一種可移動的轉(zhuǎn)爐爐口水箱專用吊具設計

楊晨筠，沈國強

(中冶寶鋼技術服務有限公司，上海 201900)

一種可移動的轉(zhuǎn)爐爐口水箱專用吊具設計

楊晨筠，沈國強

(中冶寶鋼技術服務有限公司，上海 201900)

摘要：爐口水箱設計具備提高爐口剛度，減少爐口變形等優(yōu)勢；但在實際應用中發(fā)現(xiàn)，設備維修量過大的問題導致了成本明顯提高。針對每次拆除舊爐口水箱時需要繞過裙罩的問題，設計了一種可移動的吊耳吊裝工具。模型載荷驗證結果表明，該吊具能夠在平衡的狀態(tài)下吊起吊物，可以滿足0～3 t任何質(zhì)量的設備，采用的遙控控制方法能夠顯著節(jié)約成本。試驗應用效果表明，采用改進的吊具設計使轉(zhuǎn)爐爐口水箱的平均使用壽命有了顯著提高，某轉(zhuǎn)爐爐口水箱的使用壽命更是提高了近30%。這一應用研究對于我國轉(zhuǎn)爐的安全發(fā)展具有明顯的參考意義。

關鍵詞：爐口水箱；平衡狀態(tài)；遙控控制；成本

轉(zhuǎn)爐的爐體是由爐帽、爐殼以及爐底等3個部分組成[1-2]。為了提高爐帽的金屬殼、爐襯等實際使用壽命，研究以及工作人員采用了爐帽頂部的圓形爐口設計，從而在實際工作中可以更容易地實現(xiàn)加料、插入氧槍、排出爐氣以及倒渣功能[3-4]。為了保護爐口，常見的是應用循環(huán)水強制冷卻的爐口水箱的方法，這一設計的優(yōu)勢是可以顯著地減少爐口上的黏結物，提高爐口剛度，減少爐口的變形，改善應力狀態(tài)，延長爐殼、爐襯的壽命[5]；但在實際應用中發(fā)現(xiàn)，其明顯問題是一旦損壞，很容易造成大量漏水，且漏水時設備維修量大[6]。

轉(zhuǎn)爐爐口水箱是轉(zhuǎn)爐本體的重要設備，主要起到冷卻爐口，防止爐口堆積冷鋼并保護爐口的作用[7-8]。在歷次轉(zhuǎn)爐爐修中，爐口水箱因磨損嚴重必須更換是爐修的節(jié)點項目之一，一般節(jié)點時間為14 h。基于上述背景和存在的問題，提出了一種新型的可移動的轉(zhuǎn)爐爐口水箱專用吊具的設計，這一應用研究對于我國轉(zhuǎn)爐的安全發(fā)展具有重要的參考意義。

1新型爐口水箱專用吊具的設計

在實際應用中發(fā)現(xiàn)，歷次爐修都需要更換爐口水箱(見圖1)。一般更換時，先拆除轉(zhuǎn)爐上方上煙罩以及下煙罩，而保留裙罩。由于爐口水箱安裝位置圓周直徑為5 920 mm，而裙罩內(nèi)圈的直徑為5 144 mm，即爐口水箱安裝位置直徑大于裙罩內(nèi)圈直徑，所以，在不拆除裙罩的情況下更換爐口水箱必須繞過裙罩才能吊裝。

每臺轉(zhuǎn)爐有6塊爐口水箱，每塊爐口水箱質(zhì)量約為2～3 t。在更換過程中，施工人員應站在特制的轉(zhuǎn)爐檢修平臺上來拆裝爐口水箱。由于必須繞過裙罩，使得每次拆除舊爐口水箱時，必須在裙罩底部焊接吊耳，借助鋼絲繩及手拉葫蘆將水箱慢慢橫向牽引到裙罩內(nèi)圈內(nèi)，才能用行車吊走；安裝時，先用行車從裙罩內(nèi)圈落下，然后用鋼絲繩及手拉葫蘆將水箱慢慢牽引到安裝位置才能安裝。這一方法不僅費時費力，還存在一定的安全隱患(鋼絲繩在裙罩上面磨擦以及扭曲易造成鋼絲繩損壞)。為了解決這一難題，設計研發(fā)了一種基于可以移動吊耳的吊裝工具，其結構圖如圖2所示。

圖1　更換爐口水箱示意圖

圖2　新型爐口水箱專用吊具示意圖

在圖2中，橫梁是一個H型鋼，通過鋼板包裹表面形成一個中空方形體，表面標示有噸位刻度。固定吊耳焊接在橫梁頂面靠近吊臂側(cè)，吊臂焊接在橫梁側(cè)面，吊臂末端有一個吊耳。橫梁尾部安裝有配重塊，配重塊中部安裝有填充配重。電動機及變速箱安裝在配重塊頂面，通過聯(lián)軸器與絲桿連接，絲桿的另一端安裝有固定軸承座。移動吊耳安裝在絲桿上，移動吊耳與導向板接觸的部分安裝有銅滑板，指示箭頭安裝在移動吊耳上，橫梁底部安裝有支腳。設備上安裝有遙控接收器，操作人員可以通過遙控器對設備進行遙控操作。

設備吊物用鋼絲繩懸掛于吊耳下面，施工人員可以利用遙控器控制電動機及變速箱起動，通過聯(lián)軸器帶動絲桿旋轉(zhuǎn)，使與絲桿連接的移動吊耳能左右移動，確保吊物在吊起過程中和完全吊起后，吊具保持平衡。根據(jù)杠桿原理，可計算出移動吊耳在各個位置時，使得吊具平衡的吊物質(zhì)量，并標注在吊具側(cè)面(即噸位刻度)，與指示箭頭配合可方便使用。

2SolidWorks軟件的仿真載荷結果

為了進一步利用模型驗證上述設計的可行性，本文將模型導入SolidWorks軟件，并通過SimulationXpress網(wǎng)格化進行受力分析吊耳在不同工作狀態(tài)和工作工位能完全承受設計所需載荷，結果如圖3所示。

圖3　承載驗證結果

該吊具使用時，固定吊耳和移動吊耳分別掛鋼絲繩掛在行車(或其他起重機)上，當移動吊耳調(diào)到0 t位置時，吊具保持平衡，然后用鋼絲繩把吊耳與吊物連接，慢慢起升吊具，同時用遙控器控制移動吊耳慢慢向另一側(cè)移動，使得吊具始終保持平衡，最終移動吊耳移動到吊物質(zhì)量相應刻度時停止移動，即可使吊具在平衡的狀態(tài)下吊起吊物。其有益效果在于，1臺吊具可以滿足0～3 t任何質(zhì)量的設備。由此拓展開來，采用這種形式的方法可以大幅降低專用吊具的生產(chǎn)和制造成本。

3結語

采用上述改進的吊具設計，轉(zhuǎn)爐水箱的平均使用壽命有了顯著提高，其中，某轉(zhuǎn)爐爐口水箱的使用壽命提高了近30%。與以往年份的平均值相比，近兩年來通過改進的設計可節(jié)約成本近50萬元，焊補次數(shù)減少近50次。按每次焊補需要約1 h估計，近兩年還增加了約50 h的轉(zhuǎn)爐作業(yè)時間。從上述結果可以看出，采用本文的改進設計方法，可以大幅減少人力及生產(chǎn)成本，因此，具有重大的意義。

參考文獻

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[8] 周雙喜. 一種用于轉(zhuǎn)爐爐口微壓差控制的混合控制策略[J]. 自動化與儀器儀表,2011(6):14-15,18.

責任編輯鄭練

The Dedicated Design of the Removable Converter Mouth Spreader Tank

YANG Chenyun, SHEN Guoqiang

(MCC Baosteel Technology Services Ltd., Shanghai 201900, China)

Abstract：Mouth water tank has been designed to have improved rigidity mouth, mouth to reduce distortion and other advantages, but the practical application discovery equipment maintenance problems led to excessive cost significantly. Each time the text for the removal of the old mouth water tank needs to bypass the skirt, so design a removable lug lifting tool. The model validation results show that the load: this application allows spreader balanced state suspended lifting objects, remote control method between devices to meet any weight with 0～3 t, and can be used in significant cost savings. Experimental application results prove that spreader design improving the average life has been significantly improved, and a converter mouth water tank is increased by nearly 30 percent. The application of the safe development of the converter has obvious reference value.

Key words:mouth water tank, equilibrium, remote control, cost

收稿日期：2015-04-27

作者簡介：楊晨筠(1986-)，男，大學本科，工程師，主要從事機械電子工程等方面的研究。

中圖分類號：TF 341

文獻標志碼:B