LF爐導電橫臂拉桿系統優化

王偉峰，朱智，戴本俊

（馬鋼特鋼公司，安徽馬鞍山24300）

LF爐導電橫臂拉桿系統優化

王偉峰，朱智，戴本俊

（馬鋼特鋼公司，安徽馬鞍山24300）

馬鋼特鋼公司高速車輪用鋼生產線，120 tLF鋼包精煉爐項目的120 tLF爐電極夾持設計方案，使用結果表明，采用一體式拉桿工作正常，故障率低，滿足生產要求。

LF爐；拉桿；防松螺母；優化

0 概述

某鋼鐵公司高速車輪用鋼生產線技術改造工程新建1座120 tLF雙工位精煉爐，1座120 tLF單工位精煉爐，年處理的鋼水量為110萬噸，其中80%提供給圓坯連鑄，20%提供給模鑄及鑄件。電極升降裝置包括電極橫臂和電極立柱兩大部分，電極橫臂由3套銅鋼復合導電橫臂，3套電極夾緊放松機構及3個導電夾頭組成。LF爐電極橫臂采用銅鋼復合導電橫臂全水冷結構，3根銅鋼復合導電橫臂均為箱式結構，中間為無縫鋼管的芯管，箱形體通水進行強制水冷，以保證足夠的熱態強度及剛度。電極的夾緊裝置置于橫臂中，具有良好的工作環境，利用碟簧夾緊，液壓缸進行放松。3根橫臂的夾緊裝置結構尺寸完全一致，具有良好的互換性，減少用戶的備品備件。拉桿本體套有碟簧，頭部與電極抱圈連接在一起，尾部是液壓缸，當油缸工作活塞桿伸出時候，頂動拉桿向前移動，此時抱圈打開，可以放松電極，進而更換電極或調整電極長度，更換電極或調整電極長度動作結束后油缸泄壓，同時碟簧起作用，抱圈收緊，電極被夾緊。

1 存在的問題

（1）LF爐導電橫臂在生產中經常出現某相電極不能放松，導致不能正常更換或調整電極長度。

（2）有時在電極放松時候會出現某相拉桿頂到導電夾頭而損壞導電夾頭，導電夾頭為水冷件，水會沿著電極流向裝滿鋼水的鋼包中，非常危險。

（3）在生產過程中出現上述情況，需要等爐蓋和電極冷卻后檢修人員才能到電極橫臂上進行拆除油缸、調整拉桿調節螺母作業，造成搶修費時費力。

（4）薄螺母設計過大，調整空間較小，不易調整。

（5）拉桿系統穩定性較差，反復拆裝造成設備使用壽命降低。

2 改造方案

2.1 原因分析

每個工位有三相導電橫臂平行排列，在生產過程中，由于大電流通過，導電橫臂周圍存在磁場，根據安培定則，帶電導體在磁場中產生洛倫茲力；三相通電的導電橫臂處在彼此的磁場中，導電橫臂存在振動現象，拉桿在導電橫臂內部隨導電橫臂一起振動，拉桿系統中存在調節螺桿和薄螺母，該螺桿在拉桿后面通過螺紋與拉桿連接在一起，調節螺母與薄螺母在導電橫臂振動過程中會出現松動現象。根據拉桿系統結構（圖1），以上情況在多次實際搶修過程中拆下液壓缸后均得到驗證。

圖1 導電橫臂拉桿系統結構圖

（1）當調節螺桿因振動進入拉桿內部過長時候，會使得整個拉桿系統的總長度縮短，而液壓缸活塞的行程是固定的，這就使得拉桿的行程縮短；隨著放松電極次數增多，調節螺桿旋入的距離增加，當液壓缸活塞完全伸出，但拉桿行程不足，使得抱圈不能打開，電極不能放松，進而不能完成電極更換或者電極消耗后不能將電極向下釋放。最終不得不停止生產，將后邊液壓缸拆下，把調節螺桿向外面旋轉，使得拉桿系統的長度恢復到原來的長度，然后旋緊防松動螺母。

（2）當調節螺桿因振動而旋出時候，拉桿總長度增加，這樣在放松電極進而更換電極或調整電極長度時候，拉桿與觸板的距離會縮短，隨著放松電極次數增多，調節螺桿旋出的距離增加，當距離增加到一定程度如果更換電極，抱圈完全打開，拉桿頭部會頂到導電夾頭（圖2），由于導電夾頭為水冷件，當受外力作用而變形時候，水管接頭會出現漏水現象，流出來的水會沿著電極直接流到鋼包中，非常危險。最后結果和情況（1）相同，需要停產檢修；

圖2 導電夾頭結構

（3）通過3次導電橫臂拉桿與觸板實際測量，數據對比后可以說明上述缺陷的存在，數據詳細見表1和表2。其中定義最大間距為油缸活塞桿完全收回，抱圈完成夾緊動作后拉桿與導電夾頭的間距；最小間距為油缸活塞桿完全伸出，抱圈完全打開后拉桿與導電夾頭的間距。當前后距離數據相比有所增大，變化量Δx為正值，反之為負值。從每個表格中最小值變化可以看出處雙工位A相電極外，最小間距均又增大的趨勢，說明該調節螺母并不能相對螺桿靜止，同時經過計算，根據調節螺桿螺距值數據與最大變化量數據得出：平均15 d每一相導電橫臂調節螺桿要向內或向外旋轉一圈，如果長時間不去檢查拉桿與導電夾頭的距離會對保產造成不利影響。

表1 拉桿與導電夾頭之間距離mm

表2 拉桿與導電夾頭之間距離mm

2.2 具體要求

（1）抱圈能按照操作要求正常的打開和關閉，使得電極被放松，進而順利進行更換電極或調整電極長度操作。

（2）當放松電極時候，不可以再出現頂壞水冷件導電夾頭的情況。

（3）增加拉桿系統穩定性，延長設備使用壽命。

2.3 改造方案

（1）將薄螺母尺寸減小，使其旋轉更為容易。

（2）在線將調節螺桿裝入拉桿中并安裝油缸，將油缸工作方式轉為手動，慢慢使油缸活塞桿開啟關閉，這樣可以保證拉桿不會頂壞導電夾頭；如果在手動過程中看到拉桿有可能頂壞導電夾頭則立即停止，然后油缸泄壓，將油缸拆下，調節螺桿向拉桿內旋轉相應尺寸，重復上步操作，直到調整到合適的最大距離、最小距離。

（3）調完調節螺桿的長度后，將拉桿整體拆下，用氬弧焊將防松螺母與調節螺桿、拉桿先通過點焊的方式焊接在一起，再焊接一周并且要求焊縫滿焊（圖3）。

圖3 改進后的拉桿結構圖

（4）將尺寸固定的一體化拉桿裝入導電橫臂中，試驗正常后正常使用，后續跟蹤時間為3個月，如果沒有問題則達到優化效果。

3 結束語

在充分考慮某鋼鐵公司120 tLF爐電極旋轉鋼包精煉爐電極橫臂拉桿系統的特點并展開技術論證后，認為某鋼鐵公司120 tLF爐電極旋轉鋼包精煉爐電極橫臂拉桿系統如果選擇一體化拉桿設計，將能較好解決生產過程中拉桿長度不固定，拉桿系統穩定性較差，反復拆裝造成設備使用壽命降低等問題，提高拉桿系統可靠性，對保證公司120 tLF爐電極旋轉鋼包精煉爐電極橫臂拉桿系統安全穩定運起到積極作用。

［1］高澤平.爐外精煉教程[M].北京：冶金工業出版社，2011.

［2］成大先.機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2000.

〔編輯凌瑞〕

TF806.2

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.25