转炉活动烟罩提升系统的优化设计

江志波

（青岛特殊钢铁有限公司，山东 青岛 266400）

1 前言

转炉活动烟罩的主要作用是通过链条升降来控制活动烟罩与炉口间的距离，有效回收转炉在冶炼过程产生的煤气和粉尘，减少烟气外泄而导致的炉前环境恶化，同时避免吸入空气影响一次除尘的煤气质量。在吹炼过程中，烟罩下降到下限位进行煤气回收，在出钢、倒渣、兑铁、加废钢时活动烟罩升起，不妨碍转炉倾动。转炉活动烟罩通过吊挂装置与传动升降装置相连，活动烟罩的自由升降在转炉冶炼过程及烟气粉尘回收过程中起到了重至关重要的作用，而活动烟罩的行程顺行已成为制约炼钢生产的又一关键原因。为降低活动烟罩提升装置的故障率，提高提升装置（链条、调节螺栓等）的寿命，确保活动烟罩提升装置与活动烟罩以及转炉炉役进行匹配更换，对现场设备活动烟罩升降系统中的薄弱环节进行研究，提出改进方案。

2 活动烟罩提升装置基本原理

炼钢厂转炉活动烟罩提升装置设计由电机、减速机、传动轴、卷筒、配重、钢丝绳、链条以及滑轮组等组成，如图1 所示。电机得电正向转动，电机输出轴通过联轴器传动至减速机，减速机按照速比调配后经传动轴传至两侧的钢丝绳卷筒，卷筒转动，钢丝绳带动链条经定滑轮进行提升，烟罩上升。当烟罩上升至上限位时，电机断电，活动烟罩停止上升；反之，活动烟罩下降［1］。当活动烟罩制动器故障时，制动器失效，轴端的配重可将活动烟罩拉起，正常进行冶炼、出钢、倒渣等操作。

图1 活动烟罩提升装置

3 活动烟罩提升系统优化及改造效果

3.1 现有结构存在的问题

随着转炉量的增加，工艺降本的深挖，转炉冶炼时工况环境的变化，烟气量的增加，活动烟罩升降系统出现了几个较为频繁的问题：

（1）转炉活动烟罩无导向装置，活动烟罩在升降过程中晃动大，因链条与钢结构平台距离较近，链条与钢结构平台距离为250～300 mm，升降时晃动量太大，易与钢结构平台、大梁钢结构等进行剐蹭［2］。若链条挂住钢结构，不仅会损伤链条，还会造成设备停台事故。

（2）随着冶炼强度的增大，冶炼节奏的加快，转炉活动烟罩吊挂点下侧的调节螺栓无检修时间进行调节及紧固，如图2所示。该处的调节螺栓在长时间的使用过程中易出现松动，可能会导致活动烟罩倾斜，甚至坠落，最终影响生产的顺利进行。

图2 链条调节装置

冶炼过程中，反应剧烈，火焰较大，长时间烘烤升降链条受热变形，拉长甚至烧断，如图3所示，烟罩吊挂点长时间受热也存在变形迹象。若链条出现变形，烟罩倾斜，转动转炉时出钢口护板容易与烟罩碰撞导致烟罩漏水甚至挂断导致烟罩坠落，存在极大的安全隐患。若链条拉断，烟罩坠落至炉口，无法进行出钢倒渣，且人员需要登高进行炉盖吊挂，把炉盖拉起，造成重大的生产事故，且人员挂吊挂点时存在高温烫伤、煤气中毒等安全隐患。

图3 受热拉伸链条

通过对以上问题分析，严重制约着生产的正常顺行，烟罩升降系统急需要提高运行的可靠性和使用寿命，降低事故率。

3.2 设计导向管装置

针对活动烟罩升降过程中晃动大的问题，现已在活动烟罩和17 m大梁之间增加了活动烟罩导向装置，在活动烟罩上4 个角各焊接1 根Ф89×1 000管道，在17 m 大梁平台下焊接Ф108×1 000 的管道，利用大管套小管的形式，使活动烟罩在固定的轨迹内升降，减轻活动烟罩的晃动量，避免链条剐蹭，使用过程中效果良好［3］。

3.3 优化烟罩连接点

生产节奏紧张且活动烟罩调节螺栓位置空间狭小，烟罩下部调节螺栓无法及时紧。针对此问题，作业区对烟罩吊挂点进行了优化。根据现场使用条件，拆除下端调节螺栓和Ф36 长吊环，加长Ф 26小链节，利用U型卡环对链条和活动烟罩进行连接固定，并把U 型卡环螺栓焊接，减少易松动的薄弱点。使用炉役过程中，未出现损坏或松动情况，大大减轻了维修人员的工作量，同时保证了生产的顺行。

3.4 链条改造防护

为防止活动烟罩链条或钢丝绳的断裂，导致活动烟罩坠至炉体无法第一时间吊起而影响生产，现在活动烟罩链条吊挂点外侧各增加1条防坠链条，防坠链条一端固定在平台钢结构上，另外一端焊接在活动烟罩吊挂点外侧。事故链条的最长极限位置在活动烟罩下限位处约300～500 mm，事故链条平常处于松弛状态，若主绳断裂，事故链条拉直，避免烟罩坠落至炉口，同时可以用吊葫芦把事故链条拽起，检修时间约在5～10 min完成，避免转炉无法出钢而影响生产节奏。

为了防止活动烟罩链条长时间烘烤出现变形，拉长甚至烧断现象，现对活动烟罩链条进行二层防烘烤防护。首先，炼钢厂活动烟罩链条最大宽度为80 mm，现用Φ108 mm×6 mm 的碳钢管从中间割开，两侧套在链条外侧并进行焊接固定，链条可在套管内自由活动，完成第一步的隔热防火防护。其次，制作利用6 mm 钢板制作焊接方形防护套150 mm×150 mm，包裹方形链条及碳钢管，在方形防护套和碳钢防护管之间填充耐火喷涂材料，完成最关键的隔热防火防护，如图4所示。活动烟罩升降过程中链条升降，方形防护套和碳钢套管固定，进行两层隔热防护，确保反应过程中的火焰无法伤及链条，使用过程中链条无变形。改造后，链条使用寿命匹配活动烟罩的更换周期，大大降低了事故率，提高了炼钢的冶炼效率及煤气的回收，同时降低了维修成本。

图4 链条防护管

经过上述改造，转炉活动烟罩提升系统链条事故次数已由4 次/炉役缩减至1 次炉役。创造的经济效益：炉役节省备件费用24 000 元；每次链条更换需8 人进行6 h 作业，节省检修时间18 h，节省检修费用86 400 元；事故期间按照正常生产折算，按照100 t 出钢量，150 元/t 利润计算，生产创效约为46.28万元；副产品煤气回收创效约7.4万元。每炉役共计创造经济效益64.72万元。

4 结语

通过对活动烟罩升降系统过程中存在的问题点进行分析和设计改造，实现了活动烟罩提升装置的寿命与炉役周期同步，大大降低了升降系统的事故率，杜绝了活动烟罩掉落至炉体上的情况，大大减少了抢修时间，不仅减轻了职工的劳动强度，同时保障了生产的高效顺行，同时还创造较多的经济效益。