综述炼钢连铸工艺用起重机

中国冶金装备网—中国冶金人的网PAGEPAGE10综述炼钢连铸工艺用起重机摘要：本文介绍了炼钢、连铸工艺流程中各工序所配置的起重机的种类、用途、特点、结构形式，并从起重机设计角度简要论述整个工艺流程对钢厂起重机的要求。对起重机的选型、设计具有一定的指导意义关键词：转炉、铁水罐、钢水罐、渣罐、中间罐、大包回转台、板坯、起重机Abstract:Hereisthedepictionfortheclasses,purposes,characteristicsandconfigurationsofcranesequippedatsteel-makingandcontinuouscastingworkshopforeveryprocessflow.Alsosimplydiscussedtherequirementsofcranestoallprocessflowatsteel-makingfactory.Therewillbesomeguidancefunctionforthetype-selectionandthedesignofcranes.Keyword:Convertor,Hotmetalladle,Ladle,Drossjar,Tundish,Ladleturret,Slab,Crane1．概述炼钢连铸工艺流程中需要多种不同类型的起重机，各类起重机的重要度、用途各不相同。研究各类起重机的用途、工况，对起重机的选型具有重要意义。对起重机设计者来说，可根据起重机的实际工况设计起重机，使得起重机的设计更加合理，对降低自重及外形尺寸、减少能耗具有特别重要的意义；对用户合理选择起重机、降低投资及运行成本，实现节能减排也具有重要意义。本文在简要介绍炼钢、连铸工艺流程的基础上，介绍起重机的用途及工况。2．炼钢连铸工艺流程目前炼钢方式主要有两种：电炉炼钢和转炉炼钢。这两种炼钢方式对炼钢连铸车间的起重机配置要求、以及对各起重机的技术要求都大同小异。下面以转炉炼钢为例，介绍其炼钢工艺及起重设备。转炉炼钢连铸工艺流程分为铁水冶炼、钢水精炼、板坯连铸三大阶段，包括原料（铁水、废钢）供应、铁水预处理、转炉内吹炼、炉外精炼、钢水运送、钢渣运送处理、钢水连续浇铸（连铸）、铸坯输送搬运等过程。⑴铁水冶炼阶段：转炉炼钢用铁水通过铁水罐车运输到加料跨，经过铁水预处理后，由铸造起重机将铁水兑入转炉，并由加料跨加料起重机将部分废钢倒入转炉后进行冶炼；⑵钢水精炼阶段：冶炼好后将钢水倒入钢水罐，再经过过钢水炉外精炼后，钢水接受跨铸造起重机将钢水罐吊运到大包回转台；⑶板坯连铸阶段：连铸过程是指大包回转台回转180°将钢水罐中的钢水流放到中间罐，中间罐将钢水分流到连铸机，连铸机铸出的钢坯在铸坯辊道上经过切割，形成定尺铸坯，然后由板坯夹钳起重机（或电磁挂梁、料耙起重机）将铸坯运送到铸坯跨进行存放贮存。炼钢连铸工艺典型流程图如下：图1炼钢连铸工艺流程3．炼钢连铸工艺流程中起重机的配置用途及结构形式根据炼钢连铸工艺流程，钢厂厂房通常配置如下：⑴炉渣跨、⑵脱硫跨、⑶加料跨、⑷转炉跨、⑸精炼跨、⑹钢水接受跨、⑺浇注跨、⑻切割跨、⑼喷印跨、⑽出坯跨。其中⑴-⑷对应铁水冶炼阶段；⑸为钢水精炼阶段；⑹-⑽为板坯连铸阶段。起重机配置方案见图2。起重机采用调速系统，能够大大改善起重机的运行性能，起制动冲击小，运行平稳，是当前产品的主流方案。从运行性能上看，变频调速系统优于调压调速系统，而且可通过能量回馈实现节能降耗；但在电机功率较大(>200kW)时，调压调速系统的价格优于变频调速系统。因此，根据设备一次性投资规模、生产规模、对性价比、节能环保的要求，当前调速系统的主流配置为如下两种：⑴全变频、⑵起升调压+运行变频。3.1炉渣跨起重机炉渣跨一般配置带固定或活动龙门吊具的渣罐桥式起重机、电磁桥式起重机、维修用葫芦起重机。渣罐桥式起重机用于吊运倾翻渣罐，电磁桥式起重机用于吊运废渣，维修用葫芦起重机用于维修以上起重机。3.1.1渣罐桥式起重机渣罐桥式起重机一般采用双梁单小车双起升机构型式。主起升机构为双吊点吊挂固定龙门吊具（见图1）或单吊点吊挂活动龙门吊具（见图2）。为了便于倾翻渣罐也可采用双梁子母小车型式（见图3）。渣罐起重机由电气控制系统、小车、起重机运行机构、桥架、吊具组成。渣罐起重机有时吊运流动性较差的少量液态渣，设计时起升机构可不考虑单机工作的工况。炉渣跨对起重机的性能要求不是很高，可以不采用以上调速系统，以降低投资。图1固定龙门吊具渣罐桥式起重机图2活动龙门吊具渣罐桥式起重机图3子母小车渣罐桥式起重机3.1.2电磁桥式起重机一般采用双梁单小车双起升机构型式。主起升机构为单钩，单钩下吊挂电磁铁，用于吊运废渣。电磁桥式起重机由电气控制系统、小车、起重机运行机构、桥架、电磁铁组成（见图4）。电磁桥式起重机可以不采用调速系统。图4电磁桥式起重机3.2加料跨起重机加料跨一般配置电磁桥式起重机、加料起重机、铸造起重机、维修用葫芦起重机。电磁桥式起重机用于将废钢吊运到废钢料槽中和地面其他零星吊运，结构形式同3.1.2电磁桥式起重机。加料起重机用于吊运废钢料槽，将废钢倒入转炉。铸造起重机用于吊运铁水，将铁水兑入转炉。维修用葫芦起重机用于维修以上起重机。3.2.1加料起重机一般采用双梁单小车、双梁双小车型式。根据料槽的结构，对于三耳轴料槽，靠近炉口的起升机构采用双吊点吊挂固定龙门吊具，远离炉口的起升机构采用单钩（见图5）；对于四耳轴料槽，起升机构均采用双吊点吊挂固定龙门吊具（见图6、7）。加料起重机由电气控制系统、小车、起重机运行机构、桥架、吊具组成。由于废钢在料槽中分布不均匀，设计起升机构时要考虑偏载的影响。加料起重机用于吊运废钢料槽，将废钢倒入转炉，有一定的对位及主副钩同步要求，可采用调速系统。图5双梁双小车加料起重机图6双梁单小车加料起重机图7双梁双小车加料起重机3.2.2铸造起重机分为五种型式：四梁四轨双小车；四梁六轨双小车；双梁双轨单小车双钩；双梁四轨双小车；双梁双轨子母小车。加料跨铸造起重机用于向转炉对铁水，有一定的对位要求，可采用调速系统。该跨铸造起重机龙门吊具的起重横梁长度须与炉门尺寸协调。四梁四轨双小车是最典型最通用的型式，一般用于中、大吨位铸造起重机（100～320吨），由电气控制系统、主小车、起重机运行机构、桥架、副小车、起重横梁（龙门吊具）等组成（见图8）。图8四梁四轨双小车铸造起重机四梁六轨双小车型式一般用于特大吨位铸造起重机（320吨以上），其目的是解决主小车轮压过大问题，改善主小车架受力状态。由电气控制系统、主小车、起重机运行机构、桥架、副小车、起重横梁（龙门吊具）等组成。主小车由一个上部小车和两个下部小车组成，桥架由内、外四根主梁、六根轨道、两根端梁等组成（见图9）。图9四梁六轨双小车铸造起重机双梁双轨单小车双钩型式由电气控制系统、小车、起重机运行机构、桥架、龙门吊具等组成，一般用于小吨位铸造起重机（125吨以下）。主、副起升机构设置在同一小车上，主、副钩间距固定。优点是结构紧凑，缺点是副钩挂钩不方便（见图10）。图10双梁双轨单小车铸造起重机双梁四轨双小车型式由电气控制系统、主小车、起重机运行机构、桥架、副小车、龙门吊具等组成，一般用于小吨位铸造起重机（100吨以下）。主、副小车共用两根主梁，副小车轨道位于主梁内侧下方。副小车不能从主小车下方通过。优点是副钩挂钩比较方便，缺点是主副小车各有一侧极限较大。（见图11）图11双梁四轨双小车铸造起重机双梁双轨子母小车型式在大、中、小型铸造起重机（75～320吨）上都有应用，由电气控制系统、主小车、起重机运行机构、桥架、副小车、起重横梁（龙门吊具）等组成。主小车架上铺设有供副小车运行的轨道，副小车可在主小车架上方或下方设置的两根轨道上短距离运行。优点是结构紧凑，自重较轻，挂钩操作方便，缺点是主副钩各有一侧极限较大。（见图12）图12双梁双轨子母小车铸造起重机3.3转炉跨起重机转炉跨一般配置超卷扬桥式起重机、带龙门吊具桥式起重机。超卷扬桥式起重机用于更换氧枪，带龙门吊具桥式起重机用于吊运真空包和维修地面设备。3.3.1超卷扬桥式起重机超卷扬桥式起重机一般采用双梁单小车双起升机构型式，由电气控制系统、小车、起重机运行机构、桥架等组成。起升机构的卷筒组可采用单层或双层缠绕方式。（见图13）图13超卷扬桥式起重机3.3.2带龙门吊具桥式起重机带龙门吊具桥式起重机一般采用双梁单小车双起升机构型式，由电气控制系统、小车、起重机运行机构、桥架、吊具等组成。起升机构单吊点下吊挂活动龙门吊具（见图14）图14带龙门吊具桥式起重机3.4精炼跨起重机精炼跨一般配置铸造起重机、带龙门吊具桥式起重机、维修用葫芦起重机。铸造起重机用于吊运钢水罐，将钢水罐吊运到精炼区域进行精炼，结构形式同3.2.3铸造起重机。该跨铸造起重机龙门吊具的起重横梁长度须与精炼炉尺寸协调。带龙门吊具桥式起重机用于吊运空钢水罐，进行倾翻维修，结构形式同3.3.2带龙门吊具桥式起重机。3.5钢水接受跨起重机钢水接受跨一般配置铸造起重机、维修用葫芦起重机。铸造起重机用于吊运钢水罐，将钢水罐吊运到大包回转台，结构形式同3.2.3铸造起重机。该起重机有一定的对位要求，可采用调速系统，且3.6浇注跨起重机浇注跨一般配置中间罐桥式起重机、桥式起重机、维修用葫芦起重机。中间罐桥式起重机用于吊运中间罐和维修扇形段、结晶器；桥式起重机用于其他设备的维修；维修用葫芦起重机用于维修以上起重机。浇注跨起重机可以不采用调速系统。3.6.1中间罐桥式中间罐桥式起重机一般采用双梁单小车双起升机构型式，由电气控制系统、小车、起重机运行机构、桥架等组成（见图15）。主起升机构为单吊点吊挂单钩（锻造单钩、元宝钩、龙门吊具），单钩下吊挂中间罐的专用吊具，该专用吊具通常用户自备。中间罐起重机用于吊运中间罐和维修扇形段、结晶器等，一般说扇形段的重量是该起重机的最大起重量，并且极少情况吊运满包非凝固钢水，因此铸造起重机标准不适用该起重机。图15中间罐桥式起重机3.6.2桥式起重机一般采用双梁单小车型式，由电气控制系统、小车、起重机运行机构、桥架等组成（见图16）。图16桥式起重机3.7切割跨起重机切割跨一般配置桥式起重机、维修用葫芦起重机。桥式起重机用于地面设备维修，结构形式同3.6.2桥式起重机。维修用葫芦起重机用于维修以上起重机。3.8出坯跨和板坯库起重机出坯跨和板坯库起重机一般配置夹钳起重机（包括板坯、方坯、圆坯），温度低于650度时可以采用电磁挂梁起重机，用于线材厂的坯料也可采用电磁料耙起重机；该跨还配置维修用葫芦起重机。夹钳起重机用于吊运板坯，将板坯从轨道线上吊运到板坯库进行堆放。维修用葫芦起重机用于维修以上起重机。3.8.1夹钳起重机就成材与主梁的布置关系上分为坯料垂直主梁、坯料平行主梁、夹钳回转；就吊具与小车的连接方式上分刚性、挠性两种；就夹钳类型上分重力夹钳、电动夹钳、液压夹钳三种。重力夹钳的优点是自重轻，操作简单，可靠性高；缺点是效率低、有效工作空间小；电动平移夹钳的优点是效率高、有效工作空间大、具有夹梯形坯的能力；缺点是自重大、传动环节多，故障率较高。夹钳起重机由电气控制系统、小车、起重机运行机构、桥架、吊具等组成（见图17、18、19）。图17刚性夹钳起重机图18挠性夹钳起重机图19回转式夹钳起重机3.8.2电磁挂梁起重机就成材与主梁的布置关系分为挂梁垂直主梁、挂梁平行主梁、挂梁回转。如果厂房需要将铸坯下线与存放位置垂直布置时，可采用回转挂梁。电磁挂梁起重机由电气控制系统、小车、起重机运行机构、桥架、吊具等组成（见图20、21）。图20电磁挂梁起重机图21回转电磁挂梁起重机3.8.3电磁料耙起重机从吊具与小车的连接方式上分刚性、挠性两种，由电气控制系统、小车、起重机运行机构、桥架、吊具等组成（见图22、23）。电磁料耙起重机的吊具与小车采用刚性连接的优点：当起重机、小车起制动时（或运行）时，起重机的吊具及被吊物品晃动较小，该起重机适用于生产率较高及起重机大小车运行速度较快的场合。其缺点是起重机的自重较大、造价高、厂房高度要求较高，且对厂房的冲击较