210T-LF鋼包精煉爐的設(shè)計

習(xí)德兵湖南華菱安塞洛米塔爾汽車板廠VAMA，湖南婁底　417000

210T-LF鋼包精煉爐的設(shè)計

習(xí)德兵
湖南華菱安塞洛米塔爾汽車板廠VAMA，湖南婁底417000

主要介紹湖南華菱漣鋼2臺雙工位210T鋼包精煉爐的主要設(shè)備的設(shè)計，包括銅鋼導(dǎo)電橫臂，水冷爐蓋及液壓系統(tǒng)。

銅鋼導(dǎo)電橫臂；水冷爐蓋；液壓系統(tǒng)

隨著我國鋼產(chǎn)量的提高，用戶對鋼材質(zhì)量提出了越來越高的要求，各鋼廠都紛紛采用新技術(shù)新工藝來提高產(chǎn)品的競爭力。LF鋼包精煉爐作為一種成熟的精煉技術(shù)，已經(jīng)在鋼廠得到廣泛的應(yīng)用。它取代初煉爐進行還原期操作，同時對鋼液進行升溫、脫氧、脫硫、脫氣、合金化、吹氬攪拌，提高鋼液質(zhì)量，喂絲改變夾雜物形態(tài)，去除夾雜，作為轉(zhuǎn)爐、板坯連鑄合澆之間的緩沖器。

2008年～2009年，由西安桃園冶金設(shè)備公司設(shè)計并制造的2座雙工位電極旋轉(zhuǎn)式210T-LF爐在華菱漣鋼順利投產(chǎn)達效，大大提高了連鑄機的生產(chǎn)效率。

1　總體布置及主要設(shè)備參數(shù)

LF鋼包精煉爐與轉(zhuǎn)爐采用離線－橫軌布置，采用雙加熱工位，雙水冷爐蓋，共用一套供電系統(tǒng)，采用雙處理工位電極旋轉(zhuǎn)方式，兩工位共用一套電極橫臂升降和電極旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，并建有+6.3m操作臺，在平臺上可以進行測溫取樣等操作。

鋼包公稱容量200t，最小/最大容量140t/230t，耳軸中心距/鋼包上口外徑5 300mm/Φ4 288mm，自由空間高度400mm，鋼水罐置于鋼包車上罐口標(biāo)高+5.3m。采用銅鋼復(fù)合導(dǎo)電橫臂。

2　導(dǎo)電橫臂

2.1導(dǎo)電橫臂設(shè)備簡圖

2.2設(shè)備構(gòu)造

中空的菱形電極升降立柱為焊接構(gòu)件，立柱前后焊有導(dǎo)軌（16Mn），焊后整體退火， 立柱內(nèi)部裝有電極升降的液壓缸，立柱上部的水冷托架通過絕緣裝置與導(dǎo)電橫臂相聯(lián)。導(dǎo)電橫臂為鋼銅復(fù)合板的矩形梁結(jié)構(gòu)件，內(nèi)部通水冷卻，中間為無縫鋼管的芯管，導(dǎo)電橫臂采用修正三角形布置。電極夾放機構(gòu)依靠彈簧的恢復(fù)力將石墨電極夾緊，依靠油缸壓縮碟簧完成電極的放松。電極升降控制方式采用比例閥，電極升降液壓回路設(shè)有鎖定功能。比例閥三用一備，當(dāng)任意閥出現(xiàn)故障時，備用閥能及時自動切換投入系統(tǒng)。電極分布園直徑≤Ф900mm，鋼銅復(fù)合板的銅板厚度需要集膚深度，可由此公式計算

對銅計算集膚深度cu=9.5mm，因橫臂內(nèi)通冷卻水，故電流密度可按4.5A/mm2計算，這樣銅層厚度選擇為5mm。

3　爐蓋設(shè)計

3.1爐蓋主要功能

實現(xiàn)爐內(nèi)微正壓、還原氣氛滿足冶煉工藝要求，收集冶煉過程中所產(chǎn)生煙氣并將各種渣料及合金送入爐，減少熱輻射和熱損失、降低耐火材料消耗。

3.2設(shè)備構(gòu)造

3.3爐蓋技術(shù)參數(shù)

1）水冷裙邊與鋼包重合高度 ≥150mm。

2）爐蓋正常使用壽命≥6000爐次。

3）爐內(nèi)壓力20～50Pa。

4）除塵風(fēng)量175 000m3/h（單工位）。

4　液壓系統(tǒng)

4.1設(shè)備組成及用途

LF爐液壓系統(tǒng)是LF爐中的一個重要組成部分，主要由液壓泵站、蓄能器組及控制閥臺等三部分組成，主要對電極升降、電極放松、爐蓋升降、旋轉(zhuǎn)定位等設(shè)備提供液壓傳動和控制。

4.2液壓系統(tǒng)流量的確定

其中：Q-油缸工作時最大流量L/min；

D-油缸最大內(nèi)徑mm；

V-油缸工作時最大速度m/s。

電極升降缸的運動由三位四通O型比例閥控制，油缸底部設(shè)有液控單向閥，以防止爆管時電極下落。當(dāng)電極升降控制打開時，液控單向閥打開。三根電極共3個油缸，油缸 腔徑：160mm，行程4 200mm，最大速度v：4.5m/s，工作壓力P：12MPa。根據(jù)流量計算公式計算Q1=90.4L/min。

電極松開裝置靠彈簧力機械夾緊，靠液壓力放松。當(dāng)二位四通電磁閥失電時，夾緊機構(gòu)夾緊。主要技術(shù)參數(shù)：共3個缸，油缸腔徑：200mm，行程64mm，最大速度v：2m/s，工作壓力P：12MPa。根據(jù)流量計算公式得Q2=62L/min。

爐蓋升降由三位四通J型電磁換向閥控制，由調(diào)速閥調(diào)節(jié)速度，油缸底部設(shè)有液控單向閥，以防止爆管時爐蓋下落。當(dāng)爐蓋升降控制打開時，液控單向閥打開，兩個爐蓋共2個油缸，油缸腔徑：200mm，行程600mm，最大速度v：3m/s，工作壓力P：12MPa。流量計算 Q3=94.2L/min。

由于電極升級，電極夾緊和爐蓋升降不能同時工作，所以液壓系統(tǒng)的流量峰值Q=3Q1=271.2 L/min。由此選用三臺恒壓變量柱塞主泵（1臺備用），型號為PVH141QIC-RSF-13S-10-C25V31，轉(zhuǎn)速為980r/min，排量為140ml/r，每臺泵的輸出流量Q=138L/min，2臺主泵提供的流量為276L/min，可滿足此系統(tǒng)峰值的要求。

為滿足事故狀態(tài)下，將電極及爐蓋提升一定高度使鋼包車開出，同時為平衡液壓系統(tǒng)壓力，設(shè)置了蓄能器裝置，保證爐蓋提升500mm，電極提升≥1/3行程。

A為液壓缸有效面積，L為液壓缸事故時行程，K為油缸損失系數(shù)估算時K=1.2。

爐蓋提升需要的油量：

Va=A*L*K=3.14*4*5/4*1.2=18.8L

電極提升需要油量：

Vb= A*L*K=3.14*2.56*14*1.2=33.7L

事故時總油量為：V=2Va+3Vb=138.7L

根據(jù)波義爾定律P0V0=P1V1=P2V2=C

P2=120bar，P1=100bar，選用100L的蓄能器，每個蓄能器能提供的事故油量為

ΔV=17L，故選用8個100L的蓄能器在氮氣壓力泄為100bar時可提供136L油量。

液壓系統(tǒng)中還設(shè)置了循環(huán)過濾冷卻裝置，對油液進行過濾冷卻，保證油品的清潔度和溫度，確保液壓系統(tǒng)的正常運行。

5　結(jié)論

此設(shè)計的電極、爐蓋和液壓系統(tǒng)順利完成了調(diào)試和聯(lián)動試車并經(jīng)長時間生產(chǎn)使用，完全符合生產(chǎn)工藝的要求。

［1］雷天覺.新編液壓工程手冊［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社.

［2］劉桂鳳.LF爐液壓系統(tǒng)分析［J］.天津冶金，2002（增刊）.

［3］成大先.機械設(shè)計手冊［M］.北京：化學(xué)工學(xué)出版社.

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A

1674-6708（2015）152-0158-02