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1、精编 word 文档 178 高炉炉前揭盖机技术高炉炉前揭盖机技术张显超(宜昌燕狮科技开发有限责任公司)摘要我国高炉炼铁向大型化进展，大中型高炉普遍采 用蓄铁式铁沟，为了防止开口后铁水飞溅，对高炉增加了沟盖。针对这一市场需求，我公司供给三种构造形式的揭盖机来满足炼铁使用。通过对揭盖机的运动原理及构造形式进展分析和阐述，并对各型揭盖机进展仿真模拟，得出其轨迹，速度，加速度曲线。关键词炉前设备揭盖机平面多杆机构l 概况当前，随着国家钢铁产业振兴打算的实施，我国将限时淘汰能耗过高的小型高炉，整合资源进展大中型高炉改建、扩建、建，到达节能降耗、优化资源、高效利用的目的。对于小型高炉，开口后引起大量的铁
2、水、粉尘飞溅，大多实行吸风管吸出，但效果并不明显，常常发生烧伤事故，造成很大的安全隐患。对于大中型高炉，开口后产生的铁水、粉尘飞溅更为严峻， 一局部企业承受沟盖来防尘，效果比较明显，而目前还有很多的中型高炉并未承受沟盖，对于飞溅的粉尘敬而远之，同时造成工作环境比较恶劣，对于人体和设备保养都有肯定的危害。随着中大型高炉的建，增加沟盖的使用就显得尤为重要，目前沟盖的构造比较成熟，最大的问题就是怎么使用，对于沟盖的移动，目前的主流设备是使用揭盖机，也有用行车进展吊装移动的，但使用不太便利。对此，需要开发出各种构造的揭盖机以满足各钢厂不同的使用需求，目前对于沟盖的提升和移动主要使用平面多杆机构，现对三
3、种构造的揭盖机进展探讨。2YJDI16 型(吊挂平移式)见图 1由 YJDI16(吊挂式)炉前揭盖机示意图(图 1)，可建立平面机构运动简图(图 2)，在示意图中可看出其行走局部靠轨道支撑小车行走，由马达驱动，运行平稳。对于提升机构可看出当油缸 GF 伸长时，推动连杆 EC 运动，最终使挂板 ABC 旋转，完成钩住沟盖和提升沟盖的动作。A 点轨迹为一圆弧，当速度肯定时可显著降低其水平运动造成的沟盖摇摆，从而得到平稳的提升运动，其运动轨迹为 a-a1a2a3。该机构把油缸的推力转化为沟盖的提升力，油缸回程时沟盖下降，由于沟盖本身重力的存在，可看出该装置比较省力，最大限度发挥了油缸的特性。沟盖起吊
4、后移动的方向和远近取决于行走轨道的布置方向和长度，这种形式的揭盖机一般安装在风口平台下。对于基座非回转型的揭盖机构，如图 3、图 4。需要两个油缸进展沟盖的提升和移动，其运动步骤是分开的，首先由起吊油缸 FG 完成钩住沟盖和提升沟盖的动作，然后由位移油缸AB 完成沟盖的移动。在移动过程中高度有小范围变化，速度和加速度有肯定的变化，平稳性相对较差，对其进展仿真模拟可得出其轨迹，速度，加速度曲线3由图 5 可看出曲臂受位移油缸推动旋转，在运行到中点的时侯沟盖位置会升而，在中点前后位置沟盖的速度有一个变化，在中点时其上升速度是 0，将会造成沟盖的摇摆，但此点位于运动的中点，对运动的结果不会造成明显的
5、影响。其钩住沟盖的动作靠起吊油缸来实现，臂长较短，达不到省力的效果。该油缸行程较短，举升的高度有限，故时问比较短。有用于高度空间有限的中型高炉炉前使用，该机构具有构造形式比较简洁，运动快捷，占地范围小，整机重量小，可得到比较高的效费比，并无须在铁沟上方安装轨道等行走装置，沟盖移动的方向取决于揭盖机根底的方向，移动距离取决于连杆长度和油缸行程。4YJZIIl25 型(基座回转式) 见图 7对于回转折叠式构造的揭盖机，运动较为简单，在机架下面有回转支承，由马达带动可实现左右旋转，在主臂上还连接一小臂，由马达带动旋转，所以可以实现比较大范围的运动。同时该机同折叠式的一样拥有两个油缸，可完成举升和移动
6、的动作，同时由于有两个旋转驱动， 可实现沟盖停放位置的多样化。该机牢靠性较高，油缸马达等驱动装置均处于比较好的工作环境，可得到较高的寿命。由于该机与折叠式相比增加一曲臂，该曲臂可有效降低沟盖在平移时高度方向上的位置变化，可得到比较平稳的运动。同时该机的提升由油缸的推力得到，曲臂的增加使得比单纯折叠式的更加省力。但缺点是驱动比较多，造成制造本钱比较高。由图 7 可看出该机可在特定的出铁场同时对两铁口进展揭盖操作，其效费比可得到有效的提升，适用于铁口数量多的大高炉， 可有效节约场地空间。5 总结由于沟盖自身沉重(通常在 15-25 吨不等)，为保证平稳起吊和准确定位，通常都会在油缸和液压系统上设置
7、平衡回路和位置传感元件，并通过电液掌握削减机械调整环节，改善设备动态品质。随着炉前设备的进展，环保和节能已成为市场进展的主题，但环保是应当放在第一位的， 揭盖机是改善炉前工作环境的重要设备，本文介绍的三种形式的揭盖机均有各自的特点，可以敏捷的布置在各种不同的场合，举升力在 20 吨左右的揭盖机足以满足各种高炉的需求。参考文献1 彭学元高炉炉前移盖机的设计探讨钢铁技术，201*(4)192 龚道雄臂架摇摆式全回转高炉炉前移盖机的设计及臂架构造分析冶金设备， 201*(1)483 周传典高炉炼铁生产技术手册北京冶金工业出版社，201*扩展阅读 176 大高炉用大功率、多功能开口机大高炉用大功率、多
8、功能开口机张秀萍胡华平敖爱国王水文于君成(三峡工业设计争论院宝钢炼铁厂韶钢炼铁厂三峡工业设计争论院)摘要 CHY4000A 型全液压开口机开发与应用，解决了制约炉前技术进步的八个难题，推 动了我国炉前设备自动化水平，加快了国外技术工艺在我国高炉应用，在宝钢、武钢、韶钢取得了较好的成果。关键词高炉铁口开口机国产化应用1 概论进入 2l 世纪，我国高炉开头向大型化和特大型化方向进展，在高炉操作中，炉前设备面临着比较突出的问题，既现有国内各机型开口机功能与功率满足不了开铁口工艺要求，尤3其是 201*m 等级以上的高炉，冶炼强度高、铁口深，承受高强度无水炮泥，炮泥在铁口中烧结时间长，且变素很大，出铁
9、时间长，铁口稳定性较差，开铁口困难等等，集中反映以下八个问题I、开铁口时间长 1030min2、钻杆消耗大 35 根炉 3、铁口侵蚀快4、正点率较差 67；5、铁口合格率较差 51；6、泥炮的打泥量不稳；7、铁口维护量较大；8、开铁口退钻困难。从国外高炉炉前操作技术指标分析，大型化高炉尤其是特大型高炉考核指标为(1)单炉24h 无并行出铁；(2)单炉 24h 出铁次数为 6 次；(3)出铁见渣率为 100(4)铁口合格率为90以上；(5)正点率、铁口深度合格率达 90以上。由此可见要解决上述“八个问题”，完成“五项指标”，在努力提高铁口区域操作水平治理水平同时，除选择科学匹配的炮泥、钻头、钻杆
10、， 更主要的是对完成开口工艺的唯一设备开口机须有个严格要求。CHY4000A(国产化型号，下 同)全液压开口机在我国的争论、开发、使用、反响，集中反映了我国炉前设备技术又一重大 突破和创。通过宝钢、武钢、韶钢、太钢、本钢、马钢、天钢、唐钢近几年来在高炉现场的使用观看，统计计算得到以下公式2 开口机争论与国产化进展过程多年来，我公司(前称中南液压气动设计争论所)始终从事世界先进开铁口机的争论与开 发。1997 年，在全国炼铁生产工作会上，笔者首个提出“推举使用有轨式开铁口机”得到全国炼铁界普遍赞许，并快速在全国推广，大大降低了铁口的维护量，提高了高炉的寿命，同时使铁口的深度、角度、直线度、正点率
11、、出铁均匀性、放渣量都有了质的转变，被誉为我国炉前设备第一次革命。十几年来，我公司设计改造了适合中国炉况具有独立自主学问产权的电动、全气动、液气结合式、全液压等四大系列、十二种机型的开口机，被炼铁界誉为“世界的开口机，开口机的世界”。(1) 早在 80 年月末期，我国引进 DDS 公司第一代开口机用于湘钢3BF，型号为CHQl000(国外型号 HM754)，承受矮柱双轨式，在同一行走梁上并排挂两台开口机，一钻一捅，集冲钻为一体，泥炮开口机承受异边布置，当时在全国 1000m3 以下高炉广为使用，这种开口机构造简洁，维护便利，可通过尾部手动换向阀完成自动卸扦(见图 1)。(2) 90 年月初期，
12、DDS 公司其次代 CHQ201*(国外型号 HM755)型开口机在武钢 3BF 使用，泥炮、开口机承受同边布置，开口机在上，泥炮在下，承受冲钻分别式，此机图 1CHOl000 型气动开口机与 CHQl000 型相比，转速提高了 25，扭矩提高了 30，冲击功提高了 40，95 年11 月国产化后，在我国一大批 1000m3 左右高炉大为使用(见图 2)。图 2CH0201*型气动开口机(3) 98 年 12 月 26 日，DDS 公司第三代 CHQ201*L(国外型号 HM766开口机在昆钢6BF 使用，泥炮、开口机承受同边布置，泥炮在上，开口机在下，转臂为低柱斜座式，此构造稳定性强，离地面
13、空间小，便于设备检修，便于备件拆换。非工作状态下整个机架扒卧在地面。CHQ201*L 开口机与 CHQ201*相比，除外形构造上由较大变化外，还依据国外开口工艺增设一逆打装置(承受埋棒法时拔棒使用)，逆打额定冲击功为 190J，其旋转、振打与其次代CH0201*型一样，99 年 10 月我公司将其国产化，并快速在我国 1000m3 一 201*m3 高炉推广(见图 3)。(4) 上世纪，DDS 公司与 PW 公司重组，组建为 TMT 公司。本世纪初，该公司生产的HS573-GH 型全液压开口机，随着我国炉前设备的引入，先后在我国武钢 5BF、6BF、7BF、8BF，马钢区 1BF、2BF，韶钢
14、 6BF、7BF，太钢 3BF、5BF，本钢 6BF、7BF、8BF，宝钢lBF、2BF、3BF、4BF，鞍钢 1lBF、12BF，天钢 2BF，唐钢南区 1BF，天铁 5BF，首钢迁安 3BF，京唐钢 lBF、2BF 使用，这一技术的应用，对提高我国炉前设备自动化水平起到了乐观的推动作用，但也消灭诸多问题。比方蓄能器氮气泄露问题，蓄能器皮碗易破损问题， 旋转齿轮箱润滑问题，吹扫管尾部雾化水泄露对旋转齿轮浸湿问题，振打杆与钻杆连接处工作状态下外泄露水，以及价格昂贵、供货周期长、修理困难等问题。3CHY4000A 研发分析201*年 1 月我公司下属三峡工业设计争论院，组织专班成立工程组，走科研
15、与生产结合道路，用了近半年时间对该机使用现场进展观看、跟踪、了解，对泥炮、铁口、钻头、钻杆、开口机给进机构以及风压、水压、油压等故障点进展了反复争论、解剖、试验、分析，最终在201*年 10 月逐一解决了以上六个重点问题，并争论开发出具有自主学问产权的CHY4000A 型全液压开口机，改写了我国大高炉无大功率、多功能全液压开口机的历史。产生了较好的社会效益和经济效益，并快速在全国大高炉和特大高炉推广使用。这一技术的应用使我国炉前设备装备水平、操作水平、治理水平都将有一个大的提高(见图 4)。我公司研发的 CHY4000A型全液压开口机，主要针对 201*m3 以上高炉的炉前开铁口作业。它集旋转
16、、振打、逆打、吹扫为一体，钻杆、钻头、水雾化为一体，整机各部位构造紧凑，抑制了其它机型在加大冲击功，加大扭矩状况下易松动的问题。具有功率大、效率高、消耗低、故障少、带逆打、安全环保等特点，填补了国内空白。堪称我国炉前设备的其次次革命。(见表 1)4CHY4000A 功能及原理 41 旋转功能该机旋转动力来自一台液压马达，马达输出经齿轮减速后最终传给“振打杆”。如图 5 所示，“小齿轮”与马达矩形花键连接，“大齿轮”通过“花键套”与“振打杆”异形花键连接。作为输出动力的“大齿轮”，同时也是“振打杆”的后端支承，限制“振打杆”后退的极限位置。CHY4000A 型液压开口机旋转动力的额定扭矩为 33
17、0660Nm，较以往开口机增大了 25。较大的旋转动力有利于切削，在吹扫排屑的关心下，能顺当地在铁口前端翻开一条孔道，且无 论开口机是在钻进还是钻退的过程中，都始终保持通道的畅通。42 冲击功能没有冲击功能或冲击功率小的开口机，当钻到赤热的硬层或遇到夹铁夹渣时，无法连续工作。这时往往承受吹氧或捅钎等方法翻开出铁口孔道中剩下的硬层，这种方法不仅效率低，对铁口的破坏也格外严峻，而铁口是高炉最薄弱的地方，长此以往，必将对高炉寿命带来不利影响。冲击功能有利于裂开铁口深处的夹铁夹渣，削减铁口维护量，缩短开铁口时间。图 5如图 5 所示，正向冲击时，“振打杆”在后位。由于“活塞”向前冲击时其冲击功通过“振
18、打圈”、“钻杆接套”向铁口传递，“振打杆”不承受直接打击。所以 CHY4000A 型开口机的重要零件“振打杆”受到了很好的保护。“振打杆”的前端与“钻杆接套”螺纹连接。振打圈、振打杆轴肩均由滑动协作的“支承套”支承、导向。43 逆打功能CHY4000A 型开口机是国内外唯一具有逆打功能的液压开口机。在国外，逆打功能是用来拔出埋入出铁口的金属棒，其工作原理与正向冲击相像，只是冲击的方向相反。在国内逆打功能有利于快速拔出钻杆，缩短开口机后退时间，削减铁口对设备的热辐射影响，提高设备的使用寿命，降低主机及备件的损耗。如图 6 所示，逆向冲击时，“振打杆”在前位，“活塞”向后冲击，与“振打杆”左肩轴发
19、生碰撞，冲击功向铁口传递。正逆打的转换足通过操作小车向前或向后运动来实现的。此外，CHY4000A 的活塞动作方式不是差动，有效避开了差动前冲时前腔高压对冲击功的消减，从而向外释放更多冲击功。这一特点有效的保证了正向冲击和反向冲击的进展。44 雾化除尘常用的吹扫是通过安装在开口机尾部的吹扫空气入口，将压缩空气从开口机内部及钎杆中的孔道，输送到开铁口工作位置，去除切削过程中所产生的粉尘，以利于钻进过程的进展。然而这却成为造成炉前粉尘污染的主要缘由之一。雾化除尘就是针对吹扫过程中产生的粉尘烟尘污染而设计改进的。雾化功能是在钻削铁口过程中，将常温常压的水通过掌握系统，转变其压力与流量并雾化后，经开口
20、机水道流经钻杆钻头。旋转吹扫所产生的烟尘在雾化水的作用下转化成蒸发气体，从而降低了铁口的烟尘污染。钻进过程中产生的粉尘在雾化水的作用下分散成053mm 尘粒，烟尘污染降低了 735，粉尘污染降低了 61，有效掌握了铁口烟尘粉尘污染，改善了炉前工人的劳动环境。此外，针对以前雾化除尘开口机有漏水问题，CHY4000A 型开口机对此作出了改进。如图7 所示，以往的开口机吹扫管又细又长，水雾化入口在开口机前端。工作时雾化的水在吹扫空气的作用下，直达铁口除尘，但在非工作状态下，残留的水就可能顺着吹扫管和振打杆之间的间隙进入机体内部，侵蚀机内零件。而 CHY4000A 型开口机的吹扫管较短，便于加工和组装
21、。吹扫管与振打杆连接的地方加了两道密封圈，有效地隔离了吹扫雾化水，保护机内重要零件不 受侵蚀。45 水雾冷却水雾通过机体和钻杆钻头后，可以起到肯定的冷却效果，但是与以前带雾化除尘功能的开 口机不同的是，CHY4000A 型开口机的雾化水是从机体尾部进入，其对整个机体以及振打杆、钻杆、钻头都起到了较好的冷却效果(如表 2 所示)，对提高设备使用寿命起到了重要的作用。46 水雾降耗水雾的冷却效果不仅提高了设备的使用寿命，同时也大大降低了钻具等的消耗。水钢炼铁厂 3BF 自 201*年 9 月开头出铁，很快到达设计要求，实现预期目标。但炉前原使用的液压开口机钻具消耗太大，其水套平均 7 天更换一套，
22、钻头月均消耗 600 个，钻杆月均消耗 580 根，201*年 2 月 20 日，水钢炼铁厂与我公司达成共同改造研发低耗环保开口机协议，经过两个月设计、争论、消化吸取国外技术，在原根底上进展技术创，使之更适合中国国情，4 月 19 日成功应用于水钢 3BF，各项指标均到达设计要求。与原开口机相比有以下几点优势开口机转速提高一倍，在没有夹铁夹渣状况下，不使用冲击可直接翻开铁口，回转扭矩提高30，开口机综合效率明显提高。口由于钻削铁口时，削减了冲击使用频率，泥包的稳定性 加强，泥包破损率削减，确保铁口钻开率、正点率、出铁均匀率。开铁口时间缩短，由原开铁口 5-7min，削减到目前 l-2min。4
23、 由于开铁口时间短，避开开口机在高温下烘烤，削减主机的备件消耗。由于雾化的水流经振打杆(钎尾)，钻杆、钻头，到达冷却降温作用，使一根 钻杆、钻头屡次使用，降低了钻具的消耗。由于削减钻具更换次数，开口机空转(卸杆)次数削减，增加开口机的使用寿命。其主要数据如下开口机备件消耗下降30、钻杆消耗下降60、钻头消耗下降 30%、主机备件消耗下降 48、辅料消耗下降 26。5 国产应用比照随着我国高炉大型化地进展，对开口机的功能与功率要求也越来越高。从表 2 可以看出， CHY4000A 型液压开口机与国内大型液压开口机相比，转速和冲击功均有重大突破，更为重要的它增殴一逆打装置，开口机的综合效率明显提高
24、，钻头钻杆的消耗明显降低。开铁口时间大大缩短，削减铁口对开口机的热辐射，延长了开口机的使用寿命。此外，CHY4000A 型开口机中心高较小，仅为 160mm，总高也只有 320mm，这就避开了开口机与铁沟的干扰，使整个开口机总成构造更紧凑，占用空间小。目前该机型已经在宝钢、太钢、本钢等得到应用，效果好，性能稳定，由表 3 可以看出，CHY4000A 型全液压开口机的各项性能指标均能到达进口开口机的设计值，满足炉前生产设计要求，可以替代进口开口机进展炉前开铁口作业，同时也解决了进口开口机备件选购困难、供货周期长目价格昂贵等冲突。6 结语从以上综述分析，进口 HS573-GH 开口机在我国高炉地应
25、用，缩短了我国与兴旺国家炉前技术差距，使我国炉前技术进入了一深度，短短的 3 年时间里，我国已有一大批钢铁企业(201*M3 以上 86 座高炉)使用正预备使用这一技术工艺，CHY4000A 型全液压开口机(国产型号)的开发与应用，解决了制约我国炉前技术诸多问题，它集大功率、高效能、低消 耗，系统水冷风冷等，具有目前国内其它开口机所无法替代的功能和特点。可以推测，随着高炉大型化地进展这一技术将被快速推广与应用。参考文献1中国冶金设备总公司编著现代大型高炉设备及制造技术，冶金工业出版社2朱中华，吴文勇等低耗环保开口机研发与水钢应用，炼铁，201*(5)383郑文玉，刘明祥等高炉铁 13 操作与维护，炼铁，201*(5)434藏中海，王丁子等世界各国开 I3 机分析，炼铁，201*(5)215袁方，聂长果低耗稳定型炮泥在马钢 2 号高炉应用， 201*(5)47友情提示本文中关于178 高炉炉前揭盖机技术给出的范例仅供您参考拓展思维使用，178 高炉炉前揭盖机技术该篇文章建议您自主创作。