50噸電爐橫臂絕緣防護裝置的設計與應用

楊建偉

（山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業部機動科，山東 萊蕪271104）

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50噸電爐橫臂絕緣防護裝置的設計與應用

楊建偉

（山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業部機動科，山東 萊蕪271104）

摘要：從電爐橫臂絕緣工作環境和失效形式入手，分析了其產生的原因，有針對性的介紹了設計橫臂絕緣防護裝置的要點，功能及應用情況，實現了橫臂絕緣可靠穩定長壽命工作，顯著提高了生產效率，取得了良好的效果。

關鍵詞：電爐；橫臂絕緣；防護設計；應用

導電橫臂是電弧爐煉鋼的一個重要設備，其穩定性是影響電爐煉鋼維修成本的一個重要因素。萊鋼特鋼事業部50 t超高功率電爐（UHP）自投產以來，導電橫臂故障率高，分析其主要原因是橫臂絕緣易沾渣短路或者絕緣失效老化導致的，造成橫臂和抱手易短路，打火，經常漏水，使用壽命短，以至生產長時間的熱停，已經成為制約煉鋼成本降低的一個重要因素。因此，提高電爐橫臂絕緣的可靠性性和使用壽命對提高電爐設備的穩定性，提高生產效率，降低維修成本都有著重要意義。

1　橫臂絕緣失效及防護增效

電弧爐導電橫臂通常與電極升降立柱通過橫臂支座連接，為了防止導電橫臂上的電流通過電極升降立柱，在橫臂支座與立柱兩者之間設有絕緣板。在實際冶煉過程中，由于電爐中高濃度煙塵所含的部分粉塵和電爐兌鐵水過程中四處飛濺的鐵水，沉積絕緣周圍及各處表面，高溫狀態下當導電橫臂送電時，絕緣板表面沾渣或老化失效，導致橫臂與立柱短路［1］，甚至導致橫臂，抱手打火漏水，冶煉過程觸斷電極［2］，產生設備熱停。

電爐橫臂絕緣防護裝置的主要作用就是阻止絕緣表面及周圍沾渣短路，防護老化失效，提高整個橫臂系統的穩定性和使用壽命［2］。冶煉過程或者兌鐵水準備過程中，通過管路的控制向橫臂絕緣表面及周圍直接噴吹氣流，持續大流量吹掃形成一個保護氣流層進行隔絕，減少了粉塵，鋼渣等物與絕緣表面的接觸面積，同時冷分吹掃絕緣表面溫度得到有效降低，降低高溫烘烤對絕緣的腐蝕，從而消除了絕緣易老化失效，降低了橫臂系統的短路故障率，提高了整體使用壽命。如圖1所示。

圖1　橫臂絕緣防護設計圖

2　橫臂絕緣防護裝置的設計

橫臂絕緣防護系統的設計主要包括動力系統管路設計、噴吹管設計和電控系統的設計。

2.1動力系統管路的設計

動力系統管路主要指氣源管路鋪設。氣源取自車間壓縮空氣，由壓風（壓縮空氣簡稱）主管道引出DN40D的支氣管路連接到小儲氣罐蓄能輸出，經過截止閥、過濾器、減壓閥、電磁截止閥、流量調節閥、單向閥進入分配器，通過流量表對風量進行監控。進入分配器的壓縮空氣分三路經截止閥通到三個噴吹管上，對三相橫臂絕緣進行吹掃防護，如圖2所示。

圖2　動力系統管路設計圖

2.2噴吹管的設計

噴吹管是由不銹鋼管（1Cr18Ni9Ti）焊接組成，安裝固定于橫臂立柱。噴吹管是由U行不銹鋼管做成，實施吹掃作用是通過噴吹管上均布的噴吹孔進行的。采用壓風對絕緣進行防護必須考慮車間的供風系統總流量壓力及對絕緣造成的損傷，噴吹孔孔徑設計太大，風量就大，造成總供風系統壓力低波動大，車間內供風不足，增加新問題；如果孔徑設計太小，風量變小，不僅起不到很好的防護效果，而且增加絕緣的老化速度，導致絕緣壽命縮短，提早失效。經過近一年的實踐摸索，根據50 t電爐自身工藝條件及橫臂間距，立柱表面尺寸及絕緣尺寸等情況進行如下設計：噴吹管利用φ32 mm不銹鋼管制作，分三段，用沖壓彎頭焊接連接成U形狀，最長管1 880 mm，主噴吹管長580 mm，短管長300 mm，長管后部焊接一接頭，連接分配器輸出管路，如圖3所示。其上采用120°角上下鉆φ1.5 mm的噴吹孔，長管約1 600 mm不鉆孔，其余孔均布，目的是避免直接噴射，減少對絕緣的沖刷。

圖3　噴吹管設計圖

3　防護裝置機能

當準備工作完成后，將壓縮空氣的截止球閥打開，分配器至各橫臂絕緣間的截止球閥打開，將操作臺上的“手動/自動/停止”選擇開關選到自動位置上，電爐側槍吹氧開啟時，絕緣防護系統的電磁閥得電打開，對絕緣吹掃形成氣流防護層，避免其表面及周圍沾渣，提高其可靠性和適應壽命［1］。風量通過流量表進行顯示，如果風量不合適，可以通過流量調節閥進行調節。電爐側槍吹氧停止時，系統管路上的電磁閥失電關閉，因為車間停止生產，不會對橫臂絕緣造成損傷，所以節約能源。

4　應用效果

該裝置投入使用后，運行穩定，冶煉過程中橫臂短路打火的現象消失，絕緣吹掃裝置安裝后如圖4所示，其防護作用得到充分發揮，絕緣即使在冶煉過程中和兌鐵水的過程中也能露出原色，使橫臂、抱手、支座及立柱不定期短路打火或者擊穿打漏的故障率有效降低，使用壽命明顯延長，絕緣穩定性顯著提高，同時對電爐生產順行提供了保障，取得了明顯的經濟效益。

圖4　絕緣防護裝置安裝使用圖

防護裝置應用前，每年更換一件橫臂，約20萬元左右；抱手更換一次的費用為2萬元，三個橫臂一年更換12次；橫臂絕緣更換一次費用為0.6萬元，三個橫臂一年更換18次；橫臂支座更換一次費用為2.2萬元，三個橫臂一年更換3次。應用后3年更換1件橫臂，1年更換3個抱手，1年更換3套絕緣，3年更換1套支座，可節約備件費用46.2萬元。同時每月因絕緣失效導致的熱停有原來的2小時減少為0.每年產生的效益為6.6萬元（1h/月 ×55t/h×50元/t ×12月）則年凈效益為52.2萬元。

參考文獻：

［1］李明奇，賈二強，林萬興.電弧爐冶煉過程觸斷電極故障的處理［J］.設備管理與維修，2010，（11）：32-32.

［2］張鶴，黃傳剛.電弧爐短網三相不平衡估算與研究［J］.現代冶金，2010，（01）：62-65.

Design and Application of the 50 Ton Electric Furnace Cross Arm Insulation Protection Device

YANG Jian-wei
（Shandong Co.Ltd.，Laiwu Branch Special Steel Division of Motor Branch，Laiwu Shandong 271104，China）

Abstract：From the furnace wishbone insulation work environment and failure form of，analyzes the reasons of its，for the the design of transverse arm insulated door device points，function and application，the realization of the transverse arm insulated stable and reliable and has the advantages of long service life，and significantly improve the production efficiency，achieved good results.

Key words：electric furnace cross；arm insulation；protection design；application

中圖分類號：TF305

文獻標識碼：B

文章編號：1672-545X（2016）03-0216-02

收稿日期：2015-12-11

作者簡介：楊建偉（1983-），男，陜西寶雞人，本科，機械工程師，研究方向為機械設備技術管理與維護。