转炉氧枪装置设计
摘要：通过对转炉氧枪装置设计过程介绍，分析了氧枪横移车、升降小车以及氧枪刮渣器设计中的要点，提出了针对氧枪装置在保证转炉炼钢生产过程的连续性、可靠性以及安全性和维护便利性等方面的一套全新的设计方案，使氧枪装置使用维护性能得到较大提高，所提到的新型结构氧枪已在多个转炉炼钢生产现场得到验证。
关键词：事故提升系统；防坠枪装置；快速换枪；可控力矩刮渣器
氧枪装置用于向转炉内吹氧，使钢水脱碳；并加大冶炼强度，实现快速炼钢。
氧枪装置是转炉炼钢系统连续生产的重要在线设备，设置于转炉上方。氧枪工作时需插入转炉内吹氧，处于高温、液态渣包裹之中，因此，其对设备的运行安全性、可靠性、连续性设计提出了很高要求，因而设计中需要对这些需求提出切实可行的解决办法，以满足其复杂控制需求和适应其所处的恶劣工况。
氧枪装置设计依据来自于工艺专业的任务书，设备设计首先需要明确的是运行负荷，接下来进行方案设计、结构设计、施工图设计。
运行负荷：卷扬升降负荷应考虑升降小车、氧枪、金属软管、管内积水、枪体挂渣、刮渣器的刮渣力以及氮封塞、钢绳重量；横移车运行阻力按横移运行设备重量的0.025%计算[1]；横移锁紧装置的锁紧能力按运行阻力的4倍考虑；刮渣力按2～3t考虑。
横移车为一钢结构小车，分为上下两层，上层设置有升降卷扬装置及钢绳平衡器，下层设置横移传动装置，上下层之间由活动导轨和钢结构相连。升降卷扬机设有主传动和事故传动两套传动系统，通过离合器实现转换；卷扬控制设有两台绝对型编码器（一用一备、互相比照）控制升降行程、主传动电动机尾部装有增量型编码器控制升降速度；另装有钢绳张力传感器、位置行程开关等电控元件。钢绳平衡器吊挂在上层平台下部，既可调钢绳安装误差，又可在小车升降过程中平衡两根钢绳变形差，使两根钢绳受力始终一样。
事故传动是独立于主传动之外的事故提升系统，当出现车间停电、主电机故障、制动器电液推杆失效等事故时，可利用事故提升系统安全地将氧枪提出炉外，避免更大的事故发生。我们设计的事故提升系统形式为：在卷扬减速机的高速轴上设置气动离合器，增加一级减速，事故电机传动，EPS电源供电，制动器设置开闸气缸，采用气、电结合方式控制。事故提升时，控制室操作人员按下事故提升按钮，离合器电磁阀由UPS电源给电，离合器合上，舌簧开关给出信号后，事故电机给电启动，电机力矩建立起来后， 制动器气缸用电磁阀由UPS电源给电，气缸将制动器打开，开始提枪。将氧枪提出炉口一定高度（由2台事故提枪位接近开关判断）后，制动器电磁阀断电（制动器抱闸），然后事故电机停电。最后离合器电磁阀断电复位。整个过程一键自动完成。
升降小车用于支承氧枪体升降小车通过钢绳、滑轮组与横移车卷扬机卷筒连接，升降小车在固定导轨和活动导轨中带动氧枪体上下运行。升降小车结构采用“轮包轨”形式，提高了升降导轨的刚度；降低了导轨的加工难度；特别是提供了升降小车的车轮在位（待机位）拆装和维修的可能。
防坠枪装置设置在升降小车上，为自复位棘式结构。当发生断绳坠枪事故时，该装置能自动动作，阻止升降小车下滑，防止更大的事故发生。阻止坠枪事故动作后，穿上钢绳，卷扬提升就能自动恢复正常工作，无需特殊处理。防坠枪装置设计难点是弹簧的工作载荷P1、Pn的选取，选大了，氧枪在升降过程中易发生防坠误动作；选小了，反应时间要延长，灵敏度降低，止动造成的冲击增大。弹簧的工作载荷与设备重量、升降速度、机构阻力有关，另一方面棘齿的间距设置也需考虑。弹簧的工作载荷与反应时间，是防坠枪系统设计成败的关键。[2]
氧枪由三根同心圆钢管组成，内层除正常冶炼吹氧气外，溅渣护炉时还具有吹氮气的功能；中间层流入冷却水，外层流出冷却水，枪管的下端为紫铜喷头；为了补偿制造误差和枪体热胀冷缩变形，采用枪头补偿形式；枪体采用球头支撑，具有自动对中功能；氧枪与介质接入金属软管间的连接采用套装式结构形式，实现快速换枪。
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