轉爐吹氧中氧槍的安全性分析

轉爐吹氧中氧槍的安全性分析

氧氣槍系統是轉變爐和氧氣設備的重要部件。在吹煉過程中,氧槍不僅要承受熔池中爐氣、爐襯的輻射,而且由于熔池內激烈的化學反應造成鋼液、爐渣對氧槍的沖刷,加之氧槍是直接深入到爐內,在吹煉時,爐內溫度最高達2000~2600℃。所以氧槍是絕不允許在無水狀態(tài)下長期停在爐內或因事故落入爐內的。下面以100t轉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噸轉爐氧槍傳動設備采用“雙車雙槍”型式,一支吹煉,一支備用。每支氧槍都有各自獨立的升降小車及提升系統,氧槍升降小車的活動導軌及提升系統均固定在橫移臺車上,橫移臺車由行走裝置驅動定距移動,在吹煉槍出現故障時,可以實現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、制動裝置、滑輪組及槍位調整裝置組成。車架由型鋼和鋼板焊接而成。在前后左右共有四對車輪,起車架升降的支承導向作用。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向作用外,還承受偏心重量產生的傾翻力。車輪與軌道磨損后,氧槍中心線即隨著間隙的增加而歪斜,但小車運行時由于偏心重量使車輪始終靠緊軌道平穩(wěn)升降而不會晃動。氧槍的歪斜可以借助調整氧槍在支承處的位置來糾正。兩臺升降小車分別裝在兩臺橫移換槍小車上。橫移小車以壁行方式運行。一臺橫移小車攜帶氧槍升降裝置處于轉爐中心的操作位置時,一臺處于等待備用位置,每臺都各有獨自的驅動裝置。為了使換槍小車準確地對準轉爐中心,設置了橫移對位止動裝置。當行程限位開關將小車停在爐子中心工作位置后,啟動對位止動裝置,將其頂桿推入橫移小車定位槽中,使橫移小車對中。橫移小車的車體及其載荷的全部重量都由兩個行走輪支承,而車體的傾翻力矩則由兩個導向輪行成的一組力偶平衡,所以導向輪的作用是既起導向作用又承受傾翻力。車體由橫移小車電動機驅動,電動機經減速器和開式齒輪直接傳動行走輪。依靠行程開關停車,不設剎閘制動裝置。二、壓力及強度升降速度: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;驅動電機: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:2.0,中心夾角α=12°;半錐角β=3.5°;純吹氧時間:15~16min;供氧強度:最大4.2Nm3/t·min;供氧流量:最大25000Nm3/h。三、氧氣槍系統的安全裝置(一)氧槍自動上升和降低轉爐氧槍的質量是氧槍在造模過程或未燒壞轉爐在吹煉過程中,由于氧槍處于高溫液體的上面,爐內條件復雜、溫度較高,這就要求有可靠的安全聯鎖以滿足氧槍安全運行的需要。出現以下情況時需要實現與氧槍的聯鎖:1.氧氣壓力低,氧槍自動上升。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,很容易導致氧槍回火,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,氧氣切斷閥自動關閉,氧槍自動上升,停止吹煉。2.氧槍冷卻水壓力低、流量過低,回水溫度過高,或進回水流量差較大時,氧槍自動上升。由于吹煉時,爐內溫度較高,這就要求氧槍內有足夠的冷卻水把熱量帶走,以避免氧槍槍身被燒壞。當冷卻水壓力低于1.2MPa、流量低于120m3/h,回水溫度高于55℃時,說明水不能充分帶走槍身的熱量時,氧槍應自動上升。進回水流量差大于8m3/h時,說明氧槍可能大量漏水,氧槍應自動上升。3.汽化系統不滿足要求時,氧槍自動上升。在轉爐煉鋼過程中,煙道汽化冷卻系統是很重要的一個環(huán)節(jié)。當汽包水位過低或汽化泵組出現故障時,氧槍應自動上升,防止燒壞煙道造成嚴重漏水事故。4.一次除塵風機轉速過低時,氧槍應自動上升。轉爐吹煉過程中,要求一次除塵風機必須有較高的轉速,當除塵風機轉速低于1100轉每分鐘時,氧槍應自動上升。5.氧槍鋼絲繩張力較大或較小時,氧槍禁止升降。氧槍升降小車由車輪、車架、制動裝置、滑輪組及槍位調整裝置組成,如圖1所示:滑輪組框架與小車之間采用銷軸聯接,在升降小車產生傾翻力時,在銷軸作用下,滑輪框架不會產生傾翻,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滑輪聯接起來,相當于把兩根繩變成一根繩,這樣兩根鋼絲繩受力達到均衡。氧槍升降是通過導軌,從爐口上方進入爐體內的。由于導軌上有異物時,會造成氧槍卡住不能下降,如果此時傳動機構仍然不停止工作會造成鋼絲繩松的較多,而有時在氧槍重力作用下異物脫落,將會造成氧槍突然下墜。氧槍快速下墜產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,氧槍容易卡在煙道氧槍口處,如果傳動機構不能停止工作,很容易把設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象的發(fā)生。張力傳感器設定值為0.5~8噸。6.氧槍與轉爐傾動的連鎖。當轉爐不在垂直位置時,氧槍不能下降;當氧槍進入爐體后,轉爐不能做任何方向的傾動。爐子垂直位允許有±3°的誤差,這是由傾動編碼器給出信號的。當氧槍待吹點位置信號發(fā)出時,爐子不能傾動,以避免氧槍損壞事故的發(fā)生。(二)事故驅動下氧槍部分液壓擋塊工作原理描述,氧槍的基本信息表現為1.事故提升裝置。出現停電故障的情況下,會造成氧槍內冷卻水不能正常供給,此時就必須把氧槍提出爐子。在垂直布置的氧槍傳動方式中,一般有兩種事故驅動方式。一種是用氣動馬達驅動,另一種是用直流電機驅動,如圖2所示:氧槍升降的驅動減速機是行星輪傳動減速機。行星輪一端由事故驅動馬達帶動。正常工作時,馬達處于制動狀態(tài);主傳動一端由交流變頻電機帶動,實現氧槍升降;當出現事故時,正常傳動一端處于制動狀態(tài),事故驅動一端制動器打開,由氣動馬達或由CPS電源提供電能的直流電機帶動行星輪一端,把氧槍提出爐口。事故驅動的傳動比較大,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滑輪組、連桿、摩擦塊組成,如圖3所示:氧槍正常升降時,滑輪組在卷揚鋼絲繩的作用下,始終處于向上拉的狀態(tài)。這時,摩擦塊4和導軌5之間有一定的間隙,不影響氧槍的升降。如果出現鋼絲繩斷裂或卷揚制動完全失靈等突發(fā)事故時,動滑輪組由于不受拉力,在自身重力作用下向下運動,拉動連桿,摩擦塊4向上移動,摩擦塊4和擋塊3之間是凸凹配合的導向槽,并且是楔形的,使得摩擦塊4緊緊壓在導軌5上面,氧槍升降小車不會繼續(xù)下降。摩擦塊和導軌之間的間隙要調整合適,一般在8~15mm之間。間隙過小會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。通過調整擋塊4上方的螺栓就可以調整,擋塊向上移動間隙增大,擋塊向下移動間隙變小。3.機械擋塊。機械擋塊安裝在導軌的最下部。要求基礎及擋塊本體抗沖擊強度要高。高度以氧槍落到底部時氧槍頭不接觸鋼液為限。以100t轉爐為例,一般熔池的高度為1.1