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滑觸線高爐布料器的研究與設(shè)計

日期:2025-04-19 13:42
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摘要: 摘要主要介紹中冶南方在高爐布料器領(lǐng)域的*新研究成果,首先對現(xiàn)有布料器的傳動原理進行了分析,其次對滑觸線布料器的機械傳動原理、組成、功能及技術(shù)特點等進行了分析。
    摘要主要介紹中冶南方在高爐布料器領(lǐng)域的*新研究成果,首先對現(xiàn)有布料器的傳動原理進行了分析,其次對滑觸線布料器的機械傳動原理、組成、功能及技術(shù)特點等進行了分析。
    高爐布料器里高爐煉鐵領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備。其功能是能夠按照工藝要求實現(xiàn)爐料的均勻布料。盧森堡PW公司的行星差動齒輪布料器自20世紀70年代開始應用以來,以其獨特的優(yōu)勢和可靠性占據(jù)了絕對的市場,但其缺點也日益暴露出來,例如質(zhì)量大、傳動原理復雜、傳動效率低以及價格昂貴等,因此國內(nèi)外對布料器開展了大量的研究,中冶南方工程技術(shù)有限公司(以下簡稱中冶南方)自2007年就組織專門研發(fā)人員對高爐爐頂布料器開展研究,于2009研發(fā)出中冶南方**代新型布料器—HG布料器,并于2011年成功制造出樣機,在HG布料器的基礎(chǔ)上,又開展了新型布料器的研發(fā)工作,本文主要介紹中冶南方在高爐布料器領(lǐng)域的*新研究成果。
1高爐布料器傳動原理的分類
    絕大部分布料器的布料功能是通過溜槽繞布料器中心線的旋轉(zhuǎn)及繞溜槽懸掛鉸點的傾動等實現(xiàn)的。
    在對布料器的傳動原理進行分類時,將溜槽隨筒體的旋轉(zhuǎn)運動理解為溜槽的公轉(zhuǎn),溜槽的繞鉸點的傾動運動理解為其自轉(zhuǎn),以中冶南方HG布料器例溜槽的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)如圖1所示。溜槽的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)需要兩個動力源,現(xiàn)行的方案中自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的動力源均固定,因此,當溜槽既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)時,由于溜槽自轉(zhuǎn)動力源的實力點的不斷變化,必須引入一定的結(jié)構(gòu)機構(gòu)來實現(xiàn)溜槽自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的解稠,按照解稠方式的不同,布料器的傳動原理大致分類以下幾類:
    **類為采用行星齒輪機構(gòu)解稠,這類布料器包括PW的行星差動布料器,以及中冶賽迪公司的三環(huán)差動布料器,其基本原理都是通過復雜的行星差動輪系結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)溜槽自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)(傾動運動與旋轉(zhuǎn)運動)的解稠,這類布料器輪系結(jié)構(gòu)復雜,齒輪的制造精度要求高,傳動效率低,因此其缺點也日益顯現(xiàn)。
    **類為國內(nèi)以僧全松為代表開始研究的布料器,包括采用鋼絲繩傳動的55型無鐘爐頂布料器、液壓傳動的BG型無鐘爐頂布料器、雙反相減速機曲柄滑塊式布料器以及齒輪齒條傳動布料器等。此外還包括中冶南方的HG布料器。這些布料器都有一個共同特點,溜槽的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)采用兩套獨立的傳動系統(tǒng),但都會引入下部回轉(zhuǎn)支承,且包括兩條運動鏈,**條運動鏈是溜槽的水平旋轉(zhuǎn)運動鏈,**條是溜槽的垂直傾動運動鏈,兩種運動在下回轉(zhuǎn)支撐上匯合,一般**條運動鏈都采用齒輪機構(gòu)來實現(xiàn),這些布料器主要區(qū)別是在**條運動鏈上。如采用鋼絲繩、油缸、齒輪齒條及螺旋大齒圈。本類型布料器是通過下回轉(zhuǎn)支承來實現(xiàn)溜槽傾動運動與旋轉(zhuǎn)運動的解藕。
    第三類是奧鋼聯(lián)的萬向節(jié)布料器及中冶南方的雙向擺動布料器,該類型布料器都是利用萬向節(jié)原理(非自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)原理)將爐料布置到平面內(nèi)的任一點,但是由于傾動角度小等缺點,至今也沒有推廣。
    第四類是中冶南方*新研發(fā)的滑觸線布料器。該布料器將傾動電機安置于旋轉(zhuǎn)筒體上,因此溜槽的自轉(zhuǎn)是通過公轉(zhuǎn)上的設(shè)備來實現(xiàn)的,溜槽的自轉(zhuǎn)動力源與實力點始終相對固定,因此其自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)無稠合,所以也無需解稠,在原理上是*簡單的。
2滑觸線式布料器的設(shè)計及技術(shù)特點
2.1滑觸線式布料器的傳動原理及結(jié)構(gòu)
    滑觸線式布料器的機械原理圖如圖2所示,傾動電機布置與旋轉(zhuǎn)圓筒上,該方案中溜槽的旋轉(zhuǎn)和傾動完全獨立,無需解稠?;|線布料器三維模型如圖3所示,具體傳動原理如下。
2.1.1溜槽旋轉(zhuǎn)運動的實現(xiàn)
    布料器的溜槽懸掛于旋轉(zhuǎn)圓筒的下端,旋轉(zhuǎn)電機安裝于布料器殼體上,輸出端的旋轉(zhuǎn)小齒輪與上部回轉(zhuǎn)支承外圈嚙合,上部回轉(zhuǎn)支承外圈與旋轉(zhuǎn)圓筒固定,內(nèi)圈固定在布料器殼體上,旋轉(zhuǎn)電機通過驅(qū)動上部回轉(zhuǎn)支承而使得旋轉(zhuǎn)圓筒旋轉(zhuǎn),從而實現(xiàn)溜槽的旋轉(zhuǎn)。
2.1.2溜槽傾動運動的實現(xiàn)傾動電機固定于旋轉(zhuǎn)筒體上,隨筒體一起旋轉(zhuǎn),通過滑觸線供電,在旋轉(zhuǎn)圓筒的下部沿布料器中心線方向鏡像分布兩組蝸輪蝸桿機構(gòu),旋向相反,在旋轉(zhuǎn)圓筒上同時還固定有下部回轉(zhuǎn)支承,其內(nèi)圈與旋轉(zhuǎn)圓筒固定,外圈為齒輪,傾動電機輸出端的傾動小齒輪與下部回轉(zhuǎn)支承的外圈嚙合,下部回轉(zhuǎn)支承的外圈同時與蝸桿軸端部小齒輪嚙合。傾動電機通過驅(qū)動傾動小齒輪而驅(qū)動下部回轉(zhuǎn)支承的外圈相對于內(nèi)圈的旋轉(zhuǎn),從而驅(qū)動蝸輪蝸桿機構(gòu),*終實現(xiàn)溜槽的傾動。
2.2系統(tǒng)的技術(shù)特點
2.2.1水冷技術(shù)
    滑觸線布料器充分利用滑觸線提供的電能,在布料器內(nèi)部引入潛水泵將冷卻水進行加壓后對布料器及傾動電機進行冷卻。旋轉(zhuǎn)體內(nèi)進水口的水經(jīng)過均勻腔后,能較均勻的流入到上水槽,潛水泵從上水槽中取水進行加壓,實現(xiàn)對布料器的加壓冷卻,才外系統(tǒng)還可根據(jù)冷卻法,相對于傳動的開式水冷而言,
冷卻效果更好。
2.2.2煤氣密封技術(shù)
    為實現(xiàn)對高爐煤氣的密封,滑觸線布料器在下水槽的上方還設(shè)有一個密封槽,槽體內(nèi)放置密封油,密封槽、密封介質(zhì)及密封隔板等組成一個密封系統(tǒng)對高爐煤氣及下水槽中的水蒸氣進行密封,其密封隔板上在合適高度設(shè)置有若干氮氣管,每個氮氣管出口設(shè)有管口蓋鉸接于氮氣管上,正常狀態(tài)時,氮氣通過氮氣管進入高爐內(nèi),軟帶處于自然懸掛狀態(tài),當爐內(nèi)壓力高于布料器內(nèi)部壓力時,軟帶、浮漂、密封件根據(jù)爐內(nèi)煤氣壓力情況自動形成旋轉(zhuǎn)端面密封系統(tǒng),壓力檢測裝置檢測到爐內(nèi)壓力高于布料器內(nèi)部壓力時,可自動提升供氮壓力,形成新的正常狀態(tài)。該系統(tǒng)能夠形成對高爐煤氣及水蒸氣良好的阻隔及密封作用。
2.2.3智能監(jiān)測技術(shù)
    滑觸線布料器充分利用了滑觸線提供的電能,通過引入視頻監(jiān)控、智能檢測及智能潤滑等先進設(shè)備對布料器的運行情況進行綜合的智能監(jiān)測。其視頻監(jiān)控模塊能夠?qū)Σ剂掀鲀?nèi)部設(shè)備的運行情況進行實時視頻監(jiān)控;其智能檢測模塊能夠提供環(huán)境溫度信息以作為水冷系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)水量的依據(jù),并實時反映關(guān)鍵零部件的疲勞情況及剩余壽命,預防事故發(fā)生;其智能潤滑模塊能夠?qū)崿F(xiàn)潤滑系統(tǒng)的按需潤滑。
    綜上,滑觸線布料器具有以下優(yōu)點:
    1)溜槽的旋轉(zhuǎn)和傾動無藕合,彼此完全獨立,因此其控制非常簡單;
    2)用電機單獨驅(qū)動溜槽傾動,使得整個布料器的結(jié)構(gòu)也非常簡單;
    3)機械結(jié)構(gòu)簡單,因此重量更輕,成本也更低;
    4)采用基于潛水泵的半閉式高壓水冷方式,布料器的冷卻性能更好;
    5)采用雙槽密封系統(tǒng),對高爐煤氣的阻隔性更好;
    6)引入智能監(jiān)測系統(tǒng),使得布料器的可控性和可操作性更強。
3結(jié)論
    滑觸線布料器式在總結(jié)和分析各類型布料器優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,應用當代先進的技術(shù)和設(shè)備而得出的全新的傳動方案,并充分利用將傾動電機引入布料器內(nèi)部所提供的電能,引入了電動潛水泵、視頻監(jiān)控設(shè)備、智能檢測設(shè)備等先進設(shè)備,實現(xiàn)了布料器的高壓水冷、智能監(jiān)控、智能檢測等,大大提高了布料器的安全性、可靠性及可控性,而且其質(zhì)量輕,制造精度要求低,因此其優(yōu)勢十分明顯。









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