電爐爐門(mén)氧槍機(jī)構(gòu)水冷設(shè)計(jì)與應(yīng)用

朱亞洲

（萊鋼集團(tuán)設(shè)備檢修中心，山東萊蕪271105）

電爐爐門(mén)氧槍機(jī)構(gòu)水冷設(shè)計(jì)與應(yīng)用

朱亞洲

（萊鋼集團(tuán)設(shè)備檢修中心，山東萊蕪271105）

針對(duì)電爐爐門(mén)氧槍在使用過(guò)程中存在的弊端與問(wèn)題，對(duì)其旋轉(zhuǎn)臂、大臂轉(zhuǎn)軸、小臂轉(zhuǎn)軸進(jìn)行了水冷設(shè)計(jì)，從而提高了爐門(mén)氧槍的在線使用壽命。

電爐；氧槍?zhuān)槐锥伺c問(wèn)題；水冷設(shè)計(jì)；使用壽命

1 問(wèn)題的提出

電爐爐門(mén)氧槍是電爐設(shè)備的重要組成部分，是電爐煉鋼生產(chǎn)的不可缺少的一部分。由于爐門(mén)氧槍工作在高溫、搞烘烤的條件下，從而給爐門(mén)氧槍機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行帶來(lái)一系列的問(wèn)題，目前生產(chǎn)單位采用表面噴水方式對(duì)氧槍機(jī)構(gòu)進(jìn)行冷卻，但這種方法帶來(lái)了一系列的問(wèn)題：（1）氧槍機(jī)構(gòu)表面噴水冷卻效果不良，氧槍轉(zhuǎn)軸軸承在高溫烘烤下使用壽命大大降低；（2）氧槍機(jī)構(gòu)表面噴水冷卻，水直接被高溫烘烤揮發(fā)，造成水資源浪費(fèi)。為此，很必要對(duì)電爐爐門(mén)氧槍冷卻水系統(tǒng)的進(jìn)行改造。

2 問(wèn)題的分析

針對(duì)爐門(mén)氧槍的工作環(huán)境，以及目前爐門(mén)氧槍機(jī)構(gòu)運(yùn)行的狀況，結(jié)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(shè)計(jì)不合理。通過(guò)分析，對(duì)于氧槍壽命影響最大的因素是氧槍所處的工作環(huán)境，只有有效地降低氧槍機(jī)構(gòu)生產(chǎn)時(shí)的工作溫度，才能有效地提高旋轉(zhuǎn)軸承和轉(zhuǎn)軸的壽命。因此對(duì)氧槍機(jī)構(gòu)冷卻水系統(tǒng)的重新設(shè)計(jì)與改造，是提高電爐爐門(mén)氧槍運(yùn)行壽命，減少設(shè)備故障的最主要與最直接的方法。

3 電爐爐門(mén)氧槍水冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)思想

爐門(mén)氧槍機(jī)構(gòu)主要由氧槍底座、旋轉(zhuǎn)臂、大臂轉(zhuǎn)軸、小臂轉(zhuǎn)軸、急速氧槍5部分組成[2]。原有爐門(mén)氧槍機(jī)構(gòu)只有急速氧槍采用通水冷卻，而其氧槍機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)臂、大臂轉(zhuǎn)軸、小臂轉(zhuǎn)軸均沒(méi)有冷卻水，這樣的做法存在以下幾個(gè)方面的弊端：（1）旋轉(zhuǎn)臂受到高溫烘烤經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)變形的現(xiàn)象；（2）大小臂轉(zhuǎn)軸受到高溫影響，軸承潤(rùn)滑脂變質(zhì)快軸承使用壽命低；（3）生產(chǎn)單位經(jīng)常采用氧槍機(jī)構(gòu)表面噴水冷卻的的方法，不僅浪費(fèi)水資源而且，降低機(jī)構(gòu)部件使用壽命。因此，此次對(duì)電爐水冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)改造的主要思想是，重新設(shè)計(jì)氧槍機(jī)構(gòu)的冷卻方式，具體做法是將氧槍機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)臂、大臂轉(zhuǎn)軸、小臂轉(zhuǎn)軸均設(shè)計(jì)成通水冷卻的方式，從而達(dá)到充分冷卻爐門(mén)氧槍機(jī)構(gòu)的效果。

3.2 具體設(shè)計(jì)方法

3.2.1 旋轉(zhuǎn)臂的水冷設(shè)計(jì)

在旋轉(zhuǎn)臂靠近爐門(mén)的一面制作安裝一個(gè)水冷箱防護(hù)板，如圖1所示，從而降低旋轉(zhuǎn)臂在冶煉作業(yè)時(shí)表面溫度，避免烘烤變形損壞。

圖1 旋轉(zhuǎn)臂水冷設(shè)計(jì)圖

3.2.2 大臂轉(zhuǎn)軸的水冷設(shè)計(jì)

大臂轉(zhuǎn)軸的水冷設(shè)計(jì)如圖2所示。具體方法是：在大臂轉(zhuǎn)軸的外側(cè)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(duì)絲引入冷卻水進(jìn)行循環(huán)冷卻[1]，從而大大降低大臂轉(zhuǎn)軸的工作溫度，提高了轉(zhuǎn)軸軸承的使用壽命。

圖2 大臂轉(zhuǎn)軸水冷設(shè)計(jì)圖

3.2.3 小臂轉(zhuǎn)軸的水冷設(shè)計(jì)

大臂轉(zhuǎn)軸的水冷設(shè)計(jì)如圖3所示。具體方法是：在大臂轉(zhuǎn)軸的外側(cè)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(duì)絲引入冷卻水進(jìn)行循環(huán)冷卻，從而大大降低大臂轉(zhuǎn)軸的工作溫度，提高了轉(zhuǎn)軸軸承的使用壽命。

圖3 小臂轉(zhuǎn)軸水冷設(shè)計(jì)圖

3.2.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)后的電爐氧槍

通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)臂、大臂轉(zhuǎn)軸、小臂轉(zhuǎn)軸進(jìn)行水冷設(shè)計(jì)，改造后的爐門(mén)氧槍機(jī)構(gòu)如圖4所示。

圖4 電爐氧槍

4 實(shí)施效果

改造實(shí)施以后，氧槍機(jī)構(gòu)大臂與轉(zhuǎn)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(shí)，采用通水循環(huán)冷卻的方法每天可以避免水資源流失30 t水。

[1]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]閻立懿.現(xiàn)代電爐煉鋼工藝及設(shè)備[M].北京：冶金工業(yè)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?yàn)闄C(jī)械設(shè)備維修與維護(hù)。