提高轉(zhuǎn)爐副槍投用率的研究與實踐

周雪方 鄭吉南

摘 要：本文通過對影響寶鋼特鋼韶關(guān)有限公司煉鋼廠轉(zhuǎn)爐副槍投用率的要素進行分析，從生產(chǎn)方面、操作方面及設(shè)備本體等方面進行探討，找出影響副槍投用率較低的原因。針對各影響要素進行研究，針對原因制定了逐項解決方案，適時對副槍設(shè)備進行了適應(yīng)性改造，并進行現(xiàn)場實踐。改造完成后，轉(zhuǎn)爐副槍的投用率由80%提高到98%以上，確保轉(zhuǎn)爐副槍的穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐副槍 要素 投用率

中圖分類號：TF345 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（c）-0102-02

寶特韶關(guān)轉(zhuǎn)爐煉鋼工序在轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)兩座130t轉(zhuǎn)爐配置兩套副槍系統(tǒng)，分別于2011年、2012年投產(chǎn)，轉(zhuǎn)爐副槍投入后，副槍槍頭粘鋼、粘渣嚴重，探頭輸出裝置卡探頭，造成接插可靠性低；槍體不在熔池中心，槍體受熱不均，出現(xiàn)彎曲變形，造成接插不良使用壽命低；導(dǎo)向機構(gòu)設(shè)計不合理，拆裝、維護不方便，導(dǎo)向機構(gòu)隨升降車升降中槍體變形情況下易擠壓導(dǎo)輪；橫移升降開關(guān)布置存在一定問題，停位準確性、工作可靠性較差；刮渣器單氣缸驅(qū)動，設(shè)備維護量較大；機械手適應(yīng)調(diào)節(jié)范圍較小，易因槍體變形接插成功率低等設(shè)備故障率較高，造成副槍探頭接插成功率低，副槍的投用率僅為80%左右，嚴重影響轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)組織，影響生產(chǎn)的同時增加轉(zhuǎn)爐煉鋼成本。

1 存在的問題及原因

（1）副槍槍頭設(shè)計帶有凹槽的形式，為防止使用過程中凹槽由鋼渣進入，凹槽設(shè)計尺寸與探頭尺寸配合緊密，接插時常常因為槍頭與測溫件配合不良，或測溫件尺寸偏差，造成探頭接插不到，影響副槍投用率。

（2）副槍槍體受熱不均，槍體彎曲嚴重，影響接插成功率，嚴重時損壞設(shè)備。主要判斷為副槍中心與轉(zhuǎn)爐中心偏移800mm，使用過程中槍體受熱不均，槍體向轉(zhuǎn)爐中心彎曲，造成探頭檢查成功率低。。

（3）探頭輸出箱設(shè)計部合理，探頭通過自身的重力滾落到機械手上，在探頭輸出過程常常因為探頭卡阻或探頭輸出不水平，造成副槍接插不成功。造成卡阻的主要原因判斷為探頭重量較輕，或者滑軌由微量變形，造成探頭的重力不足以克服摩擦力，造成探頭輸出不成，副槍接插失敗，影響副槍的投用率。

（4）機械手布置設(shè)計部合理，機械手的升降與副槍的彎曲呈垂直狀態(tài)，副槍槍體出現(xiàn)變形時，機械手無法自動調(diào)整彌補槍體變形量完成接插，造成副槍接插不成功頻率較高。

（5）副槍刮渣器及氮封裝置設(shè)計部合理，驅(qū)動氣缸采用內(nèi)置磁環(huán)式氣缸，且氣缸與副槍口距離較近，氣缸故障的頻率較高，造成副槍投入率偏低。

（6）副槍接口無法接收相應(yīng)數(shù)據(jù)，主要是受寶特韶關(guān)啟用新的經(jīng)營管控系統(tǒng)，需重新調(diào)試模型與三級的通信接口，包括接收三級的數(shù)據(jù)和發(fā)送給三級的數(shù)據(jù)，確認每一個接收和發(fā)送數(shù)據(jù)字段，保證接口數(shù)據(jù)正常接收。

2 優(yōu)化措施

2.1 槍頭優(yōu)化

針對副槍槍頭結(jié)構(gòu)易造成探頭接插不良的問題，對使用槍頭的結(jié)構(gòu)進行改造，取消槍頭凹槽孔形式，采用帶錐度的平頭槍頭，減小探頭接插阻力，降低槍頭的結(jié)渣幾率，利于接插件與探頭接插，從而提高探頭接插成功率。

2.2 副槍槍體改造

針對副槍槍體變形造成接插不良的情況進行研究分析，確認造成槍體變形的主要原因是副槍不處于轉(zhuǎn)爐熔池中心，槍體受熱不均造成槍體使用過程中彎曲變形。針對該原因，改造采用了可旋轉(zhuǎn)的副槍槍體，通過定期180度旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)槍體自動矯直的功能。副槍槍體通過固定座安裝在升降車上，采用螺栓連接，副槍槍身可在固定座中旋轉(zhuǎn)，可矯正槍體在爐內(nèi)熱負荷不均勻造成的彎曲變形，其運動示意圖（如圖1所示）。槍身中心管通過O形圈密封與槍頭連接，以適應(yīng)外管的熱膨脹；外管焊于槍頭上，為防止接插件受熱輻射和渣塵的影響，中心管通氮氣吹掃，以保持探頭插接件表面清潔，外、中、內(nèi)三層管構(gòu)成冷卻水通路。改造后槍體彎曲現(xiàn)象明顯得到緩解，槍體的使用壽命大幅提高，接插成功率大幅增加。

2.3 探頭輸出裝置優(yōu)化改造

針對探頭輸出卡阻問題，通過現(xiàn)場分析，探頭為無動力輸出，受探頭與滑軌之間的摩擦影響較大。探頭輸出裝置改造后，探頭推出單元主要由變頻減速電機（自帶制動器）、聯(lián)軸器和鏈傳動機構(gòu)組成。某一探頭儲存?zhèn)}打開，經(jīng)一固定等待時間后，減速電機驅(qū)動主動鏈輪軸旋轉(zhuǎn)，主動鏈輪驅(qū)動裝有推塊的鏈條，推塊將支撐架上的探頭推出后回到等待位，完成一次探頭輸出操作。

2.4 機械手布置方式優(yōu)化

本次改造采用新設(shè)計機械手，整體更換；布置方向垂直于原方向，即爐前、爐后方向。

機械手裝置主要由探頭夾持器、旋轉(zhuǎn)臂和傾翻單元組成。

探頭夾持器由四部分組成：滑動架、擺動架和擺動架上的導(dǎo)向夾頭、夾頭。導(dǎo)向夾頭、夾頭均采用氣缸驅(qū)動；探頭夾持器的滑動架安裝在旋轉(zhuǎn)臂中，可在旋轉(zhuǎn)臂中滑動和轉(zhuǎn)動，滑動架靠彈簧復(fù)位；擺動架通過連桿與滑動架連接，組成平行四邊形結(jié)構(gòu)。探頭夾持器運動簡圖（如圖2所示），其調(diào)整范圍為扇形。

旋轉(zhuǎn)臂由傾翻單元（變頻電機+制動器+減速機）驅(qū)動，傾翻單元套裝在旋轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)軸上。檢測元件配置：編碼器+開關(guān)。

機械手接收到探頭輸出裝置推出的探頭后，夾持器的導(dǎo)向夾頭和夾緊夾頭順序合攏、夾住探頭，此時旋轉(zhuǎn)臂由水平位置旋轉(zhuǎn)到豎直位置，以進行探頭接插。副槍下降，把持器插入探頭中，當接插到一定深度后，導(dǎo)向夾頭打開；副槍繼續(xù)下降到發(fā)出接通信號后，探頭接插結(jié)束，夾頭打開。機械手旋轉(zhuǎn)臂由豎直位置旋轉(zhuǎn)到水平位置。

2.5 刮渣器及氮封改造

刮渣器安裝在氮封閥上（測量位），用于清理副槍槍體粘渣。刮渣器為由氣缸驅(qū)動的連桿機構(gòu)，兩側(cè)刮渣頭機械同步。刮渣器為氣缸驅(qū)動，故當槍體出現(xiàn)粘鋼或刮渣力太大時，刮渣器可被頂開，起到保護設(shè)備作用。氣缸布置在刮渣器箱體一側(cè)，改善設(shè)備工作環(huán)境、提高設(shè)備工作可靠性。

氮封閥采用雙閥板內(nèi)開式結(jié)構(gòu)，氮封閥由單氣缸驅(qū)動，兩側(cè)閥板用連桿機構(gòu)連接在一起，保證兩側(cè)閥板開閉狀態(tài)的同步。氣缸布置在氮封閥箱體一側(cè)，改善設(shè)備工作環(huán)境、提高設(shè)備工作可靠性。

3 測試效果

本次調(diào)試工作，實現(xiàn)了4#轉(zhuǎn)爐和5#轉(zhuǎn)爐兩套模型系統(tǒng)在線的同步運行，模型系統(tǒng)運行穩(wěn)定，關(guān)鍵模型指標終點碳命中、溫度命中率和雙命中率的指標情況如表1所示。

4 結(jié)論

針對副槍使用過程中造成副槍投入率不高的問題，進行逐項分析、研究，找出解決措施。通過對副槍裝置設(shè)備的優(yōu)化改造，使副槍的投用率由原來的80%提高到了98%以上。得出結(jié)論如下：

（1）完成副槍槍頭及槍體的改造，消除了因槍體變形、槍頭結(jié)渣造成的副槍接插不成功故障，極大的提高副槍的接插成功率同時延長了副槍使用壽命。

（2）完成探頭輸出裝置及夾持器等設(shè)備的改造，有效提高探頭輸出成功率，同時通過夾持器自動調(diào)整功能，提高了探頭接插成功率。

（3）副槍改造完成后，副槍探頭接插成功率大幅提高，設(shè)備故障率大幅降低，副槍的投用率由原來的80%提高了98.3%以上，年降低煉鋼成本超千萬元。

參考文獻

[1] 馮捷，張紅文.轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.