供稿|劉國(guó)民 / Liu Guo-min

隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，各種鋼鐵材料應(yīng)用行業(yè)對(duì)現(xiàn)有鋼種提出越來(lái)越苛刻的要求，尤其是鋼中P、S等有害元素和夾雜物含量要求越低越好。為了能夠冶煉出滿足要求的優(yōu)特鋼及成份含量極窄的鋼種，更要嚴(yán)格控制鋼中P含量及夾雜物含量。要達(dá)到上述要求就必須盡可能的減少轉(zhuǎn)爐出鋼下渣，控制轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)入鋼包的量。安鋼第二煉軋廠建廠以來(lái)使用擋渣棒擋渣，由于擋渣棒在出鋼口中、后期擋渣效果差，嚴(yán)重制約了優(yōu)質(zhì)鋼種的開(kāi)發(fā)。

圖1 轉(zhuǎn)爐滑板機(jī)構(gòu)出鋼口示意圖

2010年9月，安鋼第二煉軋廠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需求，首先在3#轉(zhuǎn)爐引進(jìn)滑板擋渣技術(shù)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，克服老轉(zhuǎn)爐設(shè)備限制，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了適應(yīng)性改造，成功實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐滑板擋渣應(yīng)用。根據(jù)3#爐滑板擋渣系統(tǒng)的成功應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，1#爐和2#爐也分別于2012年1月和2012年3月進(jìn)行滑板擋渣改造。通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐證明，設(shè)備改造后，渣層平均厚度可控制在30 mm以內(nèi)，顯著提高脫氧劑的綜合利用率(低碳鋼尤為突出)，降低造渣料的消耗；可實(shí)現(xiàn)不倒?fàn)t出鋼，有利于解決爐機(jī)不匹配問(wèn)題；無(wú)渣出鋼避免了高氧化渣的混沖現(xiàn)象，有利于控制鋼中夾雜物數(shù)量、種類、形狀和尺寸，減少了鋼水回磷量。由于實(shí)現(xiàn)了無(wú)渣出鋼，杜絕了LF過(guò)程爐渣回磷(LF回磷率可控制到≤0.001%)，可提高高磷低成本合金替代高檔合金的比例，有利于合金成本的降低，高端品種尤為突出；可提高出鋼口壽命，降低耐材消耗成本。

轉(zhuǎn)爐滑板擋渣設(shè)備擋渣方法的原理

轉(zhuǎn)爐滑板擋渣是應(yīng)用鋼包滑動(dòng)水口機(jī)構(gòu)的工作原理，針對(duì)轉(zhuǎn)爐高溫、高粉塵、急冷急熱環(huán)境優(yōu)化設(shè)計(jì)后，移植到轉(zhuǎn)爐出鋼口部位。在現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐出鋼口法蘭上安裝基準(zhǔn)板、聯(lián)結(jié)板部件，滑板擋渣機(jī)構(gòu)本體安裝于聯(lián)結(jié)板，通過(guò)操作系統(tǒng)以液壓控制的方式開(kāi)啟或關(guān)閉出鋼口，以達(dá)到擋渣的目的。采用機(jī)構(gòu)在線整體更換技術(shù)，可將更換時(shí)間控制在15 min之內(nèi)，滿足轉(zhuǎn)爐與連鑄生產(chǎn)的匹配。機(jī)構(gòu)離線開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)內(nèi)滑板磚的更換。

圖2 轉(zhuǎn)爐滑板擋渣系統(tǒng)裝配圖

轉(zhuǎn)爐滑板擋渣系統(tǒng)生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題及優(yōu)化改造

滑板擋渣液壓系統(tǒng)不穩(wěn)定，液壓缸使用爐數(shù)低，更換周期短

◆ 存在的問(wèn)題分析

轉(zhuǎn)爐擋渣機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)問(wèn)題主要表現(xiàn)在液壓缸動(dòng)作慢，密封容易燒損，液壓系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)震動(dòng)大等。這些問(wèn)題均需要停爐檢修或更換相關(guān)部件，導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐停爐。安鋼大高爐投產(chǎn)后，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)與大高爐的正常出鐵對(duì)接，轉(zhuǎn)爐停爐，將直接影響整個(gè)鐵前生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)，甚至可以憋停大高爐，給整個(gè)公司生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

液壓系統(tǒng)故障，主要包括以下幾個(gè)方面：

液壓缸動(dòng)作慢，打開(kāi)和關(guān)閉滑板不及時(shí)?；宕蜷_(kāi)相對(duì)較慢，滑板關(guān)閉較早鋼水利用率降低，增加成本；若關(guān)閉不及時(shí)鋼渣會(huì)流入鋼水中影響鋼水成分；所以要求一個(gè)合適的開(kāi)關(guān)時(shí)間，滑板系統(tǒng)投入使用初期滑板打開(kāi)時(shí)間為1.5 s，由于打開(kāi)時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)工人極不容易掌握開(kāi)閉時(shí)間，給轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)帶來(lái)極大不便。

液壓缸密封容易燒損，壽命短。我廠原轉(zhuǎn)爐所用滑板擋渣液壓缸防護(hù)設(shè)計(jì)不合理，特別是缸頭處無(wú)任何防護(hù)，造成液壓缸前段密封經(jīng)常性碳化，這也是液壓缸漏油的主要原因。液壓缸前段密封碳化是由于裸露在缸體外的缸桿受熱輻射后溫度升高，缸桿將熱量傳遞到前段密封上，導(dǎo)致前段密封碳化漏油。液壓缸冷卻水管為DN20硬管，該冷卻管由于靠近高溫爐體，管內(nèi)容易結(jié)垢，堵塞管道，導(dǎo)致冷卻水流量不足，無(wú)法保證液壓缸冷卻效果。

液壓系統(tǒng)不穩(wěn)定，震動(dòng)大?；宕蜷_(kāi)與關(guān)閉要求時(shí)間極短，對(duì)液壓缸來(lái)說(shuō)形成快速、大流量、短行程的液壓動(dòng)作，快速的打開(kāi)關(guān)閉對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的液壓沖擊，導(dǎo)致液壓缸更換頻繁，因控制閥塊布置在站內(nèi)油箱上，液壓沖擊造成的管路振動(dòng)會(huì)延伸至液壓站內(nèi)。另由于該系統(tǒng)中間管路及站內(nèi)管路連接均為硬管連接，強(qiáng)烈的振動(dòng)導(dǎo)致站內(nèi)閥臺(tái)經(jīng)常多處漏油，不但產(chǎn)生巨大的油耗，還給維修工人帶來(lái)很大的工作量。同時(shí)由于強(qiáng)烈的震動(dòng)中間管路與管夾連接處產(chǎn)生磨損，帶來(lái)很大的安全隱患。

◆ 液壓系統(tǒng)優(yōu)化改造

針對(duì)轉(zhuǎn)爐擋渣機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)問(wèn)題，技術(shù)人員對(duì)數(shù)次故障的現(xiàn)象、原因及處理方法進(jìn)行了認(rèn)真的分析，并參照設(shè)備設(shè)計(jì)性能參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，經(jīng)綜合分析研究后，采取了以下幾方面的措施。

增加液壓缸缸徑，提高液壓缸動(dòng)作速度。針對(duì)此情況，考慮到該液壓系統(tǒng)主泵使用的是恒壓變量泵，增大液壓缸的直徑，在壓力恒定的情況下，即增大了系統(tǒng)的流量，同時(shí)提高了液壓缸動(dòng)作的速度，經(jīng)計(jì)算將液壓缸直徑由原來(lái)的125 mm改為140 mm，最終將開(kāi)閉時(shí)間定在0.8～0.9 s之間，滿足了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的需要。

為防止液壓缸被燒損，采取了如下措施：(1)加大冷卻水管通徑，充分保證冷卻效果，有效延長(zhǎng)液壓缸使用壽命，改造后液壓缸缸體溫度大大降低，冷卻效果明顯加強(qiáng)；(2)用鋼板、槽鋼制作液壓缸整體活動(dòng)式防護(hù)罩，防止輻射、鋼渣對(duì)液壓缸損壞。

為減低液壓系統(tǒng)震動(dòng)大的問(wèn)題，采取了如下措施：將閥臺(tái)A/B出口硬管連接改為軟管連接，考慮到最佳的吸收閥臺(tái)振動(dòng)的效果將軟管改在出閥臺(tái)1 m處，由于原管路為φ38 mm的硬管，但考慮到軟管若為φ38 mm四層高壓軟管比較硬，軟管更換維修時(shí)很不方便，所以將軟管做成了φ38 mm的接頭(M64的螺紋)，管體為φ32 mm的管子。經(jīng)過(guò)此項(xiàng)改造有效的改善了站內(nèi)閥臺(tái)漏油情況。其次，為了降低中間管路振動(dòng)在旋轉(zhuǎn)接頭前增加兩個(gè)10 L蓄能器，有效地緩解了管路振動(dòng)。

圖3 滑板擋渣結(jié)構(gòu)液壓室布置圖

滑板擋渣機(jī)構(gòu)冷卻系統(tǒng)不完善，機(jī)構(gòu)容易燒損

◆ 存在的問(wèn)題分析

由于滑板擋渣機(jī)構(gòu)原設(shè)計(jì)問(wèn)題，機(jī)構(gòu)冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)不足或存在缺陷，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)液壓缸和機(jī)構(gòu)本體容易燒損。問(wèn)題主要包括：

液壓缸缸頭防護(hù)不足，液壓缸燒損嚴(yán)重。由于液壓缸缸頭原設(shè)計(jì)未考慮防護(hù)，爐體及出鋼口高溫直接輻射在液壓缸缸頭上，導(dǎo)致液壓缸密封容易燒損、缸桿變形嚴(yán)重，液壓缸壽命低。投產(chǎn)初，每條液壓缸平均使用壽命僅為300爐左右，嚴(yán)重影響了轉(zhuǎn)爐的正常生產(chǎn)，且每次更換液壓缸時(shí)間為4 h，給轉(zhuǎn)爐正常生產(chǎn)帶來(lái)了極大的負(fù)面影響。

液壓缸冷卻水管管徑小，冷卻水流量不足，液壓缸溫度高。投用之初，液壓缸冷卻水管管徑為DN20流量?jī)H為20 m3/h，導(dǎo)致液壓缸溫度一直在80 ℃，極易燒損。

滑板擋渣機(jī)構(gòu)無(wú)整體防護(hù)罩，鋼渣容易濺在機(jī)構(gòu)上，燒損滑板擋渣機(jī)構(gòu)。由于原設(shè)計(jì)未考慮轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)或出鋼時(shí)濺渣，導(dǎo)致只要轉(zhuǎn)爐濺渣，部分熱鋼渣直接濺在擋渣機(jī)構(gòu)上，燒損擋渣機(jī)構(gòu)。

◆ 滑板擋渣機(jī)構(gòu)冷卻系統(tǒng)優(yōu)化改造

針對(duì)滑板擋渣機(jī)構(gòu)冷卻系統(tǒng)不完善，機(jī)構(gòu)容易燒損的問(wèn)題，我們采取了下列措施。

在液壓缸上方增加防護(hù)罩，并及時(shí)清理防護(hù)罩上的積渣，每次利用檢修時(shí)間對(duì)防護(hù)罩進(jìn)行檢查維護(hù)，確保高溫鋼渣不掉在液壓缸上，并有效避免了出鋼口和爐體的高溫輻射，達(dá)到保護(hù)液壓缸缸體和缸桿的目的，有效延長(zhǎng)液壓缸的使用壽命。

針對(duì)液壓缸冷卻水管管徑小，冷卻水流量不足，液壓缸溫度高的問(wèn)題，我們對(duì)液壓缸冷卻系統(tǒng)進(jìn)行了改造，將液壓缸冷卻水管管徑由原來(lái)的DN20增加至目前的DN40，流量由原來(lái)的20 m3/h增加至目前的420 m3/h，液壓缸溫度由原來(lái)的80 ℃降低到20 ℃，有效降低了因冷卻能力不足而造成的液壓缸燒損數(shù)量。

針對(duì)滑板擋渣機(jī)構(gòu)無(wú)整體防護(hù)罩，鋼渣容易濺在機(jī)構(gòu)上，燒損滑板擋渣機(jī)構(gòu)的問(wèn)題，我們?cè)诨鍝踉鼨C(jī)構(gòu)上增加了防護(hù)板，有效降低了轉(zhuǎn)爐濺渣對(duì)機(jī)構(gòu)的損壞，并減少了出鋼口和爐體的高溫輻射，大幅度提高了滑板擋渣機(jī)構(gòu)的使用壽命。

滑板擋渣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷，更換機(jī)構(gòu)困難

◆ 存在的問(wèn)題分析

滑板擋渣機(jī)構(gòu)投用之初，由于未考慮現(xiàn)場(chǎng)使用實(shí)際情況，部分零部件布置不合理，導(dǎo)致機(jī)構(gòu)容易損壞，且給更換機(jī)構(gòu)或檢修造成了很大困難。主要包括以下方面：

原設(shè)計(jì)液壓缸液壓硬管接頭與液壓硬管接頭間采用嵌入式密封。一旦密封損壞，更換密封時(shí)，由于兩接頭間可調(diào)間隙小，僅為10 mm，無(wú)法快速將該密封取出，需將兩側(cè)接頭拆下，取出損壞密封再安裝新密封，回裝接頭。該維修工序需1 h，既給生產(chǎn)協(xié)調(diào)帶來(lái)了不利影響，也增加了維修工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

滑板擋渣缸油路法蘭和水路接頭焊接在同一側(cè)，且維修空間狹小，更換滑板缸時(shí)拆裝極為困難，更換時(shí)間在4 h左右。

滑板擋渣機(jī)構(gòu)兩側(cè)防護(hù)板原設(shè)計(jì)為焊接式，每次檢修機(jī)構(gòu)，需將兩側(cè)防護(hù)板割開(kāi)取下，檢修結(jié)束，還需將兩側(cè)防護(hù)板焊接，每次需耗時(shí)1 h。

◆ 滑板擋渣機(jī)構(gòu)本體優(yōu)化改造

針對(duì)滑板擋渣機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷，更換機(jī)構(gòu)困難的問(wèn)題，采取了如下措施：

針對(duì)液壓缸液壓硬管法蘭間密封不易更換的問(wèn)題，我們對(duì)兩側(cè)法蘭進(jìn)行了改造，將原來(lái)的法蘭上凹槽改成平面法蘭。更換密封時(shí)，只需將兩側(cè)法蘭分開(kāi)，取出舊密封，將新密封用潤(rùn)滑油粘在一側(cè)法蘭上，壓緊法蘭，擰緊螺栓即可。改造后，更換該密封時(shí)間由原來(lái)的1 h縮減到目前的20 min。

圖4 液壓缸硬管法蘭圖

針對(duì)滑板擋渣缸油路法蘭和水路接頭焊接在同一側(cè)，維修空間狹小，更換滑板缸時(shí)拆裝極為困難的問(wèn)題，我們對(duì)液壓缸的液壓管、水管進(jìn)行了改造，把水管分別布置在機(jī)構(gòu)的兩側(cè)，解決了更換機(jī)構(gòu)困難的問(wèn)題。

針對(duì)滑板擋渣機(jī)構(gòu)兩側(cè)防護(hù)板不好拆裝的問(wèn)題，我們對(duì)防護(hù)板結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，將焊接式防護(hù)門改成外側(cè)為轉(zhuǎn)軸式支撐，內(nèi)側(cè)為卡套式門扣的結(jié)構(gòu)，檢修機(jī)構(gòu)時(shí)，只需將卡套打開(kāi)，就可快速、簡(jiǎn)便的開(kāi)關(guān)防護(hù)板，拆裝該防護(hù)板的時(shí)間由原來(lái)的1 h減低到目前的5 min。

滑板擋渣系統(tǒng)優(yōu)化改造后產(chǎn)生的效果

轉(zhuǎn)爐滑板擋渣系統(tǒng)優(yōu)化改造后，提高了轉(zhuǎn)爐滑板擋渣系統(tǒng)工藝操作和設(shè)備運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，生產(chǎn)效率顯著提高、創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益、同時(shí)還節(jié)約了大量的備件采購(gòu)資金，為降低事故，減輕職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和產(chǎn)品質(zhì)量創(chuàng)造了有利條件，通過(guò)改造，經(jīng)核算，全年可創(chuàng)造效益470.6萬(wàn)元，節(jié)省更換和檢修滑板擋渣機(jī)構(gòu)零部件時(shí)間共計(jì)1404 h。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)滑板擋渣系統(tǒng)的優(yōu)化改造，安鋼第二煉軋廠三座轉(zhuǎn)爐滑板擋渣機(jī)構(gòu)已經(jīng)能成熟的應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)，對(duì)該廠實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化煉鋼、順利承接大高爐投產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在國(guó)內(nèi)外具有一定的推廣價(jià)值。

[1] 張風(fēng)雷， 連和平， 冀慧， 等. 安鋼150t轉(zhuǎn)爐滑板擋渣技術(shù)的應(yīng)用與研究. 中國(guó)設(shè)備工程， 2012， (5)： 57