高爐移蓋機(jī)設(shè)備穩(wěn)定性優(yōu)化及改造

索學(xué)坤　寧小鋒　原兵燕

摘 要：安鋼4 747 m3大型高爐爐前系統(tǒng)有四套移蓋機(jī)設(shè)備，運(yùn)行使用頻繁、環(huán)境惡劣，該系統(tǒng)運(yùn)行過程中主溝蓋經(jīng)常出現(xiàn)卡阻、晃動(dòng)等問題。通過對(duì)移蓋機(jī)設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)改造，運(yùn)行過程中的平衡性、穩(wěn)定性得到了很大提升。

關(guān)鍵詞：高爐；移蓋機(jī)；穩(wěn)定裝置

STABILITY OPTIMIZATION AND TRANSFORMATION OF COVER MACHINE FOR BLAST FURNACE

Suo Xuekun? ? Ning Xiaofeng? ? Yuan Bingyan

（Anyang Iron & Steel Co. ， Ltd.? ? Anyang? ? 455004，China）

Abstract：There are four sets of cover machine in Angang 4 747 m3 large blast furnace. The operation is frequently used and the environment is harsh，During operation， the cover machine often appears problems such as blockage and shaking. Through the system transformation of the? cover machine equipment. The balance and stability of the operation have been greatly improved.

Key words：blast furnace；cover machine；stabilizing device

0? ? 引? ? 言

國(guó)內(nèi)大型高爐，出鐵場(chǎng)屬設(shè)備事故多發(fā)及環(huán)保治理困難的環(huán)節(jié)，特別是出鐵口、渣鐵溝附近，溫度高環(huán)境惡劣，空間受限制等多種因素，鐵水溝上方通常設(shè)置重型主溝蓋及除塵設(shè)施，確保爐前區(qū)域環(huán)保達(dá)標(biāo)，設(shè)備穩(wěn)定及操作人員的人身安全。煉鐵廠目前運(yùn)行三座高爐，一座4 000 m3級(jí)高爐、兩座2 000 m3級(jí)高爐，3號(hào)高爐有效容積4 747 m3，屬特大型高爐，為防止鐵水噴濺對(duì)高爐爐前設(shè)備的損壞，同時(shí)遮蓋爐前煙氣，保護(hù)爐前操作環(huán)境，3號(hào)高爐設(shè)有主溝蓋，并配置用來移動(dòng)主溝蓋的專用設(shè)備移蓋機(jī)，實(shí)現(xiàn)在出鐵過程中主溝封閉，防鐵水噴濺，減少煙塵污染等效果。

1? ? 設(shè)備結(jié)構(gòu)原理及問題分析

1.1? ? 整體布置及工作原理

3號(hào)高爐出鐵場(chǎng)共有四個(gè)出鐵口，每一個(gè)出鐵口配備一臺(tái)懸掛式全液壓移蓋機(jī)，C1出鐵場(chǎng)配備1號(hào)、2號(hào)移蓋機(jī)，C2出鐵場(chǎng)配備3號(hào)、4號(hào)移蓋機(jī)，1號(hào)、3號(hào)移蓋機(jī)相同，2號(hào)、4號(hào)移蓋機(jī)相同。

高爐共有兩個(gè)爐前液壓站。移蓋機(jī)的液壓站與泥炮和開鐵口機(jī)共用，四個(gè)操作臺(tái)分別布置在兩個(gè)操作室內(nèi)，每臺(tái)移蓋機(jī)和泥炮、開口機(jī)公用一套操作臺(tái)。

當(dāng)高爐鐵口需要出鐵時(shí)，開口機(jī)將鐵口打開后退回待機(jī)位置，此時(shí)啟動(dòng)移蓋機(jī)將鐵溝蓋從待機(jī)位置吊起運(yùn)行至鐵水主溝上方將其蓋上防塵、防噴濺。當(dāng)鐵口鐵水出完一個(gè)周期后需要堵住高爐鐵口時(shí)，啟動(dòng)移蓋機(jī)運(yùn)行至主溝蓋上方吊起主溝蓋移動(dòng)到待機(jī)位置，讓出鐵水溝通道以便泥炮運(yùn)行。

3號(hào)高爐使用的移蓋機(jī)設(shè)備屬于懸掛平移式，主要由行走機(jī)構(gòu)、行走液壓缸、提升機(jī)構(gòu)、提升液壓缸、液壓膠管、機(jī)架組成（見圖1）。移蓋機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

工作原理：提升機(jī)構(gòu)是由提升油缸、轉(zhuǎn)臂、連桿、吊臂組成；提升油缸推動(dòng)轉(zhuǎn)臂，由連桿將推力傳至吊臂上，吊臂將鐵水溝蓋向上提升。走行機(jī)構(gòu)由水平液壓油缸、油缸支座、活塞桿支座組成；水平液壓油缸活塞桿前端固定在牽引支座上，缸體中部固定在大車架油缸支座上，通過液壓缸的運(yùn)行使大車移動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)鐵水溝蓋移動(dòng)至預(yù)定位置。當(dāng)高爐鐵口需要出鐵時(shí)，開口機(jī)將鐵口打開后退回待機(jī)位置，此時(shí)啟動(dòng)移蓋機(jī)將鐵溝蓋從待機(jī)位置吊起運(yùn)行至鐵水主溝上方將其蓋上以便防塵、防噴濺。當(dāng)鐵口鐵水出完一個(gè)周期后需要堵住高爐鐵口時(shí)，啟動(dòng)移蓋機(jī)運(yùn)行至主溝蓋上方吊起主溝蓋移動(dòng)到待機(jī)位置，讓出鐵水溝通道以便泥炮運(yùn)行。四個(gè)鐵口按出鐵順序重復(fù)上述機(jī)械動(dòng)作。

1.2? ? 系統(tǒng)運(yùn)行中存在的問題

高爐出鐵場(chǎng)移蓋機(jī)提升鉤101和主溝蓋提升桿201為圓形孔-軸結(jié)構(gòu)（見圖2），主溝蓋（200）在提升、平移時(shí)，由于慣性原因經(jīng)常造成晃動(dòng)，主溝蓋重量重約20t，負(fù)載較大，產(chǎn)生的晃動(dòng)、碰撞對(duì)移蓋機(jī)液壓缸和鋼結(jié)構(gòu)造成較大沖擊力，頻繁及長(zhǎng)時(shí)間的沖擊導(dǎo)致液壓缸損壞、運(yùn)行機(jī)構(gòu)變形，主溝蓋也因晃動(dòng)、碰撞出現(xiàn)耐火料松潰、脫落、鋼結(jié)構(gòu)變形等，造成備件及消耗量增加?；蝿?dòng)過大時(shí)甚至發(fā)生主溝蓋與爐體發(fā)生碰撞，造成高爐生產(chǎn)安全事故，存在極大的安全隱患。

2? ? 部件的選用及改造方案

通過對(duì)整個(gè)設(shè)備運(yùn)行軌跡進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)生晃動(dòng)及卡阻的原因是移蓋機(jī)提鉤與主溝蓋在提升及平移中，由于受力及連接部位的接觸面積小，而且提升及平移產(chǎn)生失衡狀態(tài)時(shí)無法及時(shí)消除，造成晃動(dòng)及卡阻的出現(xiàn)，針對(duì)以上問題，最終設(shè)計(jì)出移蓋機(jī)防晃裝置。

在移蓋機(jī)基體上增設(shè)左右對(duì)稱的四處防晃裝置組成（見圖3、圖4、圖5）。防晃裝置在前后部分除限位桿長(zhǎng)度不同外，其他部位結(jié)構(gòu)相同，其組成部分為：安裝座301，螺母302，調(diào)整墊片303，碟簧墊片304，碟簧305，限位桿306。

安裝時(shí)，在限位桿306上依次穿上碟簧墊片304、碟簧305、碟簧墊片304，讓后將限位桿306穿入安裝座301上相應(yīng)的安裝孔內(nèi)，然后穿入調(diào)整墊片303，使用兩個(gè)螺母302進(jìn)行鎖緊。將限位桿306的底部與溝蓋200端面貼合，使用調(diào)整墊片303調(diào)整螺母302安裝，碟簧預(yù)緊10%。

通過設(shè)置的四處防晃裝置300，四個(gè)限位桿306底面形成一個(gè)平面，此平面與溝蓋200上平面貼合，對(duì)溝蓋200形成約束。當(dāng)移蓋機(jī)100向左啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，溝蓋200由于慣性，有以提升桿201為中心向右上擺動(dòng)的趨勢(shì)，此時(shí)移蓋機(jī)100右側(cè)兩處防晃裝置300受力，阻止溝蓋200晃動(dòng)。同理，當(dāng)移蓋機(jī)100向左運(yùn)動(dòng)停止或向右啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，左側(cè)防晃裝置300受力，阻止溝蓋200晃動(dòng)。為避免剛性連接導(dǎo)致慣性力通過限位桿306傳遞到移蓋機(jī)100造成移蓋機(jī)100跳動(dòng)，本方案在限位桿306處設(shè)置碟簧305進(jìn)行緩沖，吸收溝蓋200晃動(dòng)的能量，從而實(shí)現(xiàn)移蓋機(jī)100和溝蓋200平穩(wěn)運(yùn)行。

3? ? 應(yīng)用效果

經(jīng)過改造，設(shè)備性能大幅提高，有效解決了移蓋機(jī)晃動(dòng)、卡阻、設(shè)備磨損嚴(yán)重、設(shè)備故障率偏高等問題，消除了設(shè)備隱患，提高設(shè)備、備件使用壽命，減少了檢修次數(shù)和設(shè)備維修費(fèi)用，減少了檢修次數(shù)和設(shè)備維修費(fèi)用，設(shè)備作業(yè)率提高了10%以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3.1? ? 備件成本節(jié)約效益

移蓋機(jī)所使用的提升液壓缸單價(jià)7 700元，行走液壓缸單價(jià)16 000元。未增加防晃裝置時(shí)，液壓缸平均使用壽命在0.5年。增加后使用壽命增加至1年。3號(hào)高爐共四套移蓋機(jī)，一年液壓缸備件消耗節(jié)約資金47 400元。

3.2? ? 維修費(fèi)用及其他

主溝蓋在未安裝防晃裝置前，晃動(dòng)、碰撞導(dǎo)致主溝蓋耐火料松潰、脫落，使用壽命在20天。改造完成后，有效防止了主溝蓋上的耐火料因碰撞導(dǎo)致的松潰、脫落，使用壽命延長(zhǎng)至40～45天，較前期壽命增加一倍，主溝蓋的維修成本在5萬元，壽命延長(zhǎng)，全年節(jié)約費(fèi)用150余萬元。

主溝蓋上懸掛軸和移蓋機(jī)提鉤也因?yàn)楦脑煨Ч己檬褂眠^程中磨損量減少，由每月更換一次延長(zhǎng)至每三個(gè)月更換一次。在消除生產(chǎn)安全隱患降低備件消耗的同時(shí)維檢工作量也大幅度減少。

4? ? 結(jié)束語

利用現(xiàn)有條件，通過分析、研究、改進(jìn)，在原有系統(tǒng)設(shè)備各方面參數(shù)不變的情況下，對(duì)移蓋機(jī)設(shè)備進(jìn)行完善改造，極大程度上提高了高爐移蓋機(jī)設(shè)備運(yùn)行的可靠性及運(yùn)行效率，避免了環(huán)境造成污染的同時(shí)也為高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。實(shí)踐證明，以上技術(shù)設(shè)備及工藝方面改造的應(yīng)用，在技術(shù)、安全、操作等方面切實(shí)可行，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，同時(shí)也產(chǎn)生了良好的社會(huì)效應(yīng)。

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