轉(zhuǎn)爐吹氧中氧槍的安全性分析

轉(zhuǎn)爐吹氧中氧槍的安全性分析

氧氣槍系統(tǒng)是轉(zhuǎn)變爐和氧氣設(shè)備的重要部件。在吹煉過程中,氧槍不僅要承受熔池中爐氣、爐襯的輻射,而且由于熔池內(nèi)激烈的化學(xué)反應(yīng)造成鋼液、爐渣對(duì)氧槍的沖刷,加之氧槍是直接深入到爐內(nèi),在吹煉時(shí),爐內(nèi)溫度最高達(dá)2000~2600℃。所以氧槍是絕不允許在無水狀態(tài)下長期停在爐內(nèi)或因事故落入爐內(nèi)的。下面以100t轉(zhuǎn)爐為例分析介紹氧槍的安全裝置。一、氧槍升降創(chuàng)新校核100噸轉(zhuǎn)爐氧槍傳動(dòng)設(shè)備采用“雙車雙槍”型式,一支吹煉,一支備用。每支氧槍都有各自獨(dú)立的升降小車及提升系統(tǒng),氧槍升降小車的活動(dòng)導(dǎo)軌及提升系統(tǒng)均固定在橫移臺(tái)車上,橫移臺(tái)車由行走裝置驅(qū)動(dòng)定距移動(dòng),在吹煉槍出現(xiàn)故障時(shí),可以實(shí)現(xiàn)吹煉槍與備用槍的迅速更換。氧槍升降及橫移裝置主要由氧槍升降小車及導(dǎo)軌、氧槍提升裝置、氧槍橫移小車及軌道等部分組成。氧槍升降小車由車輪、車架、制動(dòng)裝置、滑輪組及槍位調(diào)整裝置組成。車架由型鋼和鋼板焊接而成。在前后左右共有四對(duì)車輪,起車架升降的支承導(dǎo)向作用。由于氧槍及其軟管偏心安裝于車架上,故升降小車車輪除起導(dǎo)向作用外,還承受偏心重量產(chǎn)生的傾翻力。車輪與軌道磨損后,氧槍中心線即隨著間隙的增加而歪斜,但小車運(yùn)行時(shí)由于偏心重量使車輪始終靠緊軌道平穩(wěn)升降而不會(huì)晃動(dòng)。氧槍的歪斜可以借助調(diào)整氧槍在支承處的位置來糾正。兩臺(tái)升降小車分別裝在兩臺(tái)橫移換槍小車上。橫移小車以壁行方式運(yùn)行。一臺(tái)橫移小車攜帶氧槍升降裝置處于轉(zhuǎn)爐中心的操作位置時(shí),一臺(tái)處于等待備用位置,每臺(tái)都各有獨(dú)自的驅(qū)動(dòng)裝置。為了使換槍小車準(zhǔn)確地對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)爐中心,設(shè)置了橫移對(duì)位止動(dòng)裝置。當(dāng)行程限位開關(guān)將小車停在爐子中心工作位置后,啟動(dòng)對(duì)位止動(dòng)裝置,將其頂桿推入橫移小車定位槽中,使橫移小車對(duì)中。橫移小車的車體及其載荷的全部重量都由兩個(gè)行走輪支承,而車體的傾翻力矩則由兩個(gè)導(dǎo)向輪行成的一組力偶平衡,所以導(dǎo)向輪的作用是既起導(dǎo)向作用又承受傾翻力。車體由橫移小車電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器和開式齒輪直接傳動(dòng)行走輪。依靠行程開關(guān)停車,不設(shè)剎閘制動(dòng)裝置。二、壓力及強(qiáng)度升降速度:高速40m/min,低速:4m/min;氧槍升降行程:15m,重量:8t;橫移速度:4m/min,1m/min;橫移行程:3200mm;驅(qū)動(dòng)電機(jī):75kW(交流變頻);事故提槍電源:UPS電源,速度:4m/min;工作氧壓:0.8~1.0MPa,氧氣流量:22000Nm3/h;氧槍冷卻水流量:200m3/h;氧槍冷卻水供水壓力:1.65MPa;氧槍外徑:Φ245mm;氧槍總長度:20500mm;噴嘴形式:四孔拉瓦爾型水冷鑄造噴頭;馬赫數(shù):2.0,中心夾角α=12°;半錐角β=3.5°;純吹氧時(shí)間:15~16min;供氧強(qiáng)度:最大4.2Nm3/t·min;供氧流量:最大25000Nm3/h。三、氧氣槍系統(tǒng)的安全裝置(一)氧槍自動(dòng)上升和降低轉(zhuǎn)爐氧槍的質(zhì)量是氧槍在造模過程或未燒壞轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中,由于氧槍處于高溫液體的上面,爐內(nèi)條件復(fù)雜、溫度較高,這就要求有可靠的安全聯(lián)鎖以滿足氧槍安全運(yùn)行的需要。出現(xiàn)以下情況時(shí)需要實(shí)現(xiàn)與氧槍的聯(lián)鎖:1.氧氣壓力低,氧槍自動(dòng)上升。在吹煉過程中,氧氣壓力一般要求在0.7~0.9MPa。如果氧氣壓力過低時(shí),很容易導(dǎo)致氧槍回火,燒壞氧槍頭,造成氧槍大量漏水事故。一般要求在氧氣壓力低于0.5MPa時(shí),氧氣切斷閥自動(dòng)關(guān)閉,氧槍自動(dòng)上升,停止吹煉。2.氧槍冷卻水壓力低、流量過低,回水溫度過高,或進(jìn)回水流量差較大時(shí),氧槍自動(dòng)上升。由于吹煉時(shí),爐內(nèi)溫度較高,這就要求氧槍內(nèi)有足夠的冷卻水把熱量帶走,以避免氧槍槍身被燒壞。當(dāng)冷卻水壓力低于1.2MPa、流量低于120m3/h,回水溫度高于55℃時(shí),說明水不能充分帶走槍身的熱量時(shí),氧槍應(yīng)自動(dòng)上升。進(jìn)回水流量差大于8m3/h時(shí),說明氧槍可能大量漏水,氧槍應(yīng)自動(dòng)上升。3.汽化系統(tǒng)不滿足要求時(shí),氧槍自動(dòng)上升。在轉(zhuǎn)爐煉鋼過程中,煙道汽化冷卻系統(tǒng)是很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。當(dāng)汽包水位過低或汽化泵組出現(xiàn)故障時(shí),氧槍應(yīng)自動(dòng)上升,防止燒壞煙道造成嚴(yán)重漏水事故。4.一次除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過低時(shí),氧槍應(yīng)自動(dòng)上升。轉(zhuǎn)爐吹煉過程中,要求一次除塵風(fēng)機(jī)必須有較高的轉(zhuǎn)速,當(dāng)除塵風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于1100轉(zhuǎn)每分鐘時(shí),氧槍應(yīng)自動(dòng)上升。5.氧槍鋼絲繩張力較大或較小時(shí),氧槍禁止升降。氧槍升降小車由車輪、車架、制動(dòng)裝置、滑輪組及槍位調(diào)整裝置組成,如圖1所示:滑輪組框架與小車之間采用銷軸聯(lián)接,在升降小車產(chǎn)生傾翻力時(shí),在銷軸作用下,滑輪框架不會(huì)產(chǎn)生傾翻,兩根鋼絲繩的受力基本保持不變,仍然只受垂直的拉力,兩根鋼絲繩的長度也基本一樣;兩根鋼絲繩的固定端通過一個(gè)滑輪聯(lián)接起來,相當(dāng)于把兩根繩變成一根繩,這樣兩根鋼絲繩受力達(dá)到均衡。氧槍升降是通過導(dǎo)軌,從爐口上方進(jìn)入爐體內(nèi)的。由于導(dǎo)軌上有異物時(shí),會(huì)造成氧槍卡住不能下降,如果此時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)仍然不停止工作會(huì)造成鋼絲繩松的較多,而有時(shí)在氧槍重力作用下異物脫落,將會(huì)造成氧槍突然下墜。氧槍快速下墜產(chǎn)生較大的拉力容易拉斷鋼絲繩造成事故。另外,在吹煉過程中,由于化渣不好,造成粘槍時(shí),氧槍容易卡在煙道氧槍口處,如果傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不能停止工作,很容易把設(shè)備拉壞或把鋼絲繩拉斷造成事故。有了鋼絲繩張力的反饋,可以有效避免此類現(xiàn)象的發(fā)生。張力傳感器設(shè)定值為0.5~8噸。6.氧槍與轉(zhuǎn)爐傾動(dòng)的連鎖。當(dāng)轉(zhuǎn)爐不在垂直位置時(shí),氧槍不能下降;當(dāng)氧槍進(jìn)入爐體后,轉(zhuǎn)爐不能做任何方向的傾動(dòng)。爐子垂直位允許有±3°的誤差,這是由傾動(dòng)編碼器給出信號(hào)的。當(dāng)氧槍待吹點(diǎn)位置信號(hào)發(fā)出時(shí),爐子不能傾動(dòng),以避免氧槍損壞事故的發(fā)生。(二)事故驅(qū)動(dòng)下氧槍部分液壓擋塊工作原理描述,氧槍的基本信息表現(xiàn)為1.事故提升裝置。出現(xiàn)停電故障的情況下,會(huì)造成氧槍內(nèi)冷卻水不能正常供給,此時(shí)就必須把氧槍提出爐子。在垂直布置的氧槍傳動(dòng)方式中,一般有兩種事故驅(qū)動(dòng)方式。一種是用氣動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng),另一種是用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng),如圖2所示:氧槍升降的驅(qū)動(dòng)減速機(jī)是行星輪傳動(dòng)減速機(jī)。行星輪一端由事故驅(qū)動(dòng)馬達(dá)帶動(dòng)。正常工作時(shí),馬達(dá)處于制動(dòng)狀態(tài);主傳動(dòng)一端由交流變頻電機(jī)帶動(dòng),實(shí)現(xiàn)氧槍升降;當(dāng)出現(xiàn)事故時(shí),正常傳動(dòng)一端處于制動(dòng)狀態(tài),事故驅(qū)動(dòng)一端制動(dòng)器打開,由氣動(dòng)馬達(dá)或由CPS電源提供電能的直流電機(jī)帶動(dòng)行星輪一端,把氧槍提出爐口。事故驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)比較大,速度較小,一般為0.5m/min。2.氧槍防墜落裝置。氧槍防墜落裝置是由動(dòng)滑輪組、連桿、摩擦塊組成,如圖3所示:氧槍正常升降時(shí),滑輪組在卷揚(yáng)鋼絲繩的作用下,始終處于向上拉的狀態(tài)。這時(shí),摩擦塊4和導(dǎo)軌5之間有一定的間隙,不影響氧槍的升降。如果出現(xiàn)鋼絲繩斷裂或卷揚(yáng)制動(dòng)完全失靈等突發(fā)事故時(shí),動(dòng)滑輪組由于不受拉力,在自身重力作用下向下運(yùn)動(dòng),拉動(dòng)連桿,摩擦塊4向上移動(dòng),摩擦塊4和擋塊3之間是凸凹配合的導(dǎo)向槽,并且是楔形的,使得摩擦塊4緊緊壓在導(dǎo)軌5上面,氧槍升降小車不會(huì)繼續(xù)下降。摩擦塊和導(dǎo)軌之間的間隙要調(diào)整合適,一般在8~15mm之間。間隙過小會(huì)影響氧槍的正常升降,過大則造成事故狀態(tài)下壓緊力太小而失去作用。通過調(diào)整擋塊4上方的螺栓就可以調(diào)整,擋塊向上移動(dòng)間隙增大,擋塊向下移動(dòng)間隙變小。3.機(jī)械擋塊。機(jī)械擋塊安裝在導(dǎo)軌的最下部。要求基礎(chǔ)及擋塊本體抗沖擊強(qiáng)度要高。高度以氧槍落到底部時(shí)氧槍頭不接觸鋼液為限。以100t轉(zhuǎn)爐為例,一般熔池的高度為1.1