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项目9 冶炼设备使用与炉衬维护
一、教学目标
根据工艺需要，操作倾动完成加废钢、兑铁、倒炉、出钢、倒渣等摇炉作业。
根据冶炼工艺要求，完成一炉钢的氧枪操作，冶炼完毕后，执行更换氧枪操作。
认识散状料供应设备系统，掌握其操作方法。在转炉吹炼过程中，通过加料操作画面准确称量出所需散状料并及时的加入炉内。
熟悉转炉内衬的构成和耐材知识，炉衬损坏的部位，学会通过肉眼观察炉衬判断炉衬侵蚀状况，用激光测厚仪测量炉衬厚度;并能正确的进行补炉操作。
二、课时分配
本项目共4个任务，安排4课时。
三、教学重点
转炉倾动设备、供氧装置、散状料设备的使用方法以及炉衬破损机理、检查和维护的方法。
四、教学难点
能够在生产现场正确熟练地操作设备。
五、教学内容
任务一 转炉倾动设备的使用
操作：
大中型转炉倾动控制系统一般采用就地操作台手动操作、集中操作台紧急操作和HMI界面操作，就地操作台分三地操作，包括:出渣侧操作台，出钢侧操作台和装料侧操作台。
一、就地操作台操作
1.操作地点选择 首先在HMI操作界面把操作权限分配给就地操作台，当就地操作台将选择开关拨到“本地”位置时，可在当前就地操作台操作;拨“他地”时，可以在其他就地操作台操作;拨到“关断”位置时，在任意一个操作台都禁止操作。每个就地操作台都设有一个允许操作指示灯，若指示灯亮，说明转炉本体倾动操作权在本地，可以就地操作;若指示灯暗，则不能操作。
2.摇炉操作
在需要作加废钢、兑铁水、倒炉、出钢和出渣等操作时，确认了“倾动合闸”灯亮后（可通过HMI或操作台“倾动合闸”按钮合闸），按下“倾动允许”按钮并在灯亮后，就可通过手杆凸轮控制器控制转炉本体倾动的方向和速度，转炉本体能在正、反两方向360°范围内倾动，倾 动时的速度分为“低低”、“低”、“中”、“高”、“高高”五挡。为减少启动电流，从一挡到五挡分 别串联了启动电阻，第一挡最大，以下几挡逐挡减少。转炉倾动时，倾动电机的电流和倾动的角度可分别在操作台上显示。转炉经过垂直位置时，将自动停下来，“联锁解除”灯点亮，需要按一下“联锁解除”按钮，才可以继续倾动转炉;在倾动角度接近于出钢或加料时，转炉也会自动停止倾动，“联锁解除”灯点亮，需要按一下“联锁解除”的灯钮，才可以继续倾动。在转炉倾动过程中，按下“非常复归”按钮，可以通过炉体自重使转炉立刻回到垂直位，按“紧急停车”按钮可终止转炉的倾动。
3.运行状态显示
操作台的指示灯可显示以下的状态:
（1）倾动条件允许。
（2）转炉本体在垂直位。
（3）氧枪在上位。
（4）副枪在上位。
（5）烟罩在上位。
（6）倾动润滑正常。
（7）传动装置正常。
（8）散状料未在投入中。
二、集中操作台操作
集中操作台针对倾动仅可以进行紧急停车、非常复归及零位修正（在-7到+7度内有效）操作。
三、 HMI操作
（1）给就地操作台分配权限。
（2）对所有的倾动装置合/分闸。
（3）判断是否具备倾动条件。
（4）“倾动监控”画面上的装料、出钢、出渣指示灯显示转炉3个阶段动作过程的信息，在倾动角度达到对应角度时，程序自动根据角度判别状态，指示灯变成绿色，此时信息即刻 被发送至其他系统。
（5）在“转炉倾动设定”画面上，可以对倾动编码器标定零位，标定零位要慎重，确保实际是零角度时才可标定。
四、转炉炉体
1.炉壳
2.炉衬
五、炉体支承系统
炉体支承系统包括:支承炉体的托圈、炉体和托圈的连接装置，以及支承托圈的耳轴、耳轴轴承和轴承座等。托圈与耳轴联接，并通过耳轴坐落在轴承座上，转炉则坐落在托圈上。转炉炉体的全部重量通过支承系统传递到基础上，而托圈又把倾动机构传来的倾动力矩传给炉体，并使其倾动。
任务二 供氧装置的使用
一、转炉用供氧装置
喷枪构造 氧枪由喷嘴和枪身两部分组成。
二、氧枪提升装置
氧枪升降装置主要由氧枪升降小车、导轨、氧枪提升装置等组成。
三、氧枪更换装置
氧枪固定在升降小车上，升降小车沿导轨上下移动，升降小车（有两套）被安置在横移装置上。一台横移小车携带氧枪升降装置处于转炉中心的操作位 置时，另一台处于等待备用位置，每台都各有独自的驱动装置。如果工作状态的氧枪烧坏或发生故障需要更换，可以迅速将氧枪提升到换枪位置，然后开动横移小车，使备用氧枪移到工作位置，对准转炉中心操作位置后可以立即投入生产，被损坏的氧枪移到备用位置后进行处理。
四、氧压控制装置
操作：
一、氧枪控制操作
大中型转炉氧枪控制分机旁操作箱、集中操作台和HMI三地操作。
1.操作权选择 在机旁操作箱将选择开关拨到“机旁”时，只能在机旁操作箱操作，因为现场具有优先权;将选择开关拨到“集中”时，可以在HMI上操作;将选择开关拨到“关断”时，禁止对氧枪进行操作。机旁操作为独立于PLC的继电联锁操作，当调试或设备故障检修时可采用机旁手动方式。
2. HMI操作 开吹前，确认选择“CTR手动”，然后在“枪位设定值”处输入开吹枪位，点击“启动”开始吹炼，氧枪的升降速度分为“高”、“低”速两档，通过一个选择开关可以选择。吹炼过程点动 “提枪”和“下枪”按钮可升降氧枪。按下“停枪”按钮，可以立刻终止氧枪的升降动作。氧枪升降过程中的实际高度可以在HMI操作界面上显示
3.机旁操作箱操作
（1）操作地点选择。
（2）紧急停止。
（3）点动升降极（快、慢速）。
机旁操作箱的指示灯可以显示以下状态:
①氧枪操作具备条件，并选择机旁操作。 ②传动装置正常。
③氧枪处于上超极限位。 ④氧枪处于换枪位。
⑤氧枪处于等待位。 ⑥氧枪处于下超极限位。
4.集中操作台操作 在集中操作台上只可进行氧枪紧急停车及非常提升操作。非常提升有UPS电源和正常电源之分，UPS电源作为正常电源的备用。当电源正常时，按下“非常提升”钮，氧枪正常电机工作，提升氧枪;当正常电源失电或PLC故障时，选择开关要选到UPS电源一边，此时按下“非常提升”按钮，事故电机工作，将氧枪提升到等待位以上。当氧枪操作机旁操作箱选 择“集中”时，可以在HMI操作氧枪的升降。
二、氧压调节操作
HMI操作界面可进行氧压调节作业。在氧气流量设定值处输入所需调节的氧气流量值，即可调节氧压大小。
三、氧枪更换操作
通常每座转炉有两条氧枪，互为备用。氧枪升降小车安装在横移台车上，横移台车移动到工作位且定位销锁紧，表示该氧枪允许操作。换枪装置由横移小车和锁紧装置组成，换枪过程可以选择单动或联动。
1.单动 将氧枪由“工作位”横移到“备用位”
2.联动 即两支氧枪同时移动，首先“小车解锁”，选择“联动”，点击“小车左移”或“小车右移”，最后点击“小车锁定”。 如果要将氧枪从“备用位”移到“修炉位”则只能机旁就地操作。
任务三 上料加料设备的使用
一、加料装置的构造和特点
1.散状原料间
散状原料间的主要作用是贮存一定数量的散状材料，以保证转炉连续生产的需要。散状料料仓的布置方式:
（1）地下料仓 汽车卸料方便，但造价较高。
（2）地面料仓 此法用于地下水位高的地方。
2.散状料的提升和运输
（1）全胶带上料系统 其工艺流程如下:
地下料仓→固定胶带运输机→转运漏斗→可逆式胶带运输机→高位料仓→分散称量漏斗→电磁振动给料器→汇集胶带运输机→汇集料斗→转炉.其特点是上料速度快，运输能力大，原料破损少，安全可靠，有利于自动化;但上料和配料时有粉尘外逸现象，劳动条件不够好。
（2）固定皮带和可逆活动皮带上料及供料工艺
地下料仓→固定皮带运输机→转运漏斗→可逆皮带运输机→高位料仓→电磁振动给料器→分散称量料斗→电磁振动放料器→汇总皮带运辅机→汇集料斗→转炉。
①优点:皮带运输安全可靠，输送能力大，上料速度快，能力大。
②缺点:敞开式输送散状料，车间内粉尘大，环境条件差。
（3）固定皮带和管式振动给料机上料及供料工艺
外部料仓→固定皮带运输机→转运漏斗→臂式振动输送器→高位料仓→分散称量料斗 →电磁振动给料器→汇集漏斗→转炉。
①优点:此装置采用管式振动输送机代替可逆式活动皮带，并将称量后的散状料直接送入汇集漏斗，减少了车间内的粉尘飞溅;另外此装置采用两面加料，有利于熔池均匀布料 和两边炉衬均匀损坏。
②缺点:占有较大空间。
二、高位料仓
高位料仓是用于临时贮藏散状料用的，其贮存量一般要求能供24h的使用为宜。料仓大小及个数要根据散状料的消耗量，以及料仓是否共用来确定。
三、给料、称量及加料设备
高位料仓出口处安装振动给料器或阀门，散状料经此进入称量漏斗，再经振动给料器或 阀门送入汇集漏斗;给料时料由汇集漏斗放出，经溜槽进入烟罩，入炉。溜槽壁需通水冷却，汇集漏斗和溜槽内均需充氮气封闭;这些设备是各种加料装置必须具备的。
操作：
一、散状料供应方式
1.散状料上料系统 各种合格散状料从原料料场用自卸卡车运到本系统地下料仓，然后由皮带机运往炉顶高位料仓。
2.散状料投料系统 本系统是从转炉炉顶高位料仓起，通过振动给料器、称量漏斗、下料阀门、汇集漏斗、溜槽等环节加入到转炉为止。加料系统采用分散称量、集中加料方式。在转炉主控室HMI操作界面进行控制。
二、加料操作
1.HMI加料操作
在投料操作区“设定值”处输入所需物料的重量，点击“称量”，等待称量结束后，点击“投入”，完成操作。
2.机旁操作箱操作
机旁操作箱一般在设备故障或检修时使用，正常生产时在HMI操作画面进行加料操作。
（1）振动给料机
（2）阀门的操作
任务4 炉衬维护
一、炉衬耐火材料损毁机理
1.高温热流作用
2.急冷急热的作用
3.机械外力的冲撞作用
4.化学侵蚀
操作：
一、肉眼观察检查炉衬
（1）炉衬表面有否颜色较深甚至发黑的部位。
（2）炉衬有否凹坑和硬洞，及该部位的损坏程度。
（3）炉衬有哪些部位已经见到保护砖。
（4）熔池前、后肚皮部位炉衬的凹陷深度。
（5）炉身和炉底接缝处有否发黑和凹陷。
（6）炉口水箱内侧的炉衬砖是否已损坏。
（7）左右耳轴处炉衬损坏的情况。
（8）出钢口内外侧是否圆整。
（9）出钢孔长度是否符合规格要求。
（10）除检查以上容易损坏的主要部位外还要检查全部炉衬内的表面，以防遗漏。
（11）炉役结束后应制作损坏炉型图，如图是转炉某炉役损坏图形示意图。
二、使用激光测厚仪测量炉衬厚度
（1）输入本炉座的“炉座号”、“炉役”及当前炉龄。
（2）将测厚仪放至在转炉炉前正中央定位点位置，转炉角度摇向负30°，开始定位操作。
（3）转炉摇至70°，测量小面炉衬厚度。
（4）转炉摇至105°，测量大面炉衬厚度。
（5）转炉摇至90°，测量炉底厚度。
（6）将测厚仪移至转炉左侧正对右侧熔池位置，测量右侧耳轴、渣线区和锥面区。
（7）将测厚仪移至转炉右侧正对左侧熔池位置，测量左侧耳轴、渣线区和锥面区。
（8）保存、计算数据，打印炉衬测量信息。
三、转炉炉衬的修补
1.投补
将投补料从炉口投入炉内，摇动炉体。投补料在炉内余热的作用下，出现流动性并铺展在炉衬的蚀损部位。投补料应具有以下工艺性能:
（1）投补料在转炉炉衬的余热温度下（800～1200℃）有很好的铺展性。
（2）投补料在铺展后能很快固化。
（3）固体后的投补料与原炉衬材料有较好的粘结性。
（4）投补料自身应有很好的抗侵蚀性。
投补料以镁砂、镁白云石砂为基本原料，工艺性能则主要决定于结合剂。常用的结合剂是沥青、树脂，或两者的混合物。由于价格便宜，应用方便，我国钢厂实际使用的投补料是以沥青为结合剂的。
2.半干法喷补
半干法喷补实施喷补作业的喷补机包括贮料罐、压缩空气输运机构、喷嘴;贮料罐中的喷补料经压缩空气送到喷嘴，混入适量水分（10%～18%），在空气压力下以一定速度喷射到炉衬工作面上，喷补料最后粘结固化。影响喷补效果的工艺因素有:
（1）炉衬喷补是在热态下进行的，工作面的残余温度对喷补效果有明显影响，一般认为800～1000℃比较好。
（2）喷补料的颗粒组成、结合剂、加水量、空气压力等对喷补料的附着率有重要影响。喷补料的基本原料是镁砂和镁白云石砂，结合剂则主要是粉状硅酸钠、磷酸钠，及钙、钾的磷酸盐、铬酸盐等。
3.火焰喷补
4.转炉炉衬的溅渣维护
采用激光测厚技术精确地测定出炉衬的残余厚度，运用溅渣技术维护炉衬，使转炉炉衬延长使用长寿，这是转炉护炉技术的重大进步。
四、转炉炉型的分类
金属熔池形状的不同，转炉炉型可分为筒球型、锥球型和截锥型三种。

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