一种可移动的转炉炉口水箱专用吊具设计

杨晨筠，沈国强

(中冶宝钢技术服务有限公司，上海 201900)

一种可移动的转炉炉口水箱专用吊具设计

杨晨筠，沈国强

(中冶宝钢技术服务有限公司，上海 201900)

摘要：炉口水箱设计具备提高炉口刚度，减少炉口变形等优势；但在实际应用中发现，设备维修量过大的问题导致了成本明显提高。针对每次拆除旧炉口水箱时需要绕过裙罩的问题，设计了一种可移动的吊耳吊装工具。模型载荷验证结果表明，该吊具能够在平衡的状态下吊起吊物，可以满足0～3 t任何质量的设备，采用的遥控控制方法能够显著节约成本。试验应用效果表明，采用改进的吊具设计使转炉炉口水箱的平均使用寿命有了显著提高，某转炉炉口水箱的使用寿命更是提高了近30%。这一应用研究对于我国转炉的安全发展具有明显的参考意义。

关键词：炉口水箱；平衡状态；遥控控制；成本

转炉的炉体是由炉帽、炉壳以及炉底等3个部分组成[1-2]。为了提高炉帽的金属壳、炉衬等实际使用寿命，研究以及工作人员采用了炉帽顶部的圆形炉口设计，从而在实际工作中可以更容易地实现加料、插入氧枪、排出炉气以及倒渣功能[3-4]。为了保护炉口，常见的是应用循环水强制冷却的炉口水箱的方法，这一设计的优势是可以显著地减少炉口上的黏结物，提高炉口刚度，减少炉口的变形，改善应力状态，延长炉壳、炉衬的寿命[5]；但在实际应用中发现，其明显问题是一旦损坏，很容易造成大量漏水，且漏水时设备维修量大[6]。

转炉炉口水箱是转炉本体的重要设备，主要起到冷却炉口，防止炉口堆积冷钢并保护炉口的作用[7-8]。在历次转炉炉修中，炉口水箱因磨损严重必须更换是炉修的节点项目之一，一般节点时间为14 h。基于上述背景和存在的问题，提出了一种新型的可移动的转炉炉口水箱专用吊具的设计，这一应用研究对于我国转炉的安全发展具有重要的参考意义。

1新型炉口水箱专用吊具的设计

在实际应用中发现，历次炉修都需要更换炉口水箱(见图1)。一般更换时，先拆除转炉上方上烟罩以及下烟罩，而保留裙罩。由于炉口水箱安装位置圆周直径为5 920 mm，而裙罩内圈的直径为5 144 mm，即炉口水箱安装位置直径大于裙罩内圈直径，所以，在不拆除裙罩的情况下更换炉口水箱必须绕过裙罩才能吊装。

每台转炉有6块炉口水箱，每块炉口水箱质量约为2～3 t。在更换过程中，施工人员应站在特制的转炉检修平台上来拆装炉口水箱。由于必须绕过裙罩，使得每次拆除旧炉口水箱时，必须在裙罩底部焊接吊耳，借助钢丝绳及手拉葫芦将水箱慢慢横向牵引到裙罩内圈内，才能用行车吊走；安装时，先用行车从裙罩内圈落下，然后用钢丝绳及手拉葫芦将水箱慢慢牵引到安装位置才能安装。这一方法不仅费时费力，还存在一定的安全隐患(钢丝绳在裙罩上面磨擦以及扭曲易造成钢丝绳损坏)。为了解决这一难题，设计研发了一种基于可以移动吊耳的吊装工具，其结构图如图2所示。

图1　更换炉口水箱示意图

图2　新型炉口水箱专用吊具示意图

在图2中，横梁是一个H型钢，通过钢板包裹表面形成一个中空方形体，表面标示有吨位刻度。固定吊耳焊接在横梁顶面靠近吊臂侧，吊臂焊接在横梁侧面，吊臂末端有一个吊耳。横梁尾部安装有配重块，配重块中部安装有填充配重。电动机及变速箱安装在配重块顶面，通过联轴器与丝杆连接，丝杆的另一端安装有固定轴承座。移动吊耳安装在丝杆上，移动吊耳与导向板接触的部分安装有铜滑板，指示箭头安装在移动吊耳上，横梁底部安装有支脚。设备上安装有遥控接收器，操作人员可以通过遥控器对设备进行遥控操作。

设备吊物用钢丝绳悬挂于吊耳下面，施工人员可以利用遥控器控制电动机及变速箱起动，通过联轴器带动丝杆旋转，使与丝杆连接的移动吊耳能左右移动，确保吊物在吊起过程中和完全吊起后，吊具保持平衡。根据杠杆原理，可计算出移动吊耳在各个位置时，使得吊具平衡的吊物质量，并标注在吊具侧面(即吨位刻度)，与指示箭头配合可方便使用。

2SolidWorks软件的仿真载荷结果

为了进一步利用模型验证上述设计的可行性，本文将模型导入SolidWorks软件，并通过SimulationXpress网格化进行受力分析吊耳在不同工作状态和工作工位能完全承受设计所需载荷，结果如图3所示。

图3　承载验证结果

该吊具使用时，固定吊耳和移动吊耳分别挂钢丝绳挂在行车(或其他起重机)上，当移动吊耳调到0 t位置时，吊具保持平衡，然后用钢丝绳把吊耳与吊物连接，慢慢起升吊具，同时用遥控器控制移动吊耳慢慢向另一侧移动，使得吊具始终保持平衡，最终移动吊耳移动到吊物质量相应刻度时停止移动，即可使吊具在平衡的状态下吊起吊物。其有益效果在于，1台吊具可以满足0～3 t任何质量的设备。由此拓展开来，采用这种形式的方法可以大幅降低专用吊具的生产和制造成本。

3结语

采用上述改进的吊具设计，转炉水箱的平均使用寿命有了显著提高，其中，某转炉炉口水箱的使用寿命提高了近30%。与以往年份的平均值相比，近两年来通过改进的设计可节约成本近50万元，焊补次数减少近50次。按每次焊补需要约1 h估计，近两年还增加了约50 h的转炉作业时间。从上述结果可以看出，采用本文的改进设计方法，可以大幅减少人力及生产成本，因此，具有重大的意义。

参考文献

[1] 詹木兰,尹许立. 转炉炉口水箱应用现状与维护分析[J]. 江西冶金,2013(1):25-27,36.

[2] 铁金艳,李军涛,沈猛. 消失模铸造工艺在转炉炉口上的应用实践[J]. 冶金设备,2013(S1):95-97,114.

[3] 欧阳德刚,宋中华. 转炉炉口粘渣清理技术现状与发展方向[J]. 工业加热,2009(3):47-50.

[4] 尤佳,王绍纯,李希胜,等. 通过转炉炉口火焰纹理分析判断氧气顶吹转炉吹炼终点[J]. 北京科技大学学报,2000(6):524-528.

[5] 赵琦,陈延如,曹乐南. 转炉炉口特征光谱的采集与应用[J]. 仪器仪表学报,2004(S2):531-533.

[6] 朱善合,欧阳德刚,李明晖,等. 转炉炉口防粘渣喷补料的研制与应用[J]. 炼钢,2014(3):12-15.

[7] 于寿海,纪马力,贺首育. 酒钢炼钢转炉炉口微差压控制系统优化[J]. 甘肃冶金,2014(3):104-107,117.

[8] 周双喜. 一种用于转炉炉口微压差控制的混合控制策略[J]. 自动化与仪器仪表,2011(6):14-15,18.

责任编辑郑练

The Dedicated Design of the Removable Converter Mouth Spreader Tank

YANG Chenyun, SHEN Guoqiang

(MCC Baosteel Technology Services Ltd., Shanghai 201900, China)

Abstract：Mouth water tank has been designed to have improved rigidity mouth, mouth to reduce distortion and other advantages, but the practical application discovery equipment maintenance problems led to excessive cost significantly. Each time the text for the removal of the old mouth water tank needs to bypass the skirt, so design a removable lug lifting tool. The model validation results show that the load: this application allows spreader balanced state suspended lifting objects, remote control method between devices to meet any weight with 0～3 t, and can be used in significant cost savings. Experimental application results prove that spreader design improving the average life has been significantly improved, and a converter mouth water tank is increased by nearly 30 percent. The application of the safe development of the converter has obvious reference value.

Key words:mouth water tank, equilibrium, remote control, cost

收稿日期：2015-04-27

作者简介：杨晨筠(1986-)，男，大学本科，工程师，主要从事机械电子工程等方面的研究。

中图分类号：TF 341

文献标志码:B