电炉炉门氧枪机构水冷设计与应用

朱亚洲

（莱钢集团设备检修中心，山东莱芜271105）

电炉炉门氧枪机构水冷设计与应用

朱亚洲

（莱钢集团设备检修中心，山东莱芜271105）

针对电炉炉门氧枪在使用过程中存在的弊端与问题，对其旋转臂、大臂转轴、小臂转轴进行了水冷设计，从而提高了炉门氧枪的在线使用寿命。

电炉；氧枪；弊端与问题；水冷设计；使用寿命

1 问题的提出

电炉炉门氧枪是电炉设备的重要组成部分，是电炉炼钢生产的不可缺少的一部分。由于炉门氧枪工作在高温、搞烘烤的条件下，从而给炉门氧枪机构的正常运行带来一系列的问题，目前生产单位采用表面喷水方式对氧枪机构进行冷却，但这种方法带来了一系列的问题：（1）氧枪机构表面喷水冷却效果不良，氧枪转轴轴承在高温烘烤下使用寿命大大降低；（2）氧枪机构表面喷水冷却，水直接被高温烘烤挥发，造成水资源浪费。为此，很必要对电炉炉门氧枪冷却水系统的进行改造。

2 问题的分析

针对炉门氧枪的工作环境，以及目前炉门氧枪机构运行的状况，结合精益管理的思想得出，影响氧枪使用寿命的根源主要是冷却水设计不合理。通过分析，对于氧枪寿命影响最大的因素是氧枪所处的工作环境，只有有效地降低氧枪机构生产时的工作温度，才能有效地提高旋转轴承和转轴的寿命。因此对氧枪机构冷却水系统的重新设计与改造，是提高电炉炉门氧枪运行寿命，减少设备故障的最主要与最直接的方法。

3 电炉炉门氧枪水冷系统的设计

3.1 设计思想

炉门氧枪机构主要由氧枪底座、旋转臂、大臂转轴、小臂转轴、急速氧枪5部分组成[2]。原有炉门氧枪机构只有急速氧枪采用通水冷却，而其氧枪机构的旋转臂、大臂转轴、小臂转轴均没有冷却水，这样的做法存在以下几个方面的弊端：（1）旋转臂受到高温烘烤经常会出现变形的现象；（2）大小臂转轴受到高温影响，轴承润滑脂变质快轴承使用寿命低；（3）生产单位经常采用氧枪机构表面喷水冷却的的方法，不仅浪费水资源而且，降低机构部件使用寿命。因此，此次对电炉水冷系统设计改造的主要思想是，重新设计氧枪机构的冷却方式，具体做法是将氧枪机构的旋转臂、大臂转轴、小臂转轴均设计成通水冷却的方式，从而达到充分冷却炉门氧枪机构的效果。

3.2 具体设计方法

3.2.1 旋转臂的水冷设计

在旋转臂靠近炉门的一面制作安装一个水冷箱防护板，如图1所示，从而降低旋转臂在冶炼作业时表面温度，避免烘烤变形损坏。

图1 旋转臂水冷设计图

3.2.2 大臂转轴的水冷设计

大臂转轴的水冷设计如图2所示。具体方法是：在大臂转轴的外侧加工制作一圆柱形水冷槽，并用钢板封闭成冷却水箱，并安装4分对丝引入冷却水进行循环冷却[1]，从而大大降低大臂转轴的工作温度，提高了转轴轴承的使用寿命。

图2 大臂转轴水冷设计图

3.2.3 小臂转轴的水冷设计

大臂转轴的水冷设计如图3所示。具体方法是：在大臂转轴的外侧加工制作一圆柱形水冷槽，并用钢板封闭成冷却水箱，并安装4分对丝引入冷却水进行循环冷却，从而大大降低大臂转轴的工作温度，提高了转轴轴承的使用寿命。

图3 小臂转轴水冷设计图

3.2.4 优化设计后的电炉氧枪

通过对旋转臂、大臂转轴、小臂转轴进行水冷设计，改造后的炉门氧枪机构如图4所示。

图4 电炉氧枪

4 实施效果

改造实施以后，氧枪机构大臂与转轴的使用寿命大大改善，改造前每季度更换1次，改造后只需要每年更换一次。同时，采用通水循环冷却的方法每天可以避免水资源流失30 t水。

[1]濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]阎立懿.现代电炉炼钢工艺及设备[M].北京：冶金工业出版社，2011.

Design and Application of the Water Cooling Mechanism for Electric Furnace Oxygen Lances

ZHU Ya-zhou
（The Equipment Maintenance Center of Laigang Group，Laiwu Shandong 271105，China）

s：The water cooling mechanism has been applied to the rotating arms，big-arm spindles and small-arm spindles to help solve the disadvantages and problems arising from the use of oxygen lances installed at the doors of the electric furnace，thus extending the service life of the oxygen lances.

electric furnace；oxygen lance；disadvantages and problems；water-cooling machanism；service life

TF34

B

1672-545X（2016）11-0058-02

2016-08-17

朱亚洲（1983-），男，安徽萧县人，本科，工程师，研究方向为机械设备维修与维护。