转炉倾动事故的防治与优化设计.docVIP

【技术文献】转炉倾动事故的防治与优化设计 转炉倾动事故的防治与优化设计 方强国① (中冶华天工程技术有限公司炼钢事业部 江苏南京 210019) 摘 要：通过对转炉倾动事故的概念、原因进行分析与研究，得到转炉倾动事故的防治方法，同时提出一种新型预防转炉倾动事故的优化设计，提高了炼钢的安全可靠性，减少了炼钢的运行成本，并用于实践，对转炉炼钢工艺及设备的设计有一定的指导作用。 关 键 词：转炉；倾动事故；防治；优化设计 1 概述 转炉是炼钢车间的核心设备，其倾动机构又是转炉的关键，因此安全、可靠的倾动机构是保证炼钢生产顺行的关键。然而在实际的生产过程中，由于断电、制动器失灵、炉口粘渣等各种原因引起事故时，要求转炉能通过松闸(气动或电动)自动返回原位或停止自倾，或采用备用的驱动系统使转炉复位，防止转炉倾翻扣钢，造成重大人员和财产损失。 2 倾动???故分析 每座转炉配有一套独立的倾动机构。转炉倾动机构由交流变频电机、一次减速机、二次减速机和扭力杆组成。转炉倾动机构应能使炉体连续正反转，并能平稳而准确地停止在任意角度的位置上，以满足兑铁水、加废钢、加料、取样、测温、出钢、出渣以及返回等工艺操作要求[1]。 转炉倾动事故分成以下几种： 2．1 机械事故 机械事故是指倾动机构的各个传动部件疲劳故障而引起的事故，也叫疲劳事故。例如一次、二次减速机的齿轮断齿，电机和抱闸的损坏，扭力杆的断裂以及轴承的损坏等引起的事故。 2．2 电气事故 电气事故是指转炉发生断电故障、电机故障、变频器故障等原因而引起的事故。例如某厂300t转炉变频器故障，转炉只有软联锁(联锁通过PLC实现)，而没有设计硬联锁，造成转炉倾动不受控制，导致转炉倒钢事故。 2．3 工艺操作事故 工艺操作事故是指转炉操作人员处理不当或操作失误引起的事故。例如：①未能及时清理炉口，导致转炉炉口粘渣过多，产生负力矩，而引起转炉栽头(倾翻扣钢)的事故，也叫炉口粘渣事故。②在转炉出钢、除渣时，倾动速度过快，引起钢水、液态渣从转炉炉口倒出，而没有进入钢水罐、渣罐，造成车辆等设备损坏和人员伤亡，或倒在潮湿的地面上引起爆炸事故。 2．4 设计事故 设计事故是指由于设计的错误造成转炉在运行过程出现的倾翻扣钢事故。例如①炉型或者耳轴位置的设计不合理，导致转炉头重脚轻而引起的事故。②转炉倾动只设计了软联锁，而未设计硬联锁(联锁不通过PLC实现)，造成转炉倾动事故。 3 事故倾动的防治方法 根据转炉倾动事故的原因分析和种类的不同，其防治方法也有所不同。 3．1 设计上防治 3．1．1 电气设计 转炉倾动电机容量的选型应根据转炉最大力矩来选择。变频器容量根据工艺要求确定，一般考虑加废钢、兑铁水等操作对转炉的冲击，变频器容量应比电机容量高1－3档。变频器的选择应选用ABB或AB变频器，它具有零转速、满力矩功能，可以避免转炉倾动时转炉的点头或翘头现象。 例如：涟源钢厂110t转炉采用SMS变频器，倾动机构齿轮磨损严重，换成ABB变频器，倾动机构运行正常；沙钢永兴150t转炉采用SMS变频器，倾动机构冲击大，扭力杆焊缝开裂，基础开裂；沧州180t转炉采用SMS变频器，启动和停止时产生翘头现象，冲击力大，齿轮磨损非常厉害。 为了避免单个一次减速机损坏，电气控制上采用机械同步传动技术。该技术可以人工或自动对整个转炉倾动装置机电系统的先期或过程参数进行识辨和分析，通过定期手动或自动调节电控参数使倾动装置多驱动的起动过程不同步，而达到大小齿轮的啮合同步，实现整个转炉倾动系统的机械同步。使用本技术既可防止转炉“点头”“翘头”现象的发生，又可减少大、小齿轮的冲击，大大提高倾动装置的寿命和运行的平稳性。该方法先后用于长江钢厂100t转炉、常州中天120t转炉、传洋120t转炉、三明钢厂120t转炉，倾动非常平稳，倾动机械寿命长。 转炉倾动应设计硬联锁，即设置不通过PLC的紧急停车按钮或开关。 3．1．2 工艺和机械设计 转炉设计的过程中，耳轴位置的选择是转炉倾动机构设计的关键。耳轴位置的选择原则应该既安全又经济。目前国内设计的中小型转炉基本上采用全正力矩原则，保证转炉在整个倾动过程中不会出现负力矩，即在任何情况下(如断电、制动器失灵等)，炉子均能利用自重自动返回原位或者停止自倾，从设计的源头上避免了事故的发生。 当转炉出现断电、抱闸失灵、一次减速机、电机损坏等故障时，可以采用UPS(EPS)电源松闸或气动松闸，实现转炉自行复位；也可以采用全气动驱动系统来实现转炉的事故倾动复位。这两种事故倾动处理方法是目前常用的方法。 当转炉设计出现负力矩时，一般采取炉壳底部配重或者调整耳轴位置的措施进行处理。其实炉底配重只是一种补救措施，毕竟配重是一种无效重量，无形中增加了设备投资和炼钢的运行成本，最好的设计是不要配重。 3．2 电气事故的防治