120 t 鋼包底吹氬自動對接技術應用實踐

張 勇，潘 軍，鄧檳杰，趙 濱，孫 波

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司長材事業(yè)部 安徽馬鞍山 243000）

通過鋼包底部的透氣磚通入氬氣對鋼水進行攪拌，可以起到加速冶金反應、均勻鋼水溫度和成分、促進鋼中非金屬夾雜物上浮去除的作用，對于提高鋼材品質具有重要意義［1］－［4］，現(xiàn)已成為煉鋼生產(chǎn)過程中不可或缺的關鍵環(huán)節(jié)。 馬鞍山鋼鐵股份有限公司長材事業(yè)部（以下簡稱馬鋼）原先都是人工利用快速接頭接拔氬氣管進行鋼包底吹氬操作，不但作業(yè)效率低，而且勞動強度大。 近幾年，隨著馬鋼智慧制造水平的提高，采用平板式鋼包底吹氬自動對接技術代替人工對接，達到鋼包吹氬冶煉的目的，提高了生產(chǎn)效率和作業(yè)安全性，降低了操作人員的勞動強度。

1 工況條件

馬鋼長材事業(yè)部二區(qū)擁有2 座120 t 鐵水預處理脫硫站、3 座120 t 頂?shù)讖痛缔D爐、3 座120 t LF精煉爐、1 座VD 真空精煉爐、2 臺薄板坯連鑄機、1臺150 mm×150 mm 6 機6 流方坯連鑄機、1 臺重型H 型鋼異型坯連鑄機。 表1 為120 t 鋼包主要技術參數(shù)。

表1 120 t 鋼包主要技術參數(shù)

2 鋼包底吹氬自動對接工藝原理

2.1 鋼包底吹氬自動對接工藝原理

鋼包底吹氬自動對接方式為平板式，主體結構主要包括上部裝置和下部裝置，提供兩路氣體分別連接至兩個透氣磚進入鋼包。 上部裝置安裝在鋼包支撐座下端面上，與鋼包支撐座采用螺栓連接，其末端氬氣管道采用焊接方式與鋼包本體上的氬氣管道連接；下部裝置安裝在鋼包車馬鞍座上端面上，與馬鞍座采用螺栓連接，其末端氬氣管道采用焊接方式（采用金屬軟管）與鋼包車上的氬氣管道連接。 當鋼包落座時，吹氬接頭上部通過密封連接件與吹氬接頭下部連接，完成氬氣管路的自動接通。 鋼包底吹氬自動對接裝置結構示意圖，如圖1所示。

圖1 鋼包底吹氬自動對接裝置結構示意圖

為保證鋼包底吹氬自動對接后吹氬效果，其技術參數(shù)應根據(jù)現(xiàn)場吹氬工藝要求自行設計。 表2為鋼包底吹氬自動對接技術主要參數(shù)。

表2 鋼包底吹氬自動對接技術主要參數(shù)

2.2 鋼包底吹氬自動對接技術特點

與常規(guī)球面式自動對接技術相比，平板式鋼包底吹氬自動對接技術具有以下特點［5］－［6］：（1）吹氬對接盤上部氬氣入口采用多次曲線設計，氬氣入口阻力小，吹氬對接盤下部設有防止異物堆積的接頭體；（2）設有單向閥和控制程序，鋼包吊包后可實現(xiàn)氬氣自動關閉；（3）氬氣管口設有防止雜物進入的防塵板；（4）通過彈簧組件調(diào)整、設定密封連接件的壓緊力，保證系統(tǒng)的密封性；（5）吹氬管路保留手動連接快速接頭，保留手動吹氬功能，當吹氬自動對接出現(xiàn)故障時，可以應急使用。

3 存在問題及改進措施

3.1 鋼渣對鋼包底吹氬自動對接的影響

受機械振動以及鋼包外壁溫度急劇變化的影響，殘留在鋼包外壁的鋼渣容易脫落掉入至鋼包車馬鞍座的吹氬對接盤的工作面上，導致座包后系統(tǒng)密封性不嚴，縮短密封圈和吹氬對接頭的使用壽命。 圖2 為鋼包車吹氬對接盤工作面現(xiàn)場照片。

圖2 鋼包車吹氬對接盤工作面現(xiàn)場照片

防止鋼渣落入對接盤工作面的措施：

1）通常采用人工清掃，清掃周期為1－2 次／天，如發(fā)現(xiàn)大渣塊，應及時清理；

2）在鋼包落包和吊包時，嚴格控制鋼包擺動量，確保鋼包落座時，對接盤完全對接，無偏移，降低吹氬對接盤工作面的損傷；

3）對鋼包車馬鞍座靠山寬度進行適應性改造，并對對接盤工作面周邊做倒角處理，不僅可以減小鋼渣的承載面積，還有利于鋼渣的自行滑落。

3.2 彈簧壓緊力對鋼包底吹氬自動對接的影響

鋼包底吹氬自動對接下部對接盤設有6 個彈簧組，彈簧組由多個碟型彈片組成，產(chǎn)生的壓緊力使對接盤正反面的密封圈壓緊鋼包和鋼包車上的吹氬裝置，建立可靠的密封性，保證氬氣順利進入鋼包。

由圖3 可以看出，鋼包底吹氬自動對接未對接時，彈簧處于松弛狀態(tài)（如圖3（a）所示）。 當鋼包落座于鋼包車上時，彈簧壓縮，氣密室下降（如圖3（b）所示），對接盤通過彈簧壓緊力壓緊氣密室和鋼包底座，從而達到密封效果。

圖3 鋼包底吹氬自動對接下部裝置彈簧工作原理

鋼包落座后，當彈簧壓緊力比氣壓小，或彈簧行程過小，其行程未達到所需彈力大小，產(chǎn)生的壓緊力比氣密室產(chǎn)生的氣體壓力小時，氣壓會將氣密室繼續(xù)向下壓入，即，對接盤、氣密室和鋼包底板產(chǎn)生縫隙漏氣。 當氣體傳入密封圈下或氣壓平衡孔，因三者有間隙，密封圈被氣壓頂入縫隙，造成密封圈彈出密封槽。 圖4 為鋼包車吹氬接頭密封圈彈出密封槽現(xiàn)場照片。

圖4 鋼包底吹氬自動對接下部裝置對接盤密封圈彈出密封槽現(xiàn)場照片

防止密封圈彈出密封槽措施：

1）取消氣壓平衡孔，避免氬氣傳入密封圈下部將其頂出；

2）制作對接盤卡扣，將氣密室與對接盤固定，密封圈被固定于其中，不易錯位，避免彈出；

3）調(diào)節(jié)彈簧壓緊力和行程，鋼包底吹氬自動對接時，使其密封圈始終緊貼于工作面，保證彈力大于壓力，防止產(chǎn)生間隙。

3.3 定位偏差對鋼包底吹氬自動對接的影響

由于鋼包和鋼包車存在個體差異或局部變形，將對鋼包底吹氬自動對接吹氬接頭定位產(chǎn)生一定的影響。 鋼包底吹氬自動對接吹氬接頭安裝前，應根據(jù)設計圖紙和技術要求，對其安裝位置進行復測和定位。 鋼包底吹氬自動對接吹氬接頭上部裝置和下部裝置安裝示意圖，分別如圖5 和圖6 所示。

圖5 鋼包底吹氬自動對接吹氬接頭上部裝置安裝示意圖

圖6 鋼包底吹氬自動對接吹氬接頭下部裝置安裝示意圖

改進措施：

優(yōu)化馬鞍座尺寸結構，增設導向板，使其定位偏差滿足±60 mm 技術要求，確保吹氬接頭對中精確。

3.4 溫度對鋼包底吹氬自動對接的影響

鋼包底吹氬自動對接密封圈材質為進口硅膠，在－100－200 ℃的溫度條件下可長期工作。 吹氬接頭處工作溫度主要來源于鋼包內(nèi)鋼水的熱傳導，現(xiàn)場測量鋼包底座吹氬接頭區(qū)域溫度在140－160℃范圍。 因此，有必要降低其工作溫度，以延長密封圈的使用壽命。

改進措施：

1）密封圈采用耐高溫型材質，提高其在高溫條件下使用壽命；

2）在鋼包座吹氬接頭結合面上增設工藝槽，減少與耳軸箱底板的接觸面積，增加空氣流動，降低熱傳導。

4 應用效果

1）鋼包落座后，氬氣管路自動接通，取消了原先人工利用快速接頭接拔氬氣管操作，提高作業(yè)安全性的同時，減少輔助操作時間2－3 min。

2）實現(xiàn)全程底吹氬自動對接可縮短精煉時間6 min，爐機匹配更加合理，提高了生產(chǎn)效率。

3）降低現(xiàn)場作業(yè)人員的勞動強度，消除3D 作業(yè)崗位，提高了生產(chǎn)自動化水平，改善了作業(yè)工作環(huán)境。

5 結語

鋼包底吹氬自動對接技術在馬鋼成功應用，改變了原先人工接拔氬氣管路的作業(yè)方式，提高了生產(chǎn)效率和作業(yè)安全性，改善了作業(yè)人員的工作環(huán)境，降低了操作人員的勞動強度，在同類型鋼鐵企業(yè)具有較好的推廣應用前景。