自行式热喷补机水路系统逆流分析与解决方案

马如事

自行式热喷补机水路系统逆流分析与解决方案

马如事

（安徽马钢汽车运输服务有限公司，安徽马鞍山243000）

为了解决目前使用的自行式热喷补机的水路系统隐患，设计出用气路控制水路及时自动通断的控制电路，并增设一个应急备用旁通水路。经过长时间的运行，成功防止了气路意外断开或不当操作导致水逆流入料管与喷射室造成的堵料故障及喷补料报废损失。

自行式热喷补机；水路系统；逆流；控制电路；旁通水路

1 引言

自行式热喷补机是钢铁厂转炉维护作业关键设备之一,它能够完成整机行走、转向、制动、上车回转、喷射管的定位以及喷补料的馈送等动作，能在1200℃高温下对转炉内衬的熔损区进行快速维护修补作业，是对转炉内衬局部修补的一种高效工具。随着生产规模的扩大，马钢炼钢转炉用的自行式热喷补机也在增多，其使用频率也同时在加大。喷补机机身上没气源，使用时须用软管把工厂的气源连接到该机上，由于操作工的操作疏忽或者供气气路意外断开，导致水逆流入喷补料料管以及喷补料料罐中，造成料管堵料以及喷补料报废，严重影响生产，增大成本负担，造成不必要的浪费。因此，分析并解决水路系统逆流问题，并提出有效的解决方案，对工厂经济效益重大。本文在深入分析水路系统逆流的原因后，提出防止水路逆流方案并在实践中加以完善，以提高喷补机完好率，降低成本。

2 自行式热喷补机简介

自行式热喷补机是对炼钢转炉内衬局部修补的一种高效工具，它以柴油发动机作为整车的动力源，带动液压主泵工作，给整个液压系统提供压力油，液压马达驱动减速机实现行走；采用两只液压马达驱动喷嘴旋转；由液压马达驱动回转支承实现上车左右回转，上车的回转可使喷射管左右摆动±110°；喷射管分为大、小管道，其伸缩行程共计约12 m，分别由大管道给进器、小管道给进器来实现，另外通过喷射管道的回转导架，实现喷射管±170°回转；喷射管举升油缸可使喷射管向上12°、向下20°倾斜。这样的一个系统构成，实现了整个热喷补机行走、转向、制动、上车回转、喷射管的驱动、喷补料的馈送、喷射管的定位等动作，自行式热喷补机集料罐、水罐于一身，再辅以相关管道、接头、若干闸阀、压力表等气、液元件组成一个有机整体，接通外部压缩空气，将喷补料、水混合送至喷嘴，从而使其能在1200℃高温下对转炉内衬的熔损区进行快速维护修补作业。

3 水路系统逆流分析

厂家出厂的自行式热喷补机水路系统如图1所示，其水路通断是由操作人员通过转动控制箱上的旋转开关来控制的，正确的操作顺序是：喷补作业开始前先动手把工厂配套的气源连接到喷补机的气路接入口，打开工厂供气阀门，完成喷补机材料罐、水罐、料管通气后，再手动打开水路，这样水管中的水在密闭水罐中的气体压力下前行，喷补料从材料罐中被送料器送至料管前端，喷补料在料管前端受气体推动前行，在水管与料管的结合处，水与喷补料混合，并在气体推动下被喷射出来，进行喷补作业；喷补作业后，水路与气路的正确操作顺序是先手动关闭水路，再手动断开气路。总之，系统中无气体接通，水路一定要处于断开状态。然而现实操作中，时常会发生操作顺序不正确（例如：换了新员工偶尔操作失误——先手动打开水路再接通气路）、忘记关闭水路，或气路意外断开。这些情况发生后，料管中无气体通过，水就会从水管与料管的结合处逆流进入料管与料管中的喷补料混合导致堵料，有时水还会经过料管进入材料罐中导致其中的喷补料报废。为了清理废料，耗时又费力，严重影响炼钢生产，增大工厂成本与设备维护人员的负担，造成不必要的浪费。

图1 喷补机水路系统上的装配简图

4 技术方案设计

4.1 技术方案原理

经过上述逆流原因分析可知，解决问题的关键就在当操作失误或系统意外断气情况下，能做到“系统中一断开气就立即切断水路”这一点，那么问题就能解决。为此，技术方案中，用系统中气压信号来监测系统中气路通断，同时用该信号控制水路通断，由此得出设计原理（如图2所示）：在气路上一个气压传感器，在水路系统上加装一个常闭电磁阀，再将二者与车上的电源用导线连接成控制电路，实现气压信号转换成电路通断信号，进而控制水路上的电磁阀通断。喷补作业开始前，当气路接通工作气体，即喷补机喷补系统气路中形成工作气压后，加装在气路上的气压传感器检测到气路中的有气体进入信号后，该传感器立即接通（相当于电路中的开关闭合），那么与之相连接的水路电磁阀电路接通，于是电磁阀打开，这样水路就在气路接通后才打开；喷补作业结束后，或者气路意外断开，只要气路一断开，气压传感器就立即断开，水路电磁阀失电闭合切断水路，二者之间信号传递导线小于1 m，而且选用的电磁阀响应迅速，这样水路就几乎与气路同时断开，经过实践检验，满足使用要求，可以有效杜绝水逆流入料管、材料罐。

图2 技术方案电控原理图

4.2 技术方案完善

考虑到水路常闭电磁阀在喷补机作业中可能会突发故障，从而意外切断水路造成现场作业中断，为此，在技术原理方案的基础上，进一步完善：增设旁通水路，可以在电磁阀意外切断水路时，手动打开旁通水路应急，使本次喷补作业得以继续，本次喷补作业完成后，再进行维护，从而使得该方案更为成熟完善，由此确定最终总体技术方案如图3所示。

图3 技术方案总体示意图

4.3 技术方案具体实施方式

图4给出了本方案所用的气压传感器（图中序号1）在气路系统中的安装位置与方式。

图5给出了本方案所用的电磁阀（图中序号6）在水路系统中的安装位置与方式。

本方案是这样实施：在图2中，蓄电池（1）、气压传感器（2）与电磁阀（3）用导线串联成一个电路，气压传感器（2）加装在喷补机喷补料输送装置的气路系统前部（具体位置如图4中序号1所示），及时把气压信号转变为电路通断信号，控制电磁阀（3）通断，电磁阀（3）装在喷补机喷补料输送装置的原水路的手动开关（如图5中序号6所示）前方，及时响应气压传感器（2）传来的控制电信号产生通断动作，控制水路通断。

5 结束语

这种解决方案以较低的成本，比较方便地实现对了对水路系统通断的及时自动控制，消除了因工人疏忽以及气路意外断开而产生的堵料故障及喷补料报废损失，提高了设备完好率，减轻了喷补机维护人员的负担，降低了使用成本。

图4 气压传感器在喷补机气路系统上的装配图

图5 在喷补机水路系统上增设电磁阀与旁通水路装配简图

[1]麻友良.汽车电器与电子控制系统［M].北京：机械工业出版社，2006.

[2]秦曾煌.电工学［M].北京：高等教育出版社，2004.

[3]门宏.电工元器件选用与检测图解［M].北京：电子工业出版社，2014.

表3 传统工艺和双渣法工艺冶炼指标

4 结论

（1）在转炉吹炼脱磷阶段，控制熔渣碱度在1.5～2.0，渣中ω(FeO)含量在10%～15%，一倒温度在1400～1450℃，可以获得较好的脱磷效果。

（2）在脱碳阶段，脱磷率随碱度的增加而提高，终渣碱度控制在3.8～4.2，ω(FeO)含量控制在20%～25%，出钢温度控制在1650℃以内，脱磷率可达90%以上。

（3）双渣法工艺可以满足转炉脱磷要求，同时吹炼过程平稳，转炉喷溅率和金属料损失降低，转炉石灰用量减少约20 kg/t钢，钢铁料消耗下降4～6 kg/t，由此带来的经济和环境效益显著。

[参考文献]

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[8]黄希祜.钢铁冶金原理[M].第3版.北京：冶金工业出版社，2002.

收稿日期：2014－05－26

作者简介：王步更（1957－），男，毕业于华东冶金学院冶金工程专业，高级工程师，现从事炼钢工艺研究工作。

Analysis of Reverse-flow in the Water Piping System of Self-propelled Hot Gunning Machine

MA Rushi
(The Truck Transportation Company of Maanshan Iron and Steel Group,Maanshan,Anhui 243000,China)

To solve the potential risks in the water piping system of self-propelled hot gunning machine under use at Masteel,a control circuit pneumatically controlling water channel with timely automatic on-off function was designed and an emergency bypass water pipe was added.Long-term operation has showed that the new design has successfully prevented accidental pneumatic cut-off or improper operating to cause water counter flowing into material pipe and gunning chamber leading to blocking and material loss.

self-propelled hot gunning machine;water piping system;reverse flow; control circuit;bypass water pipe

TH237

B

1006-6764(2014)10-0087-04

2014－07－25

马如事（1985－），男，2008年毕业于机械设计及其自动化专业，本科学历，助理工程师，现从事生产技术工作。