāng)沒(méi)有壓力油時(shí)，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(huán)套在絕緣套筒上，緊靠液壓缸缸桿軸肩，絕緣環(huán)、后凹環(huán)、后凸環(huán)、通過(guò)抱圈上的孔、前凸環(huán)、前凹環(huán)、前絕緣環(huán)、調(diào)距環(huán)依次套在絕緣套筒上。其中，半圓卡環(huán)的厚度與夾持液壓缸缸桿上凹槽的尺寸相匹配，半圓卡環(huán)一、半圓卡環(huán)二、卡在夾持液壓缸缸桿的凹槽內(nèi)，內(nèi)環(huán)套的尺寸與半圓卡環(huán)尺寸相匹配，內(nèi)環(huán)套套在夾持液壓缸缸桿上并卡套在由兩個(gè)半圓卡環(huán)組成的圓環(huán)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(chǎn)生的效果

當(dāng)LF煉鋼時(shí)，電流可通過(guò)橫臂體直接將電流導(dǎo)入電極夾頭上，電極夾頭可將電流直接導(dǎo)入石墨電極上，避免了夾持液壓缸缸體帶電造成的缸體內(nèi)部板簧失效，聯(lián)接夾持液壓缸與橫臂體的螺栓由于通過(guò)電流引起的電擊造成的斷裂現(xiàn)象，杜絕了由于夾持液壓缸缸體帶電而引起的生產(chǎn)事故的發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

目前這種裝置已應(yīng)用至我廠的設(shè)備中已有1年，由于液壓缸缸體帶電產(chǎn)生的生產(chǎn)事故基本上沒(méi)有發(fā)生過(guò)。通過(guò)改進(jìn)設(shè)備降低安全生產(chǎn)事故，大大提高了生產(chǎn)效率，也提升了裝備水平。