转炉炼钢设备结构改进措施探讨

2017-01-20张媛

中国设备工程 2017年8期

关键词：轴套钢厂炼钢

张媛

（莱钢集团设备检修中心,山东莱芜 271104）

转炉炼钢设备结构改进措施探讨

张媛

（莱钢集团设备检修中心,山东莱芜 271104）

转炉炼钢是我国现阶段应用较为广泛的炼钢方式之一，转炉炼钢设备的状况对炼钢水平有着直接的影响。管理人员要对设备进行全面、准确的分析，然后与实际的炼钢工作相联系，提出合理的改造方案，使炼钢效率和产量稳步提高。本文就转炉炼钢设备结构改进措施进行了讨论。

转炉炼钢设备；结构改进；转炉自动化

1 我国炼钢设备的现状

1.1 促进产量提高

我国的废钢量为数不多，电力资源不足，单价较高，设备还不够完善，对转炉炼钢工作形成了制约，影响了炼钢产量。生铁资源相对较多，这是转炉炼钢的优势之一。如果设备保养维护得当，运行状况良好，则可以实现钢产量的快速增长。现阶段，我国的炼钢方法中，转炉炼钢法比重最大，远远高于电炉炼钢法，在我国的炼钢行业中发挥着主导性的作用。转炉炼钢法在我国普遍应用的原因在于，其有着十分明显的优势，首先，从技术方面来看，我国转炉设备在近些年的应用中有了较多的改进，设备相对先进合理，很多大中型的设备与仪器已经处于世界先进水平。21世纪初，我国重要的大型以及中型炼钢企业多达几百所，以转炉为主要生产设备的钢厂炼钢量约为80～200t，数量大于200t的钢厂相对较少。但是也有一些能力较小的钢厂，约小于30t。对于生产能力较小的钢厂，主要弊端就是设备不够先进，无法满足较高的产能需要，很容易在市场发展中被淘汰。现阶段，转炉炼钢中产能大于100t的转炉设备约为转炉总数量的1/2。国家正在不断的将低产能的设备进行淘汰，转炉炼钢逐渐向大规模化的方向发展。

1.2 能耗指标低

在炼钢技术进步与发展的同时，转炉设备也不断的改进和优化，使其对过程控制的能力逐渐增强。我国主要钢厂转炉的钢材消耗数量以及能源消耗量逐渐下降，很多规模较大的炼钢设备都能够实现负能炼钢。但是技术在实际应用当中还存在着一定的缺陷，仍然需要进一步的完善和改进，一些部件仍然需要得到优化，比如防罩控制、能源管控。数量较少的转炉可以实现转炉连铸全工序负能炼钢，但是效果不是很好。现阶段，综合全国钢厂的数据和资料分析可知，我国的炼钢物料消耗指标和能源消耗指标与国际上先进的技术水平相比仍然有较大的欠缺和不足，所以，应该引进高效全范围吹扫、干法除尘，对环保工作和物料的合理使用提供技术条件和设备保证。

1.3 通过设备优化工艺

为了使炼钢质量得到提高，增加冶炼的品种，在钢厂中应该采用铁水脱硫装置和二次炼钢装置，很多钢厂都采用这种炼钢装置。现阶段，我国很多钢厂都在转炉炼钢设备中配置了铁水脱硫设备，根据冶炼不同种类的钢材设置了适当的炉外精炼装置，通常采用LF精炼，还有一些转炉配置了VD精炼，为有效开展炼钢工作提供了设备保证。

1.4 转炉自动化水平较高

现阶段，我国一些规模较大的和规模中等的钢厂都将自动化技术与计算机系统、网络系统有效地结合在一起，实现了对炼钢过程的实时监控与全程控制。一些较为先进的钢厂还配置了计算机电子管理系统。也有些钢厂使用副枪设备、转炉自动分析设备，实现炼钢过程的全面分析与检测，采用计算机建立动态模型，并实现合理控制，提高转炉炼钢重点的可控程度，使炼钢中的各项参数指标更加合理化。

2 转炉炼钢设备取得的新进展

我国转炉炼钢技术近些年的进步十分迅速，设备得到了合理的完善和改进，使溅渣护炉效果得到优化。作为转炉炼钢的主要技术指标之一，炉龄数值对生产效率有着较大的影响。使炉龄数值得到提高，可以十分有效地减少投资成本，增加炼钢产量和生产效率。溅渣护炉的基本工作原理就是通过速率较高的氮气将不同组分的残渣和余下的炉渣喷涂在炉层表面，使炉子内部得到有效氧化，降低了不同的空气成分以及高温对转炉的腐蚀程度，通过冲刷来缓解腐蚀。应用这种设备以后，如果炉内温度过高产生腐蚀作用，则当腐蚀厚度达到500mm以后，会使设备内部的冷却和设备外部的导热达到平衡，设备和溅渣之间的结合就不能够被进一步破坏。在这种条件下，设备没有熔损，在炉龄增加的同时，设备厚度维持不改变。我国现阶段很多钢厂都对长寿转炉工艺进行了合理的研究，使炉龄大于30000炉，炉役期和钢产量同时增加，耐火材料的使用数量以及钢材成本有所下降。

3 转炉炼钢设备结构的改进

3.1 倾动装置大齿轮减速箱结构改进

转炉设备为悬挂式装置，采用四点啮合的传动方法，设备的减速机连接办法是将四台一次减速设备和一台二次减速设备相连接，由于一次减速设备的输出轴是空心的轴结构，所以将其与二次减速设备的输出轴相嵌套，然后用盖板从径向进行固定。设备工作时，二次减速设备被一次减速设备所环绕，一次减速设备旋转的自由度数值由其另外一侧的支撑轴所控制，这类传动方式较为灵活，刚性不强，不会出现安装中的安全事故。设备运行时，二次减速设备的运行是被四台变频电机和一次减速设备所共同驱动实现的，正向转动或者逆向转动。倾动设备的主要装置就是大齿轮减速箱，要想实现设备整体的安全稳定运行，必须保证大减速箱的安全性。就是在设备的运行当中，必须具备较好的刚度数值以及强度数值，只有各项性能参数满足标准的规定，才能在实际运行中不出现破损，不产生形变。但是在现阶段的实际应用中，很多炼钢企业都曾经由于设备的外壳性能问题而导致外壳破损。为了避免这类问题的出现，可以采取适当的方法来提高设备的稳定性。在设计阶段，采用适当的方法来提高外壳的强度和刚度，使设备的质量得到改善。从以下两个方面开展工作：第一方面是使材料的厚度增加，第二方面是使结构得到进一步的完善。如果采用第一种办法，则无形中增加了制造成本，很多公司不愿意采取这种办法。因此，在设计阶段，多数公司采用第二种加厚方法。技术人员经过计算和分析之后，确定最终的方案。应用短应力结构，通过其轴向定位作用把两列圆锥滚子轴承在二次减速设备的同一侧布置，最后使用相关的软件对应力线进行测试，监测结果如果显示托圈工作良好，则表面没有严重性问题。如果红外测温仪测得托圈表面温度低于100℃，则表明没有严重性问题。在炼钢时，托圈表面温度约为60℃，其内表面温度约为40℃。这些设备当处于运行状态时，温度不会太高，也不会出现过热现象，热负荷也会相对降低，使其稳定性有所提高。

3.2 托圈结构改进

在转炉设备中，托圈是一种比较重要的受力部件，可以较好地发挥传动作用。但是其所处的工作环境相对恶劣。为了保证工作的顺利开展，要保证其刚度与强度满足要求。由于转炉在运行中会发生负载过热，导致其时常处于失效状态，所以，必须对其有效冷却，以降低其热度。设计中，可以采取水冷方式进行工作。在使托圈进一步得到完善的同时，改变冷却轨道，将冷却过程中生成的气体释放出来，进而提高冷却性能，延长冷却时间。托圈结构是一个多组分构成的箱体，组成部分主要包括上端板、下端板、内圈和外圈、隔板、立板等。中央放置的隔板为多孔结构，可以用来排水，同时，在结构的中央区域进行焊接操作。立隔板位于箱体的两端，把内部空间分为多个组成部分，每一组分都包括一个圆筒，基于不同隔板的结构，导致冷却水在托圈上部形成波浪形结构，不仅使其换热能力得到增强，而且延长了设备的使用时间。另外，还可以在盖板上设置排气装置，将设备运行过程中产生的气体排出，发挥降低温度、释放热量的作用。设计完成后，观察设备的运转状况，在1年的时间里，通过相关的测试软件对改进后的设备性能进行了多次检测，发现托圈能够正常的运转，并没有出现相对严重的问题以及事故。同时，红外测温设备测得托圈外表面的温度正常，内表面运转也处于正常状态。

3.3 耳轴套改进

耳轴是转炉中的主要传动部件，也发挥着承载的作用。运行中承受弯曲力矩和扭转力矩，受到托圈引起的温度升高以及换机辐射而引起的热负荷和冲击载荷。这些冲击载荷多数是由于冲击、制动等操作而引起的，所以，对工作状况十分不利。转炉在冶炼的过程中需要多种冷却液体，这部分冷却液体将设备耳轴上的多个圆孔作为主要的通道，来发挥冷却作用。如果开孔位置不正确或者数量不足，往往会导致应力集中现象的出现，不仅导致耳轴的强度有所降低，还在一定程度上形成安全隐患。圆孔柱的形状通常为细长的，由于工艺的限制，使施工相对困难，同时，资金投入量较大。为了使耳轴能够安全的投入使用，延长使用时间，可以对这种结构进行改进，不再在耳轴上设置细长孔，不允许在同一侧开设多个孔洞，冷却介质流通的通道也不在耳轴设备本体上部。根据耳轴的外形尺寸以及内部结构，技术人员发明了一个专用轴套，通过轴套的使用，为不同介质的顺利通过提供了便利的条件，同时，改变了耳轴的工作状态，使其使用时间得到了有效的延长。为了维护运行的稳定性，将轴套采用圆筒形式，使其处于耳轴和底座中间，轴套应该采用圆筒模式，使用于冷却转炉的介质从孔中通过，但是圆筒的数量不允许过多，避免导致本体的强度降低，同时，也能保证施工工作的顺利进行。在实际操作中，不同的介质并没有真正接触到圆筒，所以不会对轴部产生严重的损害，同时，轴套能够有效的保护圆筒，使其使用时间得到有效延长。