提高转炉副枪投用率的研究与实践

周雪方 郑吉南

摘 要：本文通过对影响宝钢特钢韶关有限公司炼钢厂转炉副枪投用率的要素进行分析，从生产方面、操作方面及设备本体等方面进行探讨，找出影响副枪投用率较低的原因。针对各影响要素进行研究，针对原因制定了逐项解决方案，适时对副枪设备进行了适应性改造，并进行现场实践。改造完成后，转炉副枪的投用率由80%提高到98%以上，确保转炉副枪的稳定运行。

关键词：转炉副枪 要素 投用率

中图分类号：TF345 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）04（c）-0102-02

宝特韶关转炉炼钢工序在转炉系统两座130t转炉配置两套副枪系统，分别于2011年、2012年投产，转炉副枪投入后，副枪枪头粘钢、粘渣严重，探头输出装置卡探头，造成接插可靠性低；枪体不在熔池中心，枪体受热不均，出现弯曲变形，造成接插不良使用寿命低；导向机构设计不合理，拆装、维护不方便，导向机构随升降车升降中枪体变形情况下易挤压导轮；横移升降开关布置存在一定问题，停位准确性、工作可靠性较差；刮渣器單气缸驱动，设备维护量较大；机械手适应调节范围较小，易因枪体变形接插成功率低等设备故障率较高，造成副枪探头接插成功率低，副枪的投用率仅为80%左右，严重影响转炉炼钢生产组织，影响生产的同时增加转炉炼钢成本。

1 存在的问题及原因

（1）副枪枪头设计带有凹槽的形式，为防止使用过程中凹槽由钢渣进入，凹槽设计尺寸与探头尺寸配合紧密，接插时常常因为枪头与测温件配合不良，或测温件尺寸偏差，造成探头接插不到，影响副枪投用率。

（2）副枪枪体受热不均，枪体弯曲严重，影响接插成功率，严重时损坏设备。主要判断为副枪中心与转炉中心偏移800mm，使用过程中枪体受热不均，枪体向转炉中心弯曲，造成探头检查成功率低。。

（3）探头输出箱设计部合理，探头通过自身的重力滚落到机械手上，在探头输出过程常常因为探头卡阻或探头输出不水平，造成副枪接插不成功。造成卡阻的主要原因判断为探头重量较轻，或者滑轨由微量变形，造成探头的重力不足以克服摩擦力，造成探头输出不成，副枪接插失败，影响副枪的投用率。

（4）机械手布置设计部合理，机械手的升降与副枪的弯曲呈垂直状态，副枪枪体出现变形时，机械手无法自动调整弥补枪体变形量完成接插，造成副枪接插不成功频率较高。

（5）副枪刮渣器及氮封装置设计部合理，驱动气缸采用内置磁环式气缸，且气缸与副枪口距离较近，气缸故障的频率较高，造成副枪投入率偏低。

（6）副枪接口无法接收相应数据，主要是受宝特韶关启用新的经营管控系统，需重新调试模型与三级的通信接口，包括接收三级的数据和发送给三级的数据，确认每一个接收和发送数据字段，保证接口数据正常接收。

2 优化措施

2.1 枪头优化

针对副枪枪头结构易造成探头接插不良的问题，对使用枪头的结构进行改造，取消枪头凹槽孔形式，采用带锥度的平头枪头，减小探头接插阻力，降低枪头的结渣几率，利于接插件与探头接插，从而提高探头接插成功率。

2.2 副枪枪体改造

针对副枪枪体变形造成接插不良的情况进行研究分析，确认造成枪体变形的主要原因是副枪不处于转炉熔池中心，枪体受热不均造成枪体使用过程中弯曲变形。针对该原因，改造采用了可旋转的副枪枪体，通过定期180度旋转来实现枪体自动矫直的功能。副枪枪体通过固定座安装在升降车上，采用螺栓连接，副枪枪身可在固定座中旋转，可矫正枪体在炉内热负荷不均匀造成的弯曲变形，其运动示意图（如图1所示）。枪身中心管通过O形圈密封与枪头连接，以适应外管的热膨胀；外管焊于枪头上，为防止接插件受热辐射和渣尘的影响，中心管通氮气吹扫，以保持探头插接件表面清洁，外、中、内三层管构成冷却水通路。改造后枪体弯曲现象明显得到缓解，枪体的使用寿命大幅提高，接插成功率大幅增加。

2.3 探头输出装置优化改造

针对探头输出卡阻问题，通过现场分析，探头为无动力输出，受探头与滑轨之间的摩擦影响较大。探头输出装置改造后，探头推出单元主要由变频减速电机（自带制动器）、联轴器和链传动机构组成。某一探头储存仓打开，经一固定等待时间后，减速电机驱动主动链轮轴旋转，主动链轮驱动装有推块的链条，推块将支撑架上的探头推出后回到等待位，完成一次探头输出操作。

2.4 机械手布置方式优化

本次改造采用新设计机械手，整体更换；布置方向垂直于原方向，即炉前、炉后方向。

机械手装置主要由探头夹持器、旋转臂和倾翻单元组成。

探头夹持器由四部分组成：滑动架、摆动架和摆动架上的导向夹头、夹头。导向夹头、夹头均采用气缸驱动；探头夹持器的滑动架安装在旋转臂中，可在旋转臂中滑动和转动，滑动架靠弹簧复位；摆动架通过连杆与滑动架连接，组成平行四边形结构。探头夹持器运动简图（如图2所示），其调整范围为扇形。

旋转臂由倾翻单元（变频电机+制动器+减速机）驱动，倾翻单元套装在旋转臂回转轴上。检测元件配置：编码器+开关。

机械手接收到探头输出装置推出的探头后，夹持器的导向夹头和夹紧夹头顺序合拢、夹住探头，此时旋转臂由水平位置旋转到竖直位置，以进行探头接插。副枪下降，把持器插入探头中，当接插到一定深度后，导向夹头打开；副枪继续下降到发出接通信号后，探头接插结束，夹头打开。机械手旋转臂由竖直位置旋转到水平位置。

2.5 刮渣器及氮封改造

刮渣器安装在氮封阀上（测量位），用于清理副枪枪体粘渣。刮渣器为由气缸驱动的连杆机构，两侧刮渣头机械同步。刮渣器为气缸驱动，故当枪体出现粘钢或刮渣力太大时，刮渣器可被顶开，起到保护设备作用。气缸布置在刮渣器箱体一侧，改善设备工作环境、提高设备工作可靠性。

氮封阀采用双阀板内开式结构，氮封阀由单气缸驱动，两侧阀板用连杆机构连接在一起，保证两侧阀板开闭状态的同步。气缸布置在氮封阀箱体一侧，改善设备工作环境、提高设备工作可靠性。

3 测试效果

本次调试工作，实现了4#转炉和5#转炉两套模型系统在线的同步运行，模型系统运行稳定，关键模型指标终点碳命中、温度命中率和双命中率的指标情况如表1所示。

4 结论

针对副枪使用过程中造成副枪投入率不高的问题，进行逐项分析、研究，找出解决措施。通过对副枪装置设备的优化改造，使副枪的投用率由原来的80%提高到了98%以上。得出结论如下：

（1）完成副枪枪头及枪体的改造，消除了因枪体变形、枪头结渣造成的副枪接插不成功故障，极大的提高副枪的接插成功率同时延长了副枪使用寿命。

（2）完成探头输出装置及夹持器等设备的改造，有效提高探头输出成功率，同时通过夹持器自动调整功能，提高了探头接插成功率。

（3）副枪改造完成后，副枪探头接插成功率大幅提高，设备故障率大幅降低，副枪的投用率由原来的80%提高了98.3%以上，年降低炼钢成本超千万元。

参考文献

[1] 冯捷，张红文.转炉炼钢生产[M].北京：冶金工业出版社，2010.