李宏偉，趙金龍，張洪亮

（鞍鋼重型機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧 鞍山 114031）

鋼水溫度作為重要的煉鋼物流過程指標(biāo)和工藝參數(shù)，對煉鋼生產(chǎn)水平和產(chǎn)品質(zhì)量影響較大[1-2]。近年來，國內(nèi)大部分煉鋼廠均已在煉鋼工序?qū)嵤╀摪碳由w，鋼包全程加蓋后，顯著降低鋼水熱輻射損失[3-5]。 鋼包全程加蓋可取消保溫覆蓋劑，節(jié)省原料成本，降低轉(zhuǎn)爐出鋼溫度，節(jié)省煉鋼成本；延長鋼包運(yùn)行周期，節(jié)省維修成本。 取消鋼包在線烘烤，可以節(jié)省能源成本；降低鋼水夾雜物，提高鑄坯質(zhì)量；降低鋼包揚(yáng)塵，減少環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益顯著。鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠三分廠（以下簡稱“三分廠”）原加揭蓋過程需要占用工藝生產(chǎn)時(shí)間，嚴(yán)重影響了運(yùn)行效率，通過分析制約加揭蓋設(shè)備RH 工位運(yùn)行效率的原因，提出了一種懸臂式鋼包加揭蓋設(shè)備，本文對此做一詳細(xì)介紹。

1 原加揭蓋設(shè)備工藝存在的問題

三分廠RH 工位采用回轉(zhuǎn)臺式真空精煉爐，即一個(gè)回轉(zhuǎn)臺可承托兩個(gè)鋼包，通過回轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)，將鋼包旋進(jìn)或旋出真空精煉位。改造前工藝布置圖如圖1 所示。

圖1 改造前工藝布置圖Fig. 1 Process Layout Diagram before Upgrading

改造前RH 工位真空精煉工藝流程：帶蓋A鋼包在回轉(zhuǎn)臺0°位置進(jìn)行座罐作業(yè)；帶蓋A 鋼包旋入至90°位置停車，進(jìn)行揭蓋作業(yè)；A 鋼包旋入至180°位置停車，進(jìn)行真空精煉作業(yè)；此時(shí)帶蓋B鋼包在回轉(zhuǎn)臺0°位置進(jìn)行座罐作業(yè)，等待A 鋼包精煉結(jié)束；當(dāng)A 鋼包精煉結(jié)束，A 鋼包旋出至90°位置停車，進(jìn)行加蓋作業(yè)，此時(shí)B 鋼包旋入至270°位置，進(jìn)行揭蓋作業(yè)；帶蓋A 鋼包旋出至0°，等待天車調(diào)運(yùn)至下一工位，此時(shí)，B 鋼包旋入至精煉位進(jìn)行真空精煉。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)測，每個(gè)鋼包加揭蓋過程約占用5 min 工藝生產(chǎn)時(shí)間，嚴(yán)重影響RH 工位運(yùn)行效率。

2 改造后加揭蓋設(shè)備工藝流程

改造后工藝布置圖見圖2。

圖2 改造后工藝布置圖Fig. 2 Process Layout Diagram after Upgrading

改造后RH 工位真空精煉工藝流程：帶蓋A鋼包在回轉(zhuǎn)臺0°位置進(jìn)行座罐作業(yè)；1#加揭蓋機(jī)從待機(jī)位駛至加揭蓋位（即座罐位）進(jìn)行揭蓋作業(yè)，A 鋼包直接旋入至180°位置停車，進(jìn)行真空精煉作業(yè)；此時(shí)，揭蓋后的1#加揭蓋機(jī)從加揭蓋位返回至待機(jī)位；帶蓋B 鋼包在回轉(zhuǎn)臺0°位置進(jìn)行座罐作業(yè)；2#加揭蓋機(jī)從待機(jī)位駛至加揭蓋位（即座罐位）準(zhǔn)備揭蓋作業(yè)；在A 鋼包精煉結(jié)束前5 min，2#加揭蓋機(jī)對B 鋼包進(jìn)行揭蓋作業(yè)；當(dāng)A 鋼包精煉結(jié)束，A 鋼包旋出至0°位置，由2#加揭蓋機(jī)直接進(jìn)行加蓋作業(yè)，2#加揭蓋機(jī)完成加蓋作業(yè)后，返回至待機(jī)位，帶蓋A 鋼包等待天車調(diào)運(yùn)至下一工位，此時(shí)B 鋼包旋入至180°位置，直接進(jìn)行真空精煉。 整個(gè)加揭蓋過程不占用任何工藝生產(chǎn)時(shí)間，且回轉(zhuǎn)臺運(yùn)行效率得到顯著提升。

3 改造前后工藝流程比較

改造前后RH 工位鋼包加揭蓋理論工藝流程如圖3 所示。

圖3 改造前后RH 工位鋼包加揭蓋理論工藝流程對比Fig. 3 Comparison of Theoretical Process Flow of Ladle in RH Station before and after Upgrading

在RH 工位連續(xù)生產(chǎn)條件下，加揭蓋工藝流程改造前，每罐鋼水在RH 真空精煉工位理論用時(shí)約36 min，加揭蓋工藝流程改造后，每罐鋼水在RH 真空精煉工位理論用時(shí)約31 min，即每罐鋼水在RH 精煉工位可節(jié)省約5 min。

圖3（a）中0 s 表示回轉(zhuǎn)臺旋入旋出時(shí)，前后兩罐共用時(shí)間，時(shí)間計(jì)入前一罐，前后兩罐加蓋與揭蓋過程需分別操作，各自分別計(jì)時(shí)。 圖3（b）中0 s 表示回轉(zhuǎn)臺旋入旋出時(shí)，前后兩罐共用時(shí)間，時(shí)間計(jì)入前一罐，在前一罐加蓋時(shí)，后一罐已經(jīng)開始精煉，所以前一罐加蓋作業(yè)不占用工藝時(shí)間；圖中2#加揭蓋機(jī)對B 鋼包完成揭蓋作業(yè)后，原地等待B 鋼包旋入，A 鋼包旋出，直接將B 鋼包的鋼包蓋加在A 鋼包上，以此類推，2#加揭蓋機(jī)對C 鋼包完成揭蓋作業(yè)后，原地等待C 鋼包旋入，B 鋼包旋出，直接將C 鋼包的鋼包蓋加在B 鋼包上，按此流程，每次加揭蓋過程可減少一次加揭蓋機(jī)的使用；鋼包蓋升級改造后，可實(shí)現(xiàn)垂直升降，縮短加揭蓋時(shí)間。

4 改造后設(shè)備設(shè)計(jì)

4.1 加揭蓋設(shè)備設(shè)計(jì)

改造后加揭蓋設(shè)備見圖4，雙梁懸臂式加揭蓋設(shè)備采用懸臂式走行大車及卷揚(yáng)橫移小車結(jié)構(gòu)形式，懸掛安裝在廠房柱列外側(cè)軌道上，可沿廠房主梁往復(fù)移動(dòng)，額定起升載荷為10 t，最大起升高度為10 m。

圖4 改造后加揭蓋設(shè)備Fig. 4 Cap-covering &Uncovering Equipment after Upgrading

4.1.1 懸臂式走行大車

懸臂式走行大車主要由懸臂梁、 驅(qū)動(dòng)輪主梁、連接橫梁、驅(qū)動(dòng)輪、三合一減速電機(jī)、上擺動(dòng)平衡輪、下平衡輪、防脫軌導(dǎo)輪、上下檢修平臺、緩沖器、橫移車軌道等組成。懸臂梁通過連接橫梁連接固定在驅(qū)動(dòng)輪主梁上，在懸臂梁上方采用軌道壓扣形式安裝橫移車軌道；上擺動(dòng)平衡輪通過固定支座安裝在懸臂梁尾部上方，可有效保證上平衡輪承壓均勻；下平衡輪通過固定支座安裝在懸臂梁尾部下方，防脫軌導(dǎo)輪通過支座安裝在驅(qū)動(dòng)輪主梁兩端，防脫軌導(dǎo)輪前端安裝緩沖器；驅(qū)動(dòng)輪安裝在驅(qū)動(dòng)輪主梁兩側(cè)，通過三合一減速電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，三合一減速電機(jī)采用變頻調(diào)速電機(jī)，保證大車啟停平穩(wěn)。懸臂式走行大車技術(shù)參數(shù)如表1 所示。

表1 懸臂式走行大車技術(shù)參數(shù)Table 1 Technical Parameters for Cantilever-type Traveling Cart

4.1.2 卷揚(yáng)橫移小車

卷揚(yáng)橫移小車主要由箱型車架、焊接卷筒、卷筒聯(lián)軸器、三環(huán)減速機(jī)、卷揚(yáng)電機(jī)、制動(dòng)器、帶制動(dòng)輪鼓形齒聯(lián)軸器、滑輪組、從動(dòng)車輪組、主動(dòng)車輪組、立式減速機(jī)、套筒式鼓形齒聯(lián)軸器、走行電機(jī)、起升高度限制器等組成。 箱型車架前端安裝從動(dòng)車輪組，后端安裝主動(dòng)車輪組，主動(dòng)車輪組通過套筒式鼓形齒聯(lián)軸器連接于立式減速機(jī)雙輸出軸上，走行電機(jī)前出軸通過鼓形齒聯(lián)軸器與立式減速機(jī)輸入軸連接，后出軸通過制動(dòng)輪與制動(dòng)器相連，走行電機(jī)安裝在車架縱梁尾部；滑輪組傾斜安裝在車架橫梁上；焊接卷筒一端通過軸承座固定在車架縱梁上，并與起升高度限制器相連；另一端通過卷筒聯(lián)軸器與三環(huán)減速機(jī)輸出軸相連；三環(huán)減速機(jī)采用雙輸入形式，一側(cè)通過帶制動(dòng)輪的鼓形齒聯(lián)軸器與卷揚(yáng)電機(jī)及制動(dòng)器相連，另一側(cè)通過制動(dòng)輪與制動(dòng)器相連，實(shí)現(xiàn)卷筒雙制動(dòng)安全措施；鋼絲繩通過繩夾纏繞在卷筒上，鋼絲繩繞過滑輪組與具備張力自平衡吊架相連。 橫移小車及卷揚(yáng)裝置技術(shù)參數(shù)參見表2。

表2 橫移小車及卷揚(yáng)裝置技術(shù)參數(shù)Table 2 Technical Parameters for Traversing Trolley and Hoisting Device

4.2 改造后鋼包蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為了進(jìn)一步提升加揭蓋設(shè)備的運(yùn)行效率，將原利舊鋼包蓋進(jìn)行升級改造，以實(shí)現(xiàn)加揭蓋過程中鋼包蓋可垂直升降，取消加揭蓋過程中鋼包蓋橫移避讓步驟，原利舊鋼包蓋扣在鋼包上時(shí)，鋼包蓋安全鉤含在鋼包鉸座銷軸下方，無法實(shí)現(xiàn)鋼包蓋垂直升降，加揭蓋過程操作比較繁瑣；改造后鋼包蓋通過優(yōu)化安全鉤結(jié)構(gòu)尺寸及調(diào)整安全鉤重心位置，加長安全鉤支座長度等一系列措施，保證鋼包蓋扣在鋼包上時(shí)，安全鉤與鋼包鉸座銷軸在水平方向具有一定安全距離，可實(shí)現(xiàn)鋼包蓋垂直升降，簡化加揭蓋操作過程，縮短加揭蓋時(shí)間。 改造前后鋼包蓋結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 改造前后鋼包蓋結(jié)構(gòu)Fig. 5 Structure of Cover for Ladle before and after Upgrading

5 生產(chǎn)應(yīng)用效果

對三分廠現(xiàn)有2 座RH 真空精煉爐進(jìn)行加揭蓋設(shè)備升級改造后，每罐鋼水在RH 真空精煉工位可節(jié)省約5 min 工藝時(shí)間，即每罐鋼水真空精煉時(shí)間由36 min 壓縮至31 min，按每天每座RH爐處理40 罐鋼水計(jì)算，一天可節(jié)省約200 min，每天每座RH 爐可多處理6 罐鋼水，三分廠的鋼包容量為205 t，一年按300 天生產(chǎn)時(shí)間計(jì)算，每座RH 真空精煉爐每年可增產(chǎn)約35 萬t，對煉鋼工序進(jìn)一步壓降生產(chǎn)成本，提質(zhì)增效意義重大。

目前，三分廠已經(jīng)實(shí)現(xiàn)一座RH 真空精煉爐供一臺連鑄機(jī)連續(xù)澆鑄的生產(chǎn)目標(biāo)，有效保障了連鑄工序生產(chǎn)的順行性，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了兩臺連鑄機(jī)可同時(shí)生產(chǎn)不同牌號鋼坯的生產(chǎn)目標(biāo)。

6 結(jié)語

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠三分廠原RH 工位加揭蓋設(shè)備布置在回轉(zhuǎn)臺90°和270°位置，加揭蓋過程制約回轉(zhuǎn)臺運(yùn)行效率，約占用工藝生產(chǎn)時(shí)間5 min。 通過采用懸臂式加揭蓋設(shè)備，布置在鋼包回轉(zhuǎn)臺0°位置（即座罐位），實(shí)現(xiàn)了加揭蓋過程無需回轉(zhuǎn)臺中途停車，且加揭蓋作業(yè)與精煉作業(yè)可同時(shí)進(jìn)行，加揭蓋過程不占用工藝生產(chǎn)時(shí)間，有效提高了回轉(zhuǎn)臺的運(yùn)行效率，每罐鋼水可壓縮精煉時(shí)間約5 min，通過優(yōu)化鋼包蓋安全鉤，實(shí)現(xiàn)鋼包蓋垂直升降，簡化了加揭蓋設(shè)備操作步驟，每年每座RH 精煉爐可增產(chǎn)約35 萬t，壓降煉鋼工序噸鋼成本效果顯著。