大型高爐風(fēng)口更換機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)用

苗 豐

（北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司 北京100029）

1 前言

大型高爐是目前煉鐵行業(yè)常用的煉鐵系統(tǒng)，高爐的風(fēng)口是定期檢修的主要部位。其中風(fēng)口直吹管和風(fēng)口小套是經(jīng)常需要更換的部件，風(fēng)口直吹管長(zhǎng)3324mm，重量約1400kg，風(fēng)口小套雖然不長(zhǎng)但是重量卻有500kg之多。21世紀(jì)初以前，拆裝風(fēng)口直吹管和風(fēng)口小套都要靠人工來(lái)完成，而且現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，尤其是風(fēng)口小套的拆卸，需要8～10人才能把風(fēng)口小套從高爐上拆下來(lái)，而且花費(fèi)時(shí)間比較長(zhǎng)。因此高爐風(fēng)口操作作業(yè)急需用一種先進(jìn)設(shè)備代替人工勞動(dòng)，風(fēng)口更換機(jī)就是適應(yīng)時(shí)代需要而逐步發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)設(shè)備。

2 概述

風(fēng)口更換機(jī)是裝拆風(fēng)口直吹管和風(fēng)口小套的專用設(shè)備。風(fēng)口更換機(jī)中的叉車為操作平臺(tái)，打擊錘為裝拆工具，液壓缸為輔助動(dòng)力。打擊錘動(dòng)力源為壓縮空氣，液壓缸所用液壓油來(lái)自叉車本身液壓系統(tǒng)而不是由專門液壓站提供。高爐風(fēng)口平臺(tái)上的壓縮空氣管道接口很多，為風(fēng)口更換機(jī)的使用提供了便利條件。

3 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

風(fēng)口更換機(jī)主要由叉車、打擊錘、移動(dòng)架、一個(gè)大油缸、三個(gè)小油缸以及拉桿組成。它可以實(shí)現(xiàn)兩種功能：拆裝風(fēng)口直吹管和更換風(fēng)口小套。

叉車是風(fēng)口更換機(jī)的操作平臺(tái)，它的作用相當(dāng)于風(fēng)口上方的環(huán)形軌道以及軌道中的電動(dòng)葫蘆，但是它具有自己顯著的特點(diǎn)，那就是它可以人為地隨時(shí)隨意移動(dòng)。叉車選用林德產(chǎn)品，并且特殊訂貨以滿足風(fēng)口更換機(jī)的各個(gè)動(dòng)作。該叉車除了具備普通叉車的一切功能外，還增加了控制風(fēng)口更換機(jī)中三個(gè)油缸動(dòng)作的手柄。根據(jù)風(fēng)口直吹管和更換機(jī)的結(jié)構(gòu)，用特殊制作的車叉代替了普通的車叉。車叉對(duì)比如圖1所示。

圖1 貨叉對(duì)比示意圖

叉車本身就可以拆裝和更換風(fēng)口直吹管，只需要一個(gè)司機(jī)和一個(gè)指揮者就可以進(jìn)行操作，而且不需要其它附屬設(shè)備。以前拆裝和更換風(fēng)口直吹管需要五六個(gè)工人而且還需要電動(dòng)葫蘆、導(dǎo)鏈等器械，完成一個(gè)拆裝工序需要50min。用叉車拆裝則只需要10min就可以完成。兩者一比較就不難看出，用叉車拆裝風(fēng)口直吹管既省人力，又節(jié)約時(shí)間，效率提高了好幾倍。風(fēng)口更換機(jī)裝拆風(fēng)口直吹管如圖2所示。

圖2 風(fēng)口更換機(jī)裝拆風(fēng)口直吹管示意圖

風(fēng)口更換機(jī)另一個(gè)重要用途是更換風(fēng)口小套。打擊錘是風(fēng)口更換機(jī)的核心部件之一。目前打擊錘已在高爐開鐵口機(jī)中普遍使用。它的動(dòng)力來(lái)源于壓縮空氣，其穩(wěn)定性、可靠性特別高，優(yōu)于其它同類產(chǎn)品。用打擊錘來(lái)代替人工不是憑空想象出來(lái)的，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際考察和試驗(yàn)，用數(shù)據(jù)證明這是可行的。風(fēng)口更換機(jī)問世之前，從風(fēng)口往外拔風(fēng)口小套是依靠十個(gè)工人同時(shí)拉動(dòng)撞擊錘撞擊鉤住小套的拉桿，一般需要15min才能把小套打出來(lái)，如果碰上不好拆的風(fēng)口小套，則需要半小時(shí)甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。這種依靠人工打出風(fēng)口小套有本身缺陷，一是十個(gè)人用力不可能完全一致，二是沖擊頻率比較低，所以需要花費(fèi)的時(shí)間比較長(zhǎng)。打擊錘則沒有這種缺陷，它的沖擊功可達(dá)500J，沖擊頻率為1650次／min，所以它只需要幾分鐘就可以把小套從風(fēng)口里拆下來(lái)，收到事半功倍的效果。

由于高爐風(fēng)口平臺(tái)空間位置有限，要想使風(fēng)口更換機(jī)實(shí)現(xiàn)其功能而不與現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生干涉，還需要進(jìn)一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。風(fēng)口更換機(jī)中的移動(dòng)架和油缸是拆裝風(fēng)口小套的不可忽缺的部件。拉緊油缸的拉撥力用于協(xié)助打擊錘將口風(fēng)小套拆下，其拉撥力F＝15000kN。打擊錘安裝在折疊的移動(dòng)架上。移動(dòng)架為兩層，每層之間的能相對(duì)滑動(dòng)，其相對(duì)滑動(dòng)依靠油缸的行程來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一層滑動(dòng)距離為150mm，第二層滑動(dòng)距離為500mm，當(dāng)二層移動(dòng)架都縮回時(shí)，叉車加上打擊錘、打擊桿的總長(zhǎng)度能減少650mm，減少的長(zhǎng)度足夠叉車能把風(fēng)口小套從風(fēng)口里取出并且叉車與風(fēng)口平臺(tái)上的其它設(shè)備不發(fā)生干涉。另外為了使拉桿可靠的勾住小套端面，專門增設(shè)一小油缸使拉桿可以繞著鉸接點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。至此，風(fēng)口更換機(jī)的功能就實(shí)現(xiàn)了。風(fēng)口更換機(jī)裝拆風(fēng)口小套如圖3所示。

圖3 風(fēng)口更換機(jī)裝拆風(fēng)口小套示意圖

另外，風(fēng)口更換機(jī)的打擊錘的操作手柄也安裝在叉車司機(jī)室中，打擊錘所需的的氣動(dòng)三聯(lián)件安裝在叉車尾部，進(jìn)氣管口安裝了快速更換接頭。

4 使用效果

風(fēng)口更換機(jī)已相繼在寶鋼二號(hào)高爐、四號(hào)高爐和太鋼五號(hào)高爐、六號(hào)高爐投入使用，使用效果非常明顯。它不僅提高了高爐檢修效率，而且大大降低了一線工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為鋼廠節(jié)能增效增加了一個(gè)重重的砝碼，得到用戶的一致好評(píng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

風(fēng)口更換機(jī)在大型高爐使用效果良好，用風(fēng)口更換機(jī)代替人工操作已經(jīng)是鋼鐵行業(yè)的一大趨勢(shì)，只有好的品牌設(shè)備才會(huì)受到用戶的青睞。不久的將來(lái)，風(fēng)口更換機(jī)必將被鋼鐵行業(yè)廣泛地采用，憑借自身的性能優(yōu)勢(shì)在煉鐵系統(tǒng)占有一席之地。

［1］成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993.

［2］趙又紅.無(wú)閣型氣動(dòng)鑿巖機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究［D］.湘潭大學(xué)，2003.

［3］張玉成.氣動(dòng)鑿巖機(jī)參數(shù)計(jì)算［J］.鑿巖機(jī)機(jī)械氣動(dòng)工具，2000（2）：6－14.

［4］劉素霞.高爐風(fēng)口鑄造工藝改進(jìn)［J］.天津冶金，2000（6）.

［5］姜赤軍，劉恒權(quán).新型高爐風(fēng)口設(shè)計(jì)［J］.鞍鋼技術(shù)，2003（1）.