LF炉导电横臂拉杆系统优化

王伟峰，朱智，戴本俊

（马钢特钢公司，安徽马鞍山24300）

LF炉导电横臂拉杆系统优化

王伟峰，朱智，戴本俊

（马钢特钢公司，安徽马鞍山24300）

马钢特钢公司高速车轮用钢生产线，120 tLF钢包精炼炉项目的120 tLF炉电极夹持设计方案，使用结果表明，采用一体式拉杆工作正常，故障率低，满足生产要求。

LF炉；拉杆；防松螺母；优化

0 概述

某钢铁公司高速车轮用钢生产线技术改造工程新建1座120 tLF双工位精炼炉，1座120 tLF单工位精炼炉，年处理的钢水量为110万吨，其中80%提供给圆坯连铸，20%提供给模铸及铸件。电极升降装置包括电极横臂和电极立柱两大部分，电极横臂由3套铜钢复合导电横臂，3套电极夹紧放松机构及3个导电夹头组成。LF炉电极横臂采用铜钢复合导电横臂全水冷结构，3根铜钢复合导电横臂均为箱式结构，中间为无缝钢管的芯管，箱形体通水进行强制水冷，以保证足够的热态强度及刚度。电极的夹紧装置置于横臂中，具有良好的工作环境，利用碟簧夹紧，液压缸进行放松。3根横臂的夹紧装置结构尺寸完全一致，具有良好的互换性，减少用户的备品备件。拉杆本体套有碟簧，头部与电极抱圈连接在一起，尾部是液压缸，当油缸工作活塞杆伸出时候，顶动拉杆向前移动，此时抱圈打开，可以放松电极，进而更换电极或调整电极长度，更换电极或调整电极长度动作结束后油缸泄压，同时碟簧起作用，抱圈收紧，电极被夹紧。

1 存在的问题

（1）LF炉导电横臂在生产中经常出现某相电极不能放松，导致不能正常更换或调整电极长度。

（2）有时在电极放松时候会出现某相拉杆顶到导电夹头而损坏导电夹头，导电夹头为水冷件，水会沿着电极流向装满钢水的钢包中，非常危险。

（3）在生产过程中出现上述情况，需要等炉盖和电极冷却后检修人员才能到电极横臂上进行拆除油缸、调整拉杆调节螺母作业，造成抢修费时费力。

（4）薄螺母设计过大，调整空间较小，不易调整。

（5）拉杆系统稳定性较差，反复拆装造成设备使用寿命降低。

2 改造方案

2.1 原因分析

每个工位有三相导电横臂平行排列，在生产过程中，由于大电流通过，导电横臂周围存在磁场，根据安培定则，带电导体在磁场中产生洛伦兹力；三相通电的导电横臂处在彼此的磁场中，导电横臂存在振动现象，拉杆在导电横臂内部随导电横臂一起振动，拉杆系统中存在调节螺杆和薄螺母，该螺杆在拉杆后面通过螺纹与拉杆连接在一起，调节螺母与薄螺母在导电横臂振动过程中会出现松动现象。根据拉杆系统结构（图1），以上情况在多次实际抢修过程中拆下液压缸后均得到验证。

图1 导电横臂拉杆系统结构图

（1）当调节螺杆因振动进入拉杆内部过长时候，会使得整个拉杆系统的总长度缩短，而液压缸活塞的行程是固定的，这就使得拉杆的行程缩短；随着放松电极次数增多，调节螺杆旋入的距离增加，当液压缸活塞完全伸出，但拉杆行程不足，使得抱圈不能打开，电极不能放松，进而不能完成电极更换或者电极消耗后不能将电极向下释放。最终不得不停止生产，将后边液压缸拆下，把调节螺杆向外面旋转，使得拉杆系统的长度恢复到原来的长度，然后旋紧防松动螺母。

（2）当调节螺杆因振动而旋出时候，拉杆总长度增加，这样在放松电极进而更换电极或调整电极长度时候，拉杆与触板的距离会缩短，随着放松电极次数增多，调节螺杆旋出的距离增加，当距离增加到一定程度如果更换电极，抱圈完全打开，拉杆头部会顶到导电夹头（图2），由于导电夹头为水冷件，当受外力作用而变形时候，水管接头会出现漏水现象，流出来的水会沿着电极直接流到钢包中，非常危险。最后结果和情况（1）相同，需要停产检修；

图2 导电夹头结构

（3）通过3次导电横臂拉杆与触板实际测量，数据对比后可以说明上述缺陷的存在，数据详细见表1和表2。其中定义最大间距为油缸活塞杆完全收回，抱圈完成夹紧动作后拉杆与导电夹头的间距；最小间距为油缸活塞杆完全伸出，抱圈完全打开后拉杆与导电夹头的间距。当前后距离数据相比有所增大，变化量Δx为正值，反之为负值。从每个表格中最小值变化可以看出处双工位A相电极外，最小间距均又增大的趋势，说明该调节螺母并不能相对螺杆静止，同时经过计算，根据调节螺杆螺距值数据与最大变化量数据得出：平均15 d每一相导电横臂调节螺杆要向内或向外旋转一圈，如果长时间不去检查拉杆与导电夹头的距离会对保产造成不利影响。

表1 拉杆与导电夹头之间距离mm

表2 拉杆与导电夹头之间距离mm

2.2 具体要求

（1）抱圈能按照操作要求正常的打开和关闭，使得电极被放松，进而顺利进行更换电极或调整电极长度操作。

（2）当放松电极时候，不可以再出现顶坏水冷件导电夹头的情况。

（3）增加拉杆系统稳定性，延长设备使用寿命。

2.3 改造方案

（1）将薄螺母尺寸减小，使其旋转更为容易。

（2）在线将调节螺杆装入拉杆中并安装油缸，将油缸工作方式转为手动，慢慢使油缸活塞杆开启关闭，这样可以保证拉杆不会顶坏导电夹头；如果在手动过程中看到拉杆有可能顶坏导电夹头则立即停止，然后油缸泄压，将油缸拆下，调节螺杆向拉杆内旋转相应尺寸，重复上步操作，直到调整到合适的最大距离、最小距离。

（3）调完调节螺杆的长度后，将拉杆整体拆下，用氩弧焊将防松螺母与调节螺杆、拉杆先通过点焊的方式焊接在一起，再焊接一周并且要求焊缝满焊（图3）。

图3 改进后的拉杆结构图

（4）将尺寸固定的一体化拉杆装入导电横臂中，试验正常后正常使用，后续跟踪时间为3个月，如果没有问题则达到优化效果。

3 结束语

在充分考虑某钢铁公司120 tLF炉电极旋转钢包精炼炉电极横臂拉杆系统的特点并展开技术论证后，认为某钢铁公司120 tLF炉电极旋转钢包精炼炉电极横臂拉杆系统如果选择一体化拉杆设计，将能较好解决生产过程中拉杆长度不固定，拉杆系统稳定性较差，反复拆装造成设备使用寿命降低等问题，提高拉杆系统可靠性，对保证公司120 tLF炉电极旋转钢包精炼炉电极横臂拉杆系统安全稳定运起到积极作用。

［1］高泽平.炉外精炼教程[M].北京：冶金工业出版社，2011.

［2］成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2000.

〔编辑凌瑞〕

TF806.2

B

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2016.12.25