对电炉安全出铁的探讨

2014-10-08徐力

金属加工(热加工) 2014年13期

徐力

铸造行业高危工作岗位较多，特别是冶金熔炼炉，属于重点危险源监管设备。冶金熔炼炉的危险源主要有高温炽热金属液、冷却水和高压电。本文主要针对高温炽热金属液出铁操作中存在的安全隐患进行分析，并设计出一种安全出铁装置，以消除出铁岗位存在的安全隐患。

一、出铁的安全隐患

目前，大多数铸造企业电炉出铁浇注的常用工艺方式：①桥式起重机吊包接铁液→叉车叉包转运→上线浇注。②叉车叉包接铁液→叉车叉包转运→上线浇注。

以上两种出炉上线的工艺在生产中广泛采用，但在生产中存在着重大安全隐患。该隐患本质危险因素来自设备本身，这种隐患可以采取适当的管理措施加以控制，从而将风险程度控制到最低。

现在的感应熔炼炉多采用无芯感应加热形式，电炉出铁为倾转方式。由于炉体固定转轴与炉嘴的轴线位置不同心，加之炉嘴与固定转轴有高度差，导致倾出的铁液在一定的距离范围内任意地抛洒。这种抛洒现象是电炉倾转出铁过程中，铁液在倾炉液压缸作用下做抛物运动，而在炉嘴位置始终做自由落体运动，在这两种运动复合条件下产生的。

由于电炉在倾炉出铁中所具有的固有抛洒现象，使得出铁中桥式起重机或叉车要不停地挪动铁液包，确保铁液倾入包中。在这种生产状态和生产活动中就具有高风险性。

1.桥式起重机风险

（1）桥式起重机本体风险熔化炉前所使用的桥式起重机一般属于冶金桥式起重机，此桥式起重机设计等级都很高，使用管理一般纳入重点危险源管理。从桥式起重机本体结构上来说，危险因素有钢丝绳、吊钩等。在使用的过程中由于桥式起重机小车及钢丝绳处于电炉上方，长期受到高温烘烤后组织将发生变化，有断股风险。

桥式起重机在出铁时吊钩同样也处在电炉上方，长期受到高温烘烤，并且伴有来自铁液冲击浇包的晃动，吊钩受到一个综合的力，同时销轴也受到一部分剪切力，有销轴断裂风险。

（2）桥式起重机管控风险特种机械设备都应有安全隐患管理办法，桥式起重机管理也不例外。生产使用中的桥式起重机在纳入重点危险源管理后，都要编制相应的管控措施，并按规定每个月检查一次。

2.叉车风险

采用叉车叉包接铁液上线浇注的工艺较为普遍，这样相对于桥式起重机接铁液的安全系数又高一些。这种高的安全系数是取决于浇包叉持部位的工装来保证的。

由于电炉在倾炉出铁中所具有的固有抛洒现象，叉车在叉持浇包接铁液时，也要根据铁液倾出路线进行前后运动调整接铁位置，以防铁液倾洒包外。在此过程中，若叉车司机误动作或地面不平等其他原因，铁液有外溅伤人的风险，浇包有倾翻的风险。

二、电炉安全出铁的解决方案

针对以上出铁工艺在安全方面存在的不足，有一些简单的方法能够将安全隐患降低或消除。

1.设备本体结构改造

电炉出铁机构是由炉体固定支架转轴、炉体倾炉液压缸及其转轴、炉嘴三部分组成。炉体出铁是炉体在倾炉液压缸上升运动的作用下，炉体联同炉嘴绕炉体固定支架转轴转动实现的。从结构形式上分析，出铁抛物线的最长和最短距离与炉嘴和炉体固定支架转轴之间的位移有关。目前的电炉炉嘴与炉体固定支架转轴之间的位移已经做到极限值，基本上是最佳位置。但是炉嘴的长度可以再优化，炉嘴越短其抛物导向范围越小。有的电炉出厂时炉嘴做得稍长一些，故用户可以结合自己电炉平台及铁液包的高度做适合自身特点长度的炉嘴。炉嘴长则出铁浇包移动的位移较大，如图1a所示；炉嘴短则出铁浇包移动的位移较小，如图1b所示。

此方案仅能将出铁安全隐患降低，而不能达到消除安全隐患的目的。

2.设备外部改造

在电炉炉嘴与浇包之间独立地增加一套装置，该装置起到一个承接铁液，引导并缓冲的作用。该装置称之为铁液导流槽，铁液导流槽就是一个具有一定长度的槽，内部能盛放铁液，其一端正上方对应的是炉嘴，另一端的正下方对应的是浇包。电炉出铁时，铁液通过此槽的缓冲作用，以自由落体的形式流入到浇包内，整个出铁过程不需要挪动浇包。此装置从工艺角度上讲有一定的缺陷，即造渣缺陷。但在安全方面，通过此装置的使用，能够很好地消除电炉出铁带来的安全隐患。

铁液导流槽装置的结构由支撑钢平台、铁槽和耐火材料三部分组成。铁液导流槽装置的原理是通过将炉内铁液倾出到槽内，其前部具有一定高度的挡铁坝吸收来自以抛物线形式流出的铁液的冲击力，并通过挡铁坝内部的流铁槽流入到浇包内。铁液导流槽的结构如图2所示。