矿热炉组合把持器维修与技术改造

摘要：我公司硅锰密闭矿热炉组合把持器系统应用，密闭矿热炉采用组合把持器导电系统和传统的铜瓦导电系统。但是组合把持器技术在矿热炉上应用的历史并不长。2007年开始公司在硅锰矿热炉上采用了组合把持器导电系统，新的导电系统对电炉故障维修带来了新的课题。通过对组合把持器系统故障形式的诊断与维修工作的不断学习与探索，初步掌握了一些技能和维修的关键点及技术要求，大幅度提高了设备维修的工作效率。

关键词：组合把持器;接触器;吊杆

1引言

我公司2007年开始先后建造了四台密闭式组合把持器矿热炉。以前大型矿热炉电极把持系统主要是锥形环、波纹管、胶囊式三种类型。锥形环把持器是比较传统的，也是广泛应用的把持电极方式，原因为其投资少、结构简单，但生产中导电铜瓦损耗大，电极易产生软断、硬断故障，生产热停多。尤其是密闭电炉在电极软、硬断时，如果操作不当一次，一相电极的全部铜瓦可造成打弧损坏，虽然原铸造铜瓦已经改造成锻造铜瓦，使铜瓦的寿命有所增加，但未能解决电极软、硬断的根本问题。而组合把持器操作系统采用PLC控制，操作合理，控制良好，从根本上解决了电极软、硬断问题。

2电极柱主要结构组成

2.1电极柱结构如图1所示：

2.2 电极升降与压放系统

电极升降装置采用液压驱动，由一对升降油缸组成。缸筒倒挂构筑物基础上杠杆与电极升降操作台上固定，通过杠杆垂直往复运动来完成电极的升降过程。

电极压放装置同样采用液压驱动操作，由7个电极升降油缸和7个夹钳电极压放油缸组成。升降油缸不仅能准确做垂直往复运动，而且还可调整电极压放量。压放电极时，靠液压缸释放夹钳上弹簧压力脱开电极压放筋片，夹钳再由升降油缸提升到顶部位置，夹钳靠弹簧压力夹紧电极压放筋片，每次只提升一个夹钳（夹钳的弹簧压力为5488N）当全部夹钳都升到顶部位置时，再同时下降完成压放过程。

3组合把持器电炉常见故障分析

3.1  接触器与电极之间故障

接触器为左右接触器组成材质为纯铜的，电极的主要导电原件。接触器原件与电极壳筋片脱槽，造成外来电流无法正常输送到电极工作端。电炉正常冶炼时是由水冷母线将电流送到导电铜管，通过接触器原件将强大的电流导给电极。一旦接触器与电极的接触面分离，就无法导入电流，同时会增加相邻接触器的负担，造成导电面积不足（电流密度增加），形成磁场涡流，使电极筋片局部发热、变软、变形，甚至在压放电极时筋片变形或拉弧烧损筋片接触器与电极分离，此时电极失去接触器的冷却作用，造成电极过度烧结硬断，壳体破裂漏糊连电软断等，间接造成烧损接触器原件、底部环、吊挂装置及绝缘件。工作电流超过额定电流时，也可能造成上述情况的发生。

3.2  绝缘系统的烧损

组合把持器系统最关键的部分就是各部原件之间的绝缘。（接触器与电极紧密接触）电极把持筒与电极、集电器与把持筒、导电铜管与护屏、底部环吊挂与把持筒、接触器与底部环、底部环与保护屏之间必须保持良好的绝缘状态。其中任何部分绝缘件损坏都会导致升降电极时保护屏与密封圈打弧连电漏水，对相关零部件造成直接的影响或损坏，造成电炉热停故障。

3.3  底部环烧损

底部环材质为铸造紫铜，导热性能好，而且内部有循环水冷却，安装在把持器的最下端。作用一是密封，内侧装有陶瓷纤维，将炉内的火焰、弧光、料块阻隔，避免进入电极与接触器之间;作用二是支撑保护屏，7块保护屏之间都有起密封作用的绝缘板。底部环烧损原因：一是电极烧结不好，发生软、硬断时，打弧造成漏水或烧损。二是炉况控制不合理，电极消耗快导致电极过短，升降电极时底部环接触料面打弧，将底部环烧损。

4维修时的技术要求

组合把持器系统设计紧凑、作业空间小，维修时操作难度大，要特别注意接触面的紧密性。

接触器原件与接触块之间O型圈安装位置应准确到位防止漏水，两接触面需涂抹導电膏保证导电良好，接触器与电极筋片的接触面打磨干净、无变形、无弯曲、平整、光滑、紧密接触。

接触器的安装与调整

接触器由接触原件（2件）接触块（2件）调整螺栓（4套）弹簧蝶片（16件）组成。

安装接触器时必须保证接触面与电极筋片全部接触，将四条调整螺栓中的弹簧蝶片用扭矩扳手均匀的紧固到274N，使其受力均匀。如果压力不均导电不良引起打弧，将会烧损接触器原件。

5技术改造

由于在维修过程中不断地探索与钻研并且熟练掌握了各部零件的结构、原理及作用。为缩短抢修与检修时间，提高工作效率，对部分易损零部件进行了合理的改造，缩短了热停时间，提高了维修质量。

5.1底部环吊杆的改造

底部环吊杆原设计为2050XΦ24，维修时安装拆卸很不方便，在装底部环密封件时需将吊杆和吊杆绝缘拆除然后还要重新做绝缘（陶瓷纤维块）很难完成，既浪费时间，又不能保证检修质量要求。将原吊杆一分为二，中间增加连接板，采用螺栓连接方式。检修时将螺栓打开，底部环整体下降减少拆装绝缘步骤。安装密封件和连接水管时非常方便，省时省力确保检修质量。

5.2活接头密封垫圈改变材质

接触器与底部环冷却水管路活接头密封垫圈原为Φ38XΦ28X5的紫铜垫，一相电极共有28个活接头。检修或抢修时电极温度较高，作业空间狭小，紫铜垫更换难度大。由于紫铜垫较硬不易紧固密封，容易产生漏水，检修时更换活接垫最长更换时间需2小时，直接影响检修进度。在一次抢修过程中，由于活接处紧固密封困难，凭借工作经验临时制作了几个聚四氟乙烯垫片代替紫铜垫片，经多次使用证明效果非常好。聚四氟乙烯具有耐热、抗老化、弹性好的特性。改造后处理活接头漏水问题时比改造前约节省时间4～5倍。保护屏的改造

保护屏是保护电极和接触器的装置。在电炉冶炼过程中电极升降时保护屏与密封圈上下摩擦运动，保护屏放置接触器与炉盖密封圈接触且对电极进行冷却，防止过烧。由于电极升降时保护屏与密封圈上下摩擦运动导致保护屏压板螺丝松动，造成保护屏相对于把持筒有轻微位移后与导电铜管接触打弧漏水。密闭矿热炉一旦漏水，炉内容易产生爆炸，漏水还容易损坏其他部位绝缘件造成电炉热停。在找到打弧原因后，将保护屏内弧面容易与导电铜管接触的直角处改为斜角，增加了保护屏与导电铜管间的空间，避免护屏与导电铜管接触打弧漏水故障，降低了电炉故障率，减少热停频次。

护屏绝缘弧板与保护屏两端固定的螺栓孔均为圆孔，在安装过程中，由于制造误差及保护屏变形等原因，使得一侧与保护屏固定后，另一侧的圆孔与保护屏的孔安装不上，需现场进行处理，影响检修时间和浪费现场维修工时。护屏绝缘弧板备件加工图纸更改将一侧加工成圆孔，另一侧加工成长圆孔，当一侧固定好后，如存在制造偏差或变形等原因，可以进行调整，节省现场检修时间。

如图4、图5所示。

6结束语

近年来对组合把持器导电系统形式的矿热炉维修摸索了一些可借鉴的经验。在矿热炉及冶金机械设备维修工作中，不断学习新技术，潜心研究。针对设备常见故障认真分析原因，消除故障点。以技术创新为主题，积极参与技术革新活动，为公司锰系的发展提供技术支持，完成更好的经济指标。

参考文献：

[1]李云等《机械制造工艺及设备设计指导手册》，北京机械工业出版社2007

[2]毛昕等《画法几何和机械制图》.北京高等教育出版社

作者简介：寇志玲（1970年9月-），女，河北省玉田县人，汉，学历：大专，职称：工程师，研究方向：电气自动化