電爐爐門氧槍機構水冷設計與應用

朱亞洲

（萊鋼集團設備檢修中心，山東萊蕪271105）

電爐爐門氧槍機構水冷設計與應用

朱亞洲

（萊鋼集團設備檢修中心，山東萊蕪271105）

針對電爐爐門氧槍在使用過程中存在的弊端與問題，對其旋轉臂、大臂轉軸、小臂轉軸進行了水冷設計，從而提高了爐門氧槍的在線使用壽命。

電爐；氧槍；弊端與問題；水冷設計；使用壽命

1 問題的提出

電爐爐門氧槍是電爐設備的重要組成部分，是電爐煉鋼生產的不可缺少的一部分。由于爐門氧槍工作在高溫、搞烘烤的條件下，從而給爐門氧槍機構的正常運行帶來一系列的問題，目前生產單位采用表面噴水方式對氧槍機構進行冷卻，但這種方法帶來了一系列的問題：（1）氧槍機構表面噴水冷卻效果不良，氧槍轉軸軸承在高溫烘烤下使用壽命大大降低；（2）氧槍機構表面噴水冷卻，水直接被高溫烘烤揮發，造成水資源浪費。為此，很必要對電爐爐門氧槍冷卻水系統的進行改造。

2 問題的分析

針對爐門氧槍的工作環境，以及目前爐門氧槍機構運行的狀況，結合精益管理的思想得出，影響氧槍使用壽命的根源主要是冷卻水設計不合理。通過分析，對于氧槍壽命影響最大的因素是氧槍所處的工作環境，只有有效地降低氧槍機構生產時的工作溫度，才能有效地提高旋轉軸承和轉軸的壽命。因此對氧槍機構冷卻水系統的重新設計與改造，是提高電爐爐門氧槍運行壽命，減少設備故障的最主要與最直接的方法。

3 電爐爐門氧槍水冷系統的設計

3.1 設計思想

爐門氧槍機構主要由氧槍底座、旋轉臂、大臂轉軸、小臂轉軸、急速氧槍5部分組成[2]。原有爐門氧槍機構只有急速氧槍采用通水冷卻，而其氧槍機構的旋轉臂、大臂轉軸、小臂轉軸均沒有冷卻水，這樣的做法存在以下幾個方面的弊端：（1）旋轉臂受到高溫烘烤經常會出現變形的現象；（2）大小臂轉軸受到高溫影響，軸承潤滑脂變質快軸承使用壽命低；（3）生產單位經常采用氧槍機構表面噴水冷卻的的方法，不僅浪費水資源而且，降低機構部件使用壽命。因此，此次對電爐水冷系統設計改造的主要思想是，重新設計氧槍機構的冷卻方式，具體做法是將氧槍機構的旋轉臂、大臂轉軸、小臂轉軸均設計成通水冷卻的方式，從而達到充分冷卻爐門氧槍機構的效果。

3.2 具體設計方法

3.2.1 旋轉臂的水冷設計

在旋轉臂靠近爐門的一面制作安裝一個水冷箱防護板，如圖1所示，從而降低旋轉臂在冶煉作業時表面溫度，避免烘烤變形損壞。

圖1 旋轉臂水冷設計圖

3.2.2 大臂轉軸的水冷設計

大臂轉軸的水冷設計如圖2所示。具體方法是：在大臂轉軸的外側加工制作一圓柱形水冷槽，并用鋼板封閉成冷卻水箱，并安裝4分對絲引入冷卻水進行循環冷卻[1]，從而大大降低大臂轉軸的工作溫度，提高了轉軸軸承的使用壽命。

圖2 大臂轉軸水冷設計圖

3.2.3 小臂轉軸的水冷設計

大臂轉軸的水冷設計如圖3所示。具體方法是：在大臂轉軸的外側加工制作一圓柱形水冷槽，并用鋼板封閉成冷卻水箱，并安裝4分對絲引入冷卻水進行循環冷卻，從而大大降低大臂轉軸的工作溫度，提高了轉軸軸承的使用壽命。

圖3 小臂轉軸水冷設計圖

3.2.4 優化設計后的電爐氧槍

通過對旋轉臂、大臂轉軸、小臂轉軸進行水冷設計，改造后的爐門氧槍機構如圖4所示。

圖4 電爐氧槍

4 實施效果

改造實施以后，氧槍機構大臂與轉軸的使用壽命大大改善，改造前每季度更換1次，改造后只需要每年更換一次。同時，采用通水循環冷卻的方法每天可以避免水資源流失30 t水。

[1]濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]閻立懿.現代電爐煉鋼工藝及設備[M].北京：冶金工業出版社，2011.

Design and Application of the Water Cooling Mechanism for Electric Furnace Oxygen Lances

ZHU Ya-zhou
（The Equipment Maintenance Center of Laigang Group，Laiwu Shandong 271105，China）

s：The water cooling mechanism has been applied to the rotating arms，big-arm spindles and small-arm spindles to help solve the disadvantages and problems arising from the use of oxygen lances installed at the doors of the electric furnace，thus extending the service life of the oxygen lances.

electric furnace；oxygen lance；disadvantages and problems；water-cooling machanism；service life

TF34

B

1672-545X（2016）11-0058-02

2016-08-17

朱亞洲（1983-），男，安徽蕭縣人，本科，工程師，研究方向為機械設備維修與維護。