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1、7 安徽冶金科技职业学院2011级冶金设备应用与维护专业毕业论文安徽冶金科技职业学院ANHUI VOCATIONAL COLLEGE OF METALLURGY AND TECHNOLOGY毕业论文 转炉吹氧系统设备的日常维护与故障处理学生姓名 系部名称 冶金工程系 专业名称 冶金设备维护与应用 班级名称 11冶金设备 指导教师 2013年 12 月7转炉吹氧系统设备的日常维护与故障处理王自杰摘 要：吹氧装置时转炉车间的关键工艺设备之一。它是由氧枪、氧枪升降机构和换枪机构三部分组成。氧枪的主要功用是将喷入转炉内液态铁水中，以实现金属熔池的冶炼反应。在反应区内温度高达2500以上，氧枪必须经受来
2、自熔池的高温影响。又由于熔池内钢液和炉渣的剧烈搅动和喷溅，促成氧枪强烈的机械振动，所以氧枪的工作环境是十分恶劣的，必须精心维护才能保证氧枪的正常工作。本文阐述了供氧系统、氧枪和氧枪升降机构这些设备的构造，以及日常维护和故障处理。关键词：供氧系统 氧枪结构 氧枪升降机构 0.绪论 吹氧装置是转炉主体设备之一，它能否正常运行直接影响着转炉炼钢的工艺，氧枪若能正确的实现合理的供氧制度，使熔池得到强烈而均匀搅拌，促使快速渣化和强化熔池内元素的氧化反应。这对于缩短炼钢周期，去除硫、磷、减少喷溅，提高金属收得率和延长炉衬寿命都有很大价值。1. 供氧系统1.1供氧系统的组成供氧系统由制氧机、压缩机、储气罐、
3、输氧管道、测量仪、控制阀门、信号联锁等主要设备组成。详见下图：图1-1 供氧系统结构图1制氧机；2低压贮气柜；3压氧机；4桶形罐；5中压贮气罐；6氧气站；7输氧总管；8总管氧压测定点；9减压阀；10减压阀后氧压测定点；11氧气流量测定点；12氧气温度测定点；13氧气流量调节阀；14工作氧压测定点；15低压信号联锁；16快速切断阀；17手动切断阀；18转炉1.2 供氧系统工作原理转炉炼钢要消耗大量的氧，因此现代钢铁厂都有相当大规模的制氧设备。工业制氧采取空气深冷分离法，先将空气液化，然后利用氮气与氧气的沸点不同，将空气中的氮气和氧气分离这样就可以制出纯度为99.5%的工业纯氧。制氧机生产的氧气，
4、经加压后送至中间储气罐，其压力一般为（2.53.0）MPa,经减压阀可调节到需要的压力（0.61.5MPa），减压阀的作用是使氧气进入调节阀前得到较低和较稳定的氧气压力，以利于调节阀的工作。吹炼时所需的工作氧压是通过调节阀得到的。快速切断阀的开闭与氧枪联锁，当氧枪进入炉口一定距离时（即到达开氧点时），切断阀自动打开，反之，则自动切断。手动切断阀的作用是当管道和阀门发生故障时快速切断氧气。1.3 供氧系统设备的维护和检查检查供氧系统设备每班接班时进行，以确保班中安全生产。 （1) 高压水切断阀：1）机构完整，转动灵活，连接可靠，无泄漏现象。2）电气联锁准确可靠。 （2）氧气切断阀：1）结构完整，
5、转动灵活，无泄漏现象。2）电气接线正确，无脱落现象。3）电气联锁，准确可靠。 （3）氧气调节阀：1）结构完整，连接可靠。2）电气导线接线正确，无脱落现象。1.4 供氧系统设备常见故障及处理方法 对于供氧系统设备常见的故障和处理方法，本文查阅了部分文献资料进行统计，见表1表1-1 供氧系统常见故障及处理方法部位故障现象 故障原因故障消除方法供氧系统漏氧 1) 联接法兰的螺栓松动；2）法兰垫损坏；3）截止阀门旋杆密封不严；4）氧气软管破损；5) 氧气焊口撞裂1) 紧固连接螺栓； 2） 更换新垫；3） 更换填料；4) 立即更换；5) 焊接处理供水压力降低1） 供水泵压力不足；2） 管路有漏水现象；3
6、） 喷头漏水（开焊、烧穿）；4） 给水阀门、阀心掉；5） 喷头烧漏、枪漏1） 钳工检查处理；2） 检查焊补；3） 补焊或更换新枪；4） 及时更换新阀门；5）立即更换新枪仪表压力不准确1） 仪表本身发生问题；2） 仪表管路发生问题1） 找仪表维修人员处理；2） 找仪表维修人员处理2.氧枪机构的维护与故障处理2.1 氧枪的概述 氧枪又名吹氧管或喷枪，担负着向熔池吹氧的任务。因其在炉内高温下工作，故氧枪采用循环水冷却。它是由枪头、枪体、和枪尾所组成的。水冷氧枪的基本结构是由三根同心圆管将带有供氧、供水和排水通路的枪尾与决定喷出氧流特征的枪头连接而成的一个管状空心体。 枪头是冶炼工艺上的重要部件，他对
7、冶炼工艺起到至关重要的作用。枪头包括吹氧孔（喷嘴）、冷却水通路和为了固着内、中、外三层枪管用的三层钢质短管。在对喷头寿命要求不太高的情况下多数采用正体锻造喷头，其特点是孔与孔之间部位壁厚、冷却效果差、过热后易于变形，同时在高速氧气流股及钢液、渣液喷溅冲刷下易于损坏，但也有优点就是易于加工。铸造喷头壁厚分布均匀、冷却效果好、喷头寿命大为提高，但是制作、加工均较复杂。 枪头的孔型和数目是重要工艺参数，它们直接影响着吹炼的工艺制度和工艺效果。按孔型喷头分为拉瓦尔型、直筒形和螺旋形；按空数分为单孔和多孔喷头。拉瓦尔喷头可以有效地把氧气压力转变为动能，并可获得比较稳定的超音速流股，有利于液体金属的搅拌，
8、提高脱碳除磷效果。在具有相同搅拌能力的情况下，喷油头距熔池面较高，除可以提高氧枪和炉衬寿命外还可以减少炉液喷溅，提高金属收得率。因而拉瓦尔喷头得到了广泛的应用。 枪体系有无缝钢管制成的中心管、中层管及外层管同心套装而成，其下端与喷头连接。管体各管通过法兰分别于三根橡胶软管相连，用以供氧和进、出冷却水。氧气从中心管经喷头喷入熔池，冷却水自中心管与中层管的间隙进入，经由中层管与外层管之间隙上升而排出。为保证管体三个管同心套装，使水缝间隙均匀，在中层管和中心管的外管壁上，沿长度方向焊有若干组定位短筋，每组有三个短筋均分布于管壁圆周上。为保证中层管下端的水缝，在其下端面圆周上均布着三个凸爪，使其支撑在
9、喷头的内底面上。 枪尾有铸造的和焊接的两种。铸造枪尾的优点，在于可以缩短枪尾的高度和使冷却水进入管体环状通路时沿圆周分布均匀。但比焊接机构复杂，且采用铜料制作成本高，不经济。我国的氧枪多采用焊接结构的枪尾，这种结构基本是法兰、圆管、密封填料的组合体。2.2 氧枪的维护和检查检查前要关掉电源，并挂上禁止合闸牌，确认安全后方可进行氧枪系统检查。 （1）氧枪：1）枪头是否有粘钢、漏水。2）喷头孔是否变形，从而性能恶化。3）枪身是否粘钢、漏水。4）枪身要平直，弯曲率不大于1.5。5）检查开氧、关氧位置是否基本正确。6）在氧枪切断氧气时用听声音来判断是否漏气。7）检查各种仪表（包括氧气压力及流量，氧枪冷
10、却水流量、压力、温度）是否显示读数且确认正确，以及各种联锁是否完好。（2）氧枪操作控制器： 1）结构完整，焊接牢固。 2）操作灵活，位置准确。2.3 氧枪枪体常见故障及处理方法对于氧枪枪体设备常见的故障和处理方法，本文查阅了部分文献资料进行统计，见表2表2-1 氧枪枪体常见故障及处理方法部位故障现象故障原因故障消除方法枪体喷头损坏1） 操作不当；2） 达到寿命 换枪焊口漏水1） 焊接质量差；2） 冷却效果差1） 补焊；2） 调整冷却水流量挂渣、挂钢1） 钢液喷溅；2） 操作不当1）改善操作；2）打渣、处理挂钢法兰泄露1） 密封损坏；2） 螺栓松动；3） 法兰变形1） 更换密封垫；2） 紧固螺栓
11、；3） 更换法兰氧枪与枪孔不准确1） 枪体本身移位；2） 枪体变形1) 重新调整；2) 更换新枪3. 氧枪升降机构的维护与故障处理3.1 氧枪升降机构概述 在炼钢过程中，氧枪要多次升降，这个升降运动由氧枪升降机构来实现。氧枪在升降过程中经过的几个特定位置，称做操作点。 氧枪各操作点控制位置的确定原则： （1）最低点：最低点是氧枪下降的极限位置，其位置决定于炉子的容量。对于大型转炉氧枪最低点距熔池面应大于400mm，而对中、小型转炉应大于250毫米。 （2）吹氧点：此点是氧枪开始进入正常吹炼的位置，又叫吹炼点，这个位置与炉子容量，喷头类型，供氧压力等因素有关，一般根据生产实践经验确定。 （3）变
12、速点：在氧枪上升或下降到此点时，就进行自动变速。此点位置的确定主要是保证安全生产，又能缩短氧枪升降所占的辅助时间。在变速点以下，氧枪慢速升降，在变速点以上快速升降。 （4）开氧点和停氧点：氧枪下降至开氧点应自动开氧，上升至停氧点应自动停氧。开氧点和停氧点位置应适当，过早的开氧或过迟的停氧都会造成氧气浪费。氧气进入烟罩也会有不良影响。过迟的开氧或过早的停氧也不好，易造成喷枪粘钢和喷头堵塞。一般开氧点和停氧点可以确定在变速点同一位置，或略高于变速点。 （5）等候点：等候点也称待吹点，位于炉口以上。此点位置的确定应使氧枪不影响转炉的倾动。过高会影响氧枪升降所占的辅助时间。 （6）最高点：最高点是氧枪
13、在操作时的最高极限位置，最高点应高于烟罩上氧枪插入孔的上缘。检修烟罩和处理氧枪粘钢时，需将氧枪提高到最高位置。 （7）换枪点：更换氧枪时，需将氧枪提升到换枪点，换枪点高于氧枪的操作最高点。3.2 氧枪的行程 氧枪的行程分为有效行程和最大行程：氧枪的有效行程氧枪最高点标高氧枪最低点标高氧枪的最大行程换枪点标高氧枪最低点标高3.3 对氧枪升降机构和更换装置的要求氧枪在吹炼过程中需频繁升降以调整枪位，因此对氧枪升降机构和更换装置提出以下要求：（1） 应具有合适的升降速度并可以变速。冶炼过程中氧枪在炉口以上应快速升降，以缩短冶炼周期。当氧枪进入炉口以下时则应慢速升降。以便控制熔池反应。目前国内大、中型
14、转炉，快速为3050mmin,慢速为36mmin，小型转炉仅有一档速度，一般为815mmin.（2） 氧枪应严格沿铅垂线升降，升降平稳，控制灵活，停位准确。（3） 安全可靠。有完善的安全装置，当事故停电时氧枪可从炉内提出，钢绳等零件破断时，氧枪不会坠入熔池，有防止其他事故和避免误操作所必需的电气联锁装置和安全措施。（4） 能快速换枪。3.4 氧枪升降机构的传动形式当前国内外氧枪升降装置的基本形式都相同，即：采用起重卷扬机来升降氧枪。按配置数量分为单卷扬机型氧枪升降机构和双卷扬型氧枪升降机构。单卷扬型氧枪升降机构借助平衡重来升降氧枪。双卷扬型氧枪升降机构设置两套升降卷扬机构（一套工作，另一套备用）安装在横移小车上。在传动中，不用平衡重。采用直接提升的办法升降氧枪。当该机构出现断电事故时，需利用另外动力提出氧枪。3.5 氧枪升降机构的维护和检查（1）升降小车： 1）零部件是否完整齐全。 2）车轮、导向轮转动灵活，无明显磨损。 3）检查氧枪升降用钢丝绳是否完好。 4）对氧枪进行上升、下降、刹车等动作试车，检查氧枪提升设备是否完好。 5）检查氧枪上升、
