轉(zhuǎn)爐煉鋼設備結構改進措施探討

張 媛

（萊鋼集團設備檢修中心,山東 萊蕪 271104）

轉(zhuǎn)爐煉鋼設備結構改進措施探討

張 媛

（萊鋼集團設備檢修中心,山東 萊蕪 271104）

轉(zhuǎn)爐煉鋼是我國現(xiàn)階段應用較為廣泛的煉鋼方式之一，轉(zhuǎn)爐煉鋼設備的狀況對煉鋼水平有著直接的影響。管理人員要對設備進行全面、準確的分析，然后與實際的煉鋼工作相聯(lián)系，提出合理的改造方案，使煉鋼效率和產(chǎn)量穩(wěn)步提高。本文就轉(zhuǎn)爐煉鋼設備結構改進措施進行了討論。

轉(zhuǎn)爐煉鋼設備；結構改進；轉(zhuǎn)爐自動化

1 我國煉鋼設備的現(xiàn)狀

1.1 促進產(chǎn)量提高

我國的廢鋼量為數(shù)不多，電力資源不足，單價較高，設備還不夠完善，對轉(zhuǎn)爐煉鋼工作形成了制約，影響了煉鋼產(chǎn)量。生鐵資源相對較多，這是轉(zhuǎn)爐煉鋼的優(yōu)勢之一。如果設備保養(yǎng)維護得當，運行狀況良好，則可以實現(xiàn)鋼產(chǎn)量的快速增長。現(xiàn)階段，我國的煉鋼方法中，轉(zhuǎn)爐煉鋼法比重最大，遠遠高于電爐煉鋼法，在我國的煉鋼行業(yè)中發(fā)揮著主導性的作用。轉(zhuǎn)爐煉鋼法在我國普遍應用的原因在于，其有著十分明顯的優(yōu)勢，首先，從技術方面來看，我國轉(zhuǎn)爐設備在近些年的應用中有了較多的改進，設備相對先進合理，很多大中型的設備與儀器已經(jīng)處于世界先進水平。21世紀初，我國重要的大型以及中型煉鋼企業(yè)多達幾百所，以轉(zhuǎn)爐為主要生產(chǎn)設備的鋼廠煉鋼量約為80～200t，數(shù)量大于200t的鋼廠相對較少。但是也有一些能力較小的鋼廠，約小于30t。對于生產(chǎn)能力較小的鋼廠，主要弊端就是設備不夠先進，無法滿足較高的產(chǎn)能需要，很容易在市場發(fā)展中被淘汰?，F(xiàn)階段，轉(zhuǎn)爐煉鋼中產(chǎn)能大于100t的轉(zhuǎn)爐設備約為轉(zhuǎn)爐總數(shù)量的1/2。國家正在不斷的將低產(chǎn)能的設備進行淘汰，轉(zhuǎn)爐煉鋼逐漸向大規(guī)?；姆较虬l(fā)展。

1.2 能耗指標低

在煉鋼技術進步與發(fā)展的同時，轉(zhuǎn)爐設備也不斷的改進和優(yōu)化，使其對過程控制的能力逐漸增強。我國主要鋼廠轉(zhuǎn)爐的鋼材消耗數(shù)量以及能源消耗量逐漸下降，很多規(guī)模較大的煉鋼設備都能夠?qū)崿F(xiàn)負能煉鋼。但是技術在實際應用當中還存在著一定的缺陷，仍然需要進一步的完善和改進，一些部件仍然需要得到優(yōu)化，比如防罩控制、能源管控。數(shù)量較少的轉(zhuǎn)爐可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)爐連鑄全工序負能煉鋼，但是效果不是很好?，F(xiàn)階段，綜合全國鋼廠的數(shù)據(jù)和資料分析可知，我國的煉鋼物料消耗指標和能源消耗指標與國際上先進的技術水平相比仍然有較大的欠缺和不足，所以，應該引進高效全范圍吹掃、干法除塵，對環(huán)保工作和物料的合理使用提供技術條件和設備保證。

1.3 通過設備優(yōu)化工藝

為了使煉鋼質(zhì)量得到提高，增加冶煉的品種，在鋼廠中應該采用鐵水脫硫裝置和二次煉鋼裝置，很多鋼廠都采用這種煉鋼裝置?，F(xiàn)階段，我國很多鋼廠都在轉(zhuǎn)爐煉鋼設備中配置了鐵水脫硫設備，根據(jù)冶煉不同種類的鋼材設置了適當?shù)臓t外精煉裝置，通常采用LF精煉，還有一些轉(zhuǎn)爐配置了VD精煉，為有效開展煉鋼工作提供了設備保證。

1.4 轉(zhuǎn)爐自動化水平較高

現(xiàn)階段，我國一些規(guī)模較大的和規(guī)模中等的鋼廠都將自動化技術與計算機系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)有效地結合在一起，實現(xiàn)了對煉鋼過程的實時監(jiān)控與全程控制。一些較為先進的鋼廠還配置了計算機電子管理系統(tǒng)。也有些鋼廠使用副槍設備、轉(zhuǎn)爐自動分析設備，實現(xiàn)煉鋼過程的全面分析與檢測，采用計算機建立動態(tài)模型，并實現(xiàn)合理控制，提高轉(zhuǎn)爐煉鋼重點的可控程度，使煉鋼中的各項參數(shù)指標更加合理化。

2 轉(zhuǎn)爐煉鋼設備取得的新進展

我國轉(zhuǎn)爐煉鋼技術近些年的進步十分迅速，設備得到了合理的完善和改進，使濺渣護爐效果得到優(yōu)化。作為轉(zhuǎn)爐煉鋼的主要技術指標之一，爐齡數(shù)值對生產(chǎn)效率有著較大的影響。使爐齡數(shù)值得到提高，可以十分有效地減少投資成本，增加煉鋼產(chǎn)量和生產(chǎn)效率。濺渣護爐的基本工作原理就是通過速率較高的氮氣將不同組分的殘渣和余下的爐渣噴涂在爐層表面，使爐子內(nèi)部得到有效氧化，降低了不同的空氣成分以及高溫對轉(zhuǎn)爐的腐蝕程度，通過沖刷來緩解腐蝕。應用這種設備以后，如果爐內(nèi)溫度過高產(chǎn)生腐蝕作用，則當腐蝕厚度達到500mm以后，會使設備內(nèi)部的冷卻和設備外部的導熱達到平衡，設備和濺渣之間的結合就不能夠被進一步破壞。在這種條件下，設備沒有熔損，在爐齡增加的同時，設備厚度維持不改變。我國現(xiàn)階段很多鋼廠都對長壽轉(zhuǎn)爐工藝進行了合理的研究，使爐齡大于30000爐，爐役期和鋼產(chǎn)量同時增加，耐火材料的使用數(shù)量以及鋼材成本有所下降。

3 轉(zhuǎn)爐煉鋼設備結構的改進

3.1 傾動裝置大齒輪減速箱結構改進

轉(zhuǎn)爐設備為懸掛式裝置，采用四點嚙合的傳動方法，設備的減速機連接辦法是將四臺一次減速設備和一臺二次減速設備相連接，由于一次減速設備的輸出軸是空心的軸結構，所以將其與二次減速設備的輸出軸相嵌套，然后用蓋板從徑向進行固定。設備工作時，二次減速設備被一次減速設備所環(huán)繞，一次減速設備旋轉(zhuǎn)的自由度數(shù)值由其另外一側(cè)的支撐軸所控制，這類傳動方式較為靈活，剛性不強，不會出現(xiàn)安裝中的安全事故。設備運行時，二次減速設備的運行是被四臺變頻電機和一次減速設備所共同驅(qū)動實現(xiàn)的，正向轉(zhuǎn)動或者逆向轉(zhuǎn)動。傾動設備的主要裝置就是大齒輪減速箱，要想實現(xiàn)設備整體的安全穩(wěn)定運行，必須保證大減速箱的安全性。就是在設備的運行當中，必須具備較好的剛度數(shù)值以及強度數(shù)值，只有各項性能參數(shù)滿足標準的規(guī)定，才能在實際運行中不出現(xiàn)破損，不產(chǎn)生形變。但是在現(xiàn)階段的實際應用中，很多煉鋼企業(yè)都曾經(jīng)由于設備的外殼性能問題而導致外殼破損。為了避免這類問題的出現(xiàn)，可以采取適當?shù)姆椒▉硖岣咴O備的穩(wěn)定性。在設計階段，采用適當?shù)姆椒▉硖岣咄鈿さ膹姸群蛣偠龋乖O備的質(zhì)量得到改善。從以下兩個方面開展工作：第一方面是使材料的厚度增加，第二方面是使結構得到進一步的完善。如果采用第一種辦法，則無形中增加了制造成本，很多公司不愿意采取這種辦法。因此，在設計階段，多數(shù)公司采用第二種加厚方法。技術人員經(jīng)過計算和分析之后，確定最終的方案。應用短應力結構，通過其軸向定位作用把兩列圓錐滾子軸承在二次減速設備的同一側(cè)布置，最后使用相關的軟件對應力線進行測試，監(jiān)測結果如果顯示托圈工作良好，則表面沒有嚴重性問題。如果紅外測溫儀測得托圈表面溫度低于100℃，則表明沒有嚴重性問題。在煉鋼時，托圈表面溫度約為60℃，其內(nèi)表面溫度約為40℃。這些設備當處于運行狀態(tài)時，溫度不會太高，也不會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，熱負荷也會相對降低，使其穩(wěn)定性有所提高。

3.2 托圈結構改進

在轉(zhuǎn)爐設備中，托圈是一種比較重要的受力部件，可以較好地發(fā)揮傳動作用。但是其所處的工作環(huán)境相對惡劣。為了保證工作的順利開展，要保證其剛度與強度滿足要求。由于轉(zhuǎn)爐在運行中會發(fā)生負載過熱，導致其時常處于失效狀態(tài)，所以，必須對其有效冷卻，以降低其熱度。設計中，可以采取水冷方式進行工作。在使托圈進一步得到完善的同時，改變冷卻軌道，將冷卻過程中生成的氣體釋放出來，進而提高冷卻性能，延長冷卻時間。托圈結構是一個多組分構成的箱體，組成部分主要包括上端板、下端板、內(nèi)圈和外圈、隔板、立板等。中央放置的隔板為多孔結構，可以用來排水，同時，在結構的中央?yún)^(qū)域進行焊接操作。立隔板位于箱體的兩端，把內(nèi)部空間分為多個組成部分，每一組分都包括一個圓筒，基于不同隔板的結構，導致冷卻水在托圈上部形成波浪形結構，不僅使其換熱能力得到增強，而且延長了設備的使用時間。另外，還可以在蓋板上設置排氣裝置，將設備運行過程中產(chǎn)生的氣體排出，發(fā)揮降低溫度、釋放熱量的作用。設計完成后，觀察設備的運轉(zhuǎn)狀況，在1年的時間里，通過相關的測試軟件對改進后的設備性能進行了多次檢測，發(fā)現(xiàn)托圈能夠正常的運轉(zhuǎn)，并沒有出現(xiàn)相對嚴重的問題以及事故。同時，紅外測溫設備測得托圈外表面的溫度正常，內(nèi)表面運轉(zhuǎn)也處于正常狀態(tài)。

3.3 耳軸套改進

耳軸是轉(zhuǎn)爐中的主要傳動部件，也發(fā)揮著承載的作用。運行中承受彎曲力矩和扭轉(zhuǎn)力矩，受到托圈引起的溫度升高以及換機輻射而引起的熱負荷和沖擊載荷。這些沖擊載荷多數(shù)是由于沖擊、制動等操作而引起的，所以，對工作狀況十分不利。轉(zhuǎn)爐在冶煉的過程中需要多種冷卻液體，這部分冷卻液體將設備耳軸上的多個圓孔作為主要的通道，來發(fā)揮冷卻作用。如果開孔位置不正確或者數(shù)量不足，往往會導致應力集中現(xiàn)象的出現(xiàn)，不僅導致耳軸的強度有所降低，還在一定程度上形成安全隱患。圓孔柱的形狀通常為細長的，由于工藝的限制，使施工相對困難，同時，資金投入量較大。為了使耳軸能夠安全的投入使用，延長使用時間，可以對這種結構進行改進，不再在耳軸上設置細長孔，不允許在同一側(cè)開設多個孔洞，冷卻介質(zhì)流通的通道也不在耳軸設備本體上部。根據(jù)耳軸的外形尺寸以及內(nèi)部結構，技術人員發(fā)明了一個專用軸套，通過軸套的使用，為不同介質(zhì)的順利通過提供了便利的條件，同時，改變了耳軸的工作狀態(tài)，使其使用時間得到了有效的延長。為了維護運行的穩(wěn)定性，將軸套采用圓筒形式，使其處于耳軸和底座中間，軸套應該采用圓筒模式，使用于冷卻轉(zhuǎn)爐的介質(zhì)從孔中通過，但是圓筒的數(shù)量不允許過多，避免導致本體的強度降低，同時，也能保證施工工作的順利進行。在實際操作中，不同的介質(zhì)并沒有真正接觸到圓筒，所以不會對軸部產(chǎn)生嚴重的損害，同時，軸套能夠有效的保護圓筒，使其使用時間得到有效延長。

4 結語

轉(zhuǎn)爐煉鋼設備對鋼廠的產(chǎn)量以及生產(chǎn)效率有著較大的影響。技術管理人員應該結合鋼廠自身的實際情況以及煉鋼量，合理對煉鋼設備進行不斷的改進和優(yōu)化，使設備能夠應用新的技術和工藝，在降低噪音的同時，穩(wěn)定運行，使裝置的整體性能不斷提升。

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TF341.1

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1671-0711（2017）04（下）-0034-02