一种转炉氧枪粘敷渣清除装置的制作方法

本技术涉及转炉氧枪处理设备，尤其涉及一种转炉氧枪粘敷渣清除装置。

背景技术：

1、氧枪是将高压高纯度氧气以超音速速度吹入转炉内金属熔池上方，并带有高压水冷却保护系统的管状设备。又叫喷枪，它是吹氧炼钢的重要设备。

2、氧枪，是顶底富吹转炉吹氧装置的关键部件之一，担负着吹炼时向转炉内的熔池吹氧和吹炼结束后向转炉内吹氮来进行“溅渣护炉”以保护炉衬的任务。吹炼时，与车间内氧气阀门站供氧管相连的氧枪由升降装置进入转炉炉壳内，在距铁水液面一定高度时，将高速氧气吹向高温液态金属，实现金属的冶炼。冶炼结束后，在由升降装置将氧枪提升至一定高度。转炉冶炼时，氧枪极易粘渣，而目前为了保护转炉炉衬，延长其使用寿命，普遍采用“溅渣护炉”技术，这就导致氧枪枪体外层管尤其是喷头处的粘渣非常严重。

3、氧枪粘渣过多过重，会给转炉炼钢冶炼带来下列危害：①安全隐患大，目前几乎所有氧气顶吹转炉冶炼工艺都是采用卷扬装置实现氧枪的升降，氧枪粘渣过多将增加卷扬装置中钢绳的承重负荷，易引起氧枪堕落炉内等严重后果。②降低生产效率，氧枪损坏和严重粘渣钢之后，必须把氧枪提出氮封口装置以便更换氧枪，否则只有割除氧枪，既费时又费力，严重影响生产效率。③影响生产技术指标的提高，氧枪粘渣严重，相对降低了炉容比，至使冶炼过程控制较困难，经常出现喷溅现象，使吹损增加、热量损失增加、渣料消耗增加。④改变了部份工艺参数，否则还需剥去枪身上的冷钢及粘渣，这是迫不得已的非常规操作，一般是集中处理，这样易造成氧枪互相堆压而变形，从而影响技术参数。

4、转炉炼钢炉渣是一个复杂的多组元体系，由多种氧化物组成，其性能取决于各氧化物的含量。大多数炉渣组织松散、硬度高、脆性大，在受压或受冲击的情况下极易脱落。因此，对氧枪粘渣的清理主要是对其所粘附的混合氧化物即红渣进行清理，而对于氧枪外层管上沾附的残钢，因其受高温已于氧枪连为一体，只有通过切割氧枪枪体对残钢进行清理或者更换新的氧枪喷头。

5、为此，人们研究出下列三种方法：①涂料法，即在氧枪表面喷涂一种耐高温、粘附力强的耐火材料，但这种方法实施非常困难，到现在目前为止，没有见到成功应用的范例。②造特种渣，即通过降低冶炼熔渣粘度和碱度，使熔渣不与氧枪有较强的附着力，但这种方法与现代氧气顶吹转炉炼钢工艺要求不相符，不可能实施。③刮渣器法，即在氧枪氮封口装置处设置刮渣器，冶炼结束时将氧枪提出氮封口装置，刮渣器将枪身上的粘渣刮下，从而避免氧枪粘渣，但其刮力有限，难于控制。因此，完全有必要对现有技术加以改进。

6、目前，氧枪钢渣清理方式有人工清理和自动机械刮渣2种。采用人工清理氧枪上沾附的钢渣时，不但工作环境恶劣，劳动强度大，而且只能在停止生产时才能进行，费工费时，效率低下。因此，设置能自动刮除氧枪沾附钢渣的氧枪刮渣器非常必要。国内的自动刮渣设备有几种常见的结构类型，而由于种种原因，自动刮渣设备只有在少数钢厂使用，而有的钢厂则即使在配备了刮渣装置后也因为刮渣效果不理想等原因而很少使用。

7、为完善转炉氧枪刮渣技术，各转炉钢厂发明了多种刮渣方法，从开始人工带着钢钎铁锤击打，到气缸直推拉、直通导向套、刮渣棘轮，现在则主要是铰链连杆曲柄滑块，气缸卸、加载荷，环形刮渣剥离环刀具。氧枪刮渣技术目前还在不断地改进和完善。

8、基于上述，以下对几种常见的刮渣装置结构及其刮渣性能的比较。

9、常用氧枪刮渣器的结构类型

10、现有自动刮渣设备的刮渣原理基本上是一致的。当转炉吹炼或“溅渣护炉”完毕，氧枪提至氮封口时，氧枪刮渣器的气动控制装置驱动左右2个机械臂，使机械臂的u型或半圆型刮渣器刀头合拢围抱沾附钢渣的氧枪，氧枪提升时，刮渣器刀头开始刮削沾附于氧枪上的钢渣。刮渣结束后，气动控制装置再驱动2个机械臂相背运动，打开刮渣刀头，同时提升装置提升氧枪脱离氮封口。根据刮渣头结构形式及连接方式的不同，目前刮渣器类型主要锤头击打法、棘轮式氧枪刮渣器、摇臂式氧枪刮渣器、以及可实现二次刮渣的氧枪刮渣器等。

11、1、锤头击打法

12、利用旋转的一组尖角锤头锤击以去除氧枪粘敷渣。旋转锤头可以上下移动，不工作时，停在较低位置。这种刮渣结构简单，占用空间小，易于布置。缺点是对较硬、锤击后变形的钢渣去除率低，易损伤氧枪头，锤头磨损大而且不安全。

13、2、棘轮式氧枪刮渣器

14、该类型刮渣器对称布置在氧枪的两侧，主要由气缸、气缸支座、底座、轴承

15、座、刮渣棘轮、以及接近开关等部件组成。气缸通过气缸支座固定在底座上，气缸伸缩杆与刮渣棘轮通过接轴及销轴连接，气缸行程由接近开关控制。这种氧枪刮渣器的工作原理是：待氧枪工作完毕时，提至氮封口等待除渣时，两侧气缸同时推动刮渣棘轮，到达工作位置后，气缸停止运动，两侧棘轮合抱住氧枪，待氧枪上提时，钢渣通过棘轮挤压、切割而破碎脱落，从而将沾附在氧枪外层管上的钢渣刮除。棘轮与其连接销轴采用过渡配合，棘轮可随着氧枪提升而运动，氧枪沾附的钢渣受棘轮的反复碾压而脱落，而且避免棘轮被大块残钢卡住，从而避免了氧枪继续提升时带动棘轮，将接轴及轴承座拉坏或者使氧枪钢丝绳受力过大而断裂造成安全事故。刮渣完毕后，两侧气缸反向运动，两侧刮渣棘轮打开，氧枪远离氮封口。该装置结构及工作原理简单，安装维修方便，但刮渣棘轮加工制造工艺复杂、成本高。

16、3、摇臂式氧枪刮渣器

17、该刮渣器对称地布置在氧枪两侧，主要由气缸、气缸座、摇臂、

18、摇臂轴承座、刮渣头、以及接近开关等部件组成。气缸通过气缸座固定在支架上，气缸伸缩杆与摇臂通过销轴连接，而刮渣头与摇臂通过焊接固定。每个刮渣刀片通过楔块固定在刮渣头上。这种氧枪刮渣器的工作原理是：待氧枪工作完毕等待除渣时，两侧气缸同时推动摇臂绕摇臂轴承座中心转动，待两侧刮渣头运动到水平位置合抱住氧枪时，气缸停止运动，此时氧枪开始提升，通过刮渣刀片将氧枪粘渣刮除。刮渣完毕后，两侧气缸反向运动，两侧刮渣头打开，氧枪远离氮封口。

19、该种结构的氧枪刮渣器结构简单，安装维修方便，刮渣刀片损坏时只需拆除楔块即可，但由于刮渣刀片随着摇臂摆动，刮渣刀片磨损后，在刮渣器夹紧时刮渣刀片与氧枪外层管之间就会形成一定夹角，使刮渣刀片无法与氧枪外层管贴合，致使刮渣效果较差。为确保刮渣效果，刮渣刀片一旦磨损后就必须进行更换，从而使刮渣刀片利用率降低，消耗量增大。此外，由于为了确保刮渣刀片强度，其切削部位较厚(不够尖锐)，不利于对钢渣的切削。

20、4、可实现连续二次刮渣的氧枪刮渣器

21、其结构主要由气缸、连接架、支座、连杆、刮渣器本体、支架、以及接近开关等部件组成。左、右2个连接支架通过螺栓将其连接为一体。支架的上、下翼缘通过螺栓连接，设有滑动导轨。气缸与连杆、连杆与支座通过销轴连接，并分别通过螺栓固定在连接架与刮渣器本体上，它们共同组成一个“曲柄——滑块”机构。

22、刮渣器本体主要由导论、导轮支架、一次刮渣头、以及二次刮渣头等组成。每套刮渣器本体有4组导轮，导轮通过螺栓固定在导轮支架上，导轮支架是由钢板焊接而成箱体结构，一次刮渣头为硬质合金刀头。氧枪刮渣器进行刮渣时，4个一次刮渣头以氧枪为中心均匀对称布置，二次刮渣头对应氧枪外壁表面为与氧枪外壁同心的半圆形，一、二次刮渣头分别通过螺栓固定在导轮支架上。其刮渣工作原理：氧枪吹炼结束，氧枪向上提升，该氧枪刮渣器准备进入工作状态，气缸带动两侧的刮渣器本体进行相向运动。气动控制装置控制2个气缸，2个气缸分别带动两连接架及两连接杆转动，两连杆分别通过推动两刮渣器本体沿滑动轨道相向运动，固定在两导轮支架上的一、二次刮渣头从两侧同时靠近氧枪，氧枪刮渣器的接近开关作为感应器感应导轮支架的位置，当两侧的刮渣头组正好将氧枪合拢围抱时，气缸停止运动。此时一次刮渣头与氧枪外层管壁的距离d1＞二次刮渣头与氧枪外层管壁的距离d2。此时，氧枪刮渣器开始刮渣工作。一次刮渣头为硬质合金刀头，它先将沾附在氧枪上的大块钢渣切成碎块，待大块钢渣脱落后，二次刮渣头开始刮渣，因为二次刮渣头与氧枪外壁对应的表面为与氧枪外壁同心的半圆形，这样两侧的二次刮渣头正好将氧枪包围，二次刮渣头就可将氧枪上的残渣刮除，即完成氧枪刮渣器的刮渣工作。刮渣工作结束，传动系统带动两侧的刮渣头组相背运动，使两侧的刮渣头组保持远离的状态。

23、该装置结构简单，安装维修简便。更重要的是，一次刮渣头和而次刮渣头配合工作，不同的刮渣头刮除不同的钢渣，实现二次刮渣，并有效地完成了刮除氧枪外壁钢渣工作。另外，由于实现了分次刮渣，避免了同一刮渣头承受不同钢渣的弊端，有效减小了刮渣时的压力，可进一步保护提升氧枪的钢丝绳，但是，遇到粘渣过大，还存在提升氧枪的钢丝绳拉断问题。

24、受转炉本身结构的限制，上述的几种刮渣装置均存在钢渣去除率低、钢渣残留多以及存在提升氧枪的钢丝绳拉断等缺点。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺点，本实用新型的目的是提供一种转炉氧枪粘敷渣清除装置，以解决现有技术中的一个或多个问题。

2、为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

3、一种转炉氧枪粘敷渣清除装置，所述转炉氧枪包括枪头和枪身，所述转炉氧枪可穿入转炉汽化烟道内，所述转炉汽化烟道上连接支撑平台，所述支撑平台通过连接管道连接转炉汽化烟道，且所述支撑平台位于连接管道上依次连接氧枪氮封装置和粘敷渣干冰喷射清除装置，所述转炉氧枪穿过粘敷渣干冰喷射清除装置、氧枪氮封装置和连接管道穿入转炉汽化烟道，所述粘敷渣干冰喷射清除装置包括封闭罩壳，所述封闭罩壳内连接尾端向转炉氧枪倾斜的干冰喷射头，所述封闭罩壳上还开设粘敷碎渣颗粒出口，所述粘敷碎渣颗粒出口连接真空抽吸装置和粘敷碎渣颗粒处理机构。

4、作为上述技术方案的进一步改进：

5、所述粘敷渣干冰喷射装置上还连接氧枪防渣粘敷涂料喷刷装置，所述转炉氧枪也穿在氧枪防渣粘敷涂料喷刷装置内。

6、所述干冰喷射头与转炉氧枪的竖直轴线的夹角范围为25～45°。

7、所述真空抽吸装置以n2作为压缩气源。

8、所述粘敷碎渣颗粒处理机构包括固/气分离装置、烟气冷却器以及烟气过滤处理装置。

9、所述固/气分离装置为旋风分离器、带折板式的分离沉降器或容积分离沉降器任意一种。

10、所述烟气冷却器包括翅片冷却管，所述翅片冷却管一侧连接冷却风机。

11、所述烟气过滤处理装置采用脉冲喷吹式过滤处理装置。

12、所述脉冲喷吹式过滤处理装置内的过滤部件为滤袋或滤筒，所述脉冲喷吹式过滤处理装置的滤料可以是陶瓷材料、金属材料或耐高温化纤材料任意一种。

13、与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果如下：

14、1)采用粘敷渣干冰喷射清除装置的干冰喷射头向转炉氧枪喷射干冰，干冰颗粒在高压气流中加速，冲击转炉氧枪表面；由于干冰温度极低(-78℃)，干冰颗粒在冲击瞬间气化，干冰颗粒的动量在冲击瞬间消失，干冰颗粒与转炉氧枪表面间迅速发生热交换，由于转炉氧枪和粘敷料具有不同的膨胀系数，它们之间的温度差会破坏两种材料间的结合，而且粘敷料温度降低、脆性增大，而且干冰在冲击是迅速升华变为气体co2，干冰颗粒在千分之几秒内体积膨胀近800倍，这样就在冲击点造成“微型爆炸”，形成热冲击现象，能够将转炉氧枪粘敷渣层冲击破碎，实现转炉氧枪粘敷渣清除，可提高了转炉氧枪清理粘敷渣的效率，且无机械结构直接作用于转炉氧枪，转炉氧枪抽出的阻力小，防止用于提升转炉氧枪的钢丝绳断裂，另外设备自动进行粘敷渣清理无需人工操作，避免了维护人员在恶劣工况条件下的作业操作；

15、2)通过真空抽吸装置和粘敷碎渣颗粒处理机构可将清理下来的粘敷渣进处理和收集操作；

16、3)氧枪防渣粘敷涂料喷刷装置可在转炉氧枪的枪头和枪身上表面喷涂防渣粘敷涂料，而且可利用转炉氧枪余热烘干涂层，从而为转炉氧枪再次插入喷氧起到防粘敷渣，并且也为干冰清理粘敷渣创造有利条件；

17、4)干冰喷射头与转炉氧枪的竖直轴线的夹角范围为25～45°，保证干冰颗粒和转炉氧枪有较大的冲击面积，提高冲击效率；

18、5)干冰气化产生co2；且真空抽吸装置采用n2作为压缩气源，过程没有产生任何二次废物，无需处理二次废物；

19、6)粘敷碎渣颗粒处理机构包括固/气分离装置，先将大颗粒的粘敷碎渣颗粒分离收集，然后通过烟气冷却器降低烟气的温度，最后通过脉冲喷吹式过滤处理装置过滤处理烟气，最终干净的烟气可直接排放。