一种绝缘石墨电极夹持装置在LF炉炼钢设备中的应用

2020-03-30王存明贾超

中国设备工程 2020年2期

王存明，贾超

（河钢集团邯钢公司三炼钢厂，河北邯郸 056001）

LF炉炼钢采用是对转炉冶炼后的钢水进行合金成分微调，将钢水中添加合金成分，在冶炼过程中，依靠电流对钢水进行再加热，对钢水进行成分细微控制。炼钢时，电流由变压器通过电缆传至横臂本体，再通过本体传至夹头，电流导至石墨电极上，通过钢水形成电流回路。当电流通过抱圈，通过液压缸缸杆后，液压缸缸体将做为导体传递一部分电流至横臂本体，造成液压缸内板簧失效，抱圈不产生抱紧的预紧力，造成石墨电极下滑，出现生产事故，为此设计和采用一种具有绝缘装置的夹持机构来解决此类问题。

1 LF炉石墨电极炼钢中石墨电极夹持机构的作用（如图1）

LF精炼炉是靠三项带电的石墨电极对钢包内的钢水进行再加热而进行冶炼。其中石墨电极为消耗材料，石墨电极靠内部碟簧液压缸的回缩来实现夹持。

2 石墨电极夹持装置导电对设备系统的影响

图1

在LF精炼炉炼钢过程中，电流由变压器通过电流（额定电流为39wA）传至横臂本体，再通过本体传至夹头，电流导至石墨电极上，通过钢水形成电流回路，三根横臂作为导体形成电流通路，三根石墨电极在钢包中对钢水进行加热。目前在生产现场的石墨电极夹持机构有很多不利的因素。液压缸靠螺栓固定在横臂上，炼钢时，电流通过油缸缸杆，传入油缸内部板簧，再通过缸体，通过联接油缸与横臂本体的螺栓而导入横臂本体上。首先，电流通过缸体，造成液压缸内部碟簧失效；其次，电流通过联接螺栓，造成螺栓熔断，从而造成安全生产方面的事故。

由于现有的石墨电极夹持装置在实际生产中的应用事故频发，不能满足生产的需要，因此，有必要对现有的石墨电极夹持装置进行改进，以提高生产炼钢装备水平，进一步提高生产的效率，减少、降低安全生产事故。若电流通过抱圈，通过液压缸缸杆后，液压缸缸体将作为导体传递一部分电流至横臂本体，电流通过液压缸缸体时，缸体内的板簧受到强大的电流影响将被加热、变形，造成液压缸板簧失效，抱圈不产生抱紧的预紧力，造成石墨电极下滑，出现生产事故。

3 石墨电极夹紧装置

石墨电极夹持机构的基本参数如表1。

表1

图2为液压缸的内部结构，液压缸为单作用液压缸，当进油口同过压力油时，液压缸缸杆前伸，当缸内压力为0时，缸杆受缸体内板簧的作用回收，产生预紧力对石墨电极进行夹持。

图3为设计的一种新型石墨电极夹持装置。

在这种石墨电极夹持装置，包括抱圈、电极夹头、横臂体、绝缘装置组件及夹持液压缸，夹持液压缸用螺栓固定在横臂体上内部的孔内；电极夹头用螺栓固定在横臂体的端面上；夹持液压缸缸杆上固定有绝缘装置组件件及抱圈。炼钢时，联接夹持液压缸缸杆的抱圈将石墨电极抱在电极夹头之间，石墨电极与抱圈和石墨电极之间产生一定的预紧力。

石墨电极夹持装置中，电极夹头的一面为平面，另一面为与石墨电极曲率半径相同的面；横臂体端面为平面，螺栓通过电极夹头上的孔，将电极夹头固定在横臂体的端面上。夹持液压缸夹持组件由锁紧螺母、内环套、半圆卡环一、半圆卡环二、前凸环、前凹环、后凹环、后凸环、前绝缘环、后绝缘环、调距环、挡环、绝缘套筒组成。

图2

图3

其中，液压缸缸体用螺栓通过液压缸缸体法兰端面的孔固定在横臂体的孔内；夹持液压缸缸杆为阶梯轴型，缸杆上有固定两个半圆卡环的凹槽，缸杆顶部有螺纹。在绝缘套筒套装在夹持液压缸缸杆上，挡环套在绝缘套筒上，紧靠夹持液压缸缸杆轴肩，绝缘套筒套在夹持液压缸缸杆的上，套筒长度与调距环、后绝缘环、后凹环、后凸环、抱圈、前凸环、前凹环、前绝缘环厚度的总和相匹配。

在夹紧装置中的抱圈一侧有通孔，用于套在绝缘套筒上，孔径与绝缘套筒外径相匹配。后绝缘环、后凹环、后凸环、通过抱圈上的孔、前凸环、前凹环、前绝缘环、调距环的孔径与绝缘套筒外径相匹配。前凹环与前凸环、后凹环与后凸环的曲率半径相匹配。

液压缸为内部为碟簧结构，当液压缸缸体内通压力油时，夹持液压缸缸杆前伸，当没有压力油时，夹持液压缸缸杆回缩。绝缘套筒套装在夹持液压缸缸杆上，挡环套在绝缘套筒上，紧靠液压缸缸杆轴肩，绝缘环、后凹环、后凸环、通过抱圈上的孔、前凸环、前凹环、前绝缘环、调距环依次套在绝缘套筒上。其中，半圆卡环的厚度与夹持液压缸缸杆上凹槽的尺寸相匹配，半圆卡环一、半圆卡环二、卡在夹持液压缸缸杆的凹槽内，内环套的尺寸与半圆卡环尺寸相匹配，内环套套在夹持液压缸缸杆上并卡套在由两个半圆卡环组成的圆环上，其中锁紧螺母液压缸缸杆上的螺纹处有锁紧螺母锁紧。