孟 勇

（河北鋼鐵集團唐山分公司 河北 阜城 053700）

基于新技術(shù)理念的高爐開鐵口機的應(yīng)用與研究

孟 勇

（河北鋼鐵集團唐山分公司 河北 阜城 053700）

本論文論述了開鐵口機在煉鐵廠的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。設(shè)計中詳細地計算了開鐵口機的工藝設(shè)備參數(shù)及空間布置。為提高開鐵口機生產(chǎn)率和使用壽命，在設(shè)計中采用了一些新技術(shù)、新工藝。設(shè)計中選用新型鑿巖機及水霧化動力裝置，多路旋轉(zhuǎn)接頭等先進技術(shù)。本設(shè)計為大高爐開口提高生產(chǎn)率，快捷高效，安全，準確準時出鐵提供了可靠保證。

開鐵口機；新型鑿巖機及水霧化動力裝置；多路旋轉(zhuǎn)接頭

1 概述

開鐵口機，是煉鐵廠的一種常用設(shè)備，其功能是用來打開高爐鐵口，實現(xiàn)現(xiàn)代化高爐冶煉。

1.1 組成部分

開鐵口機結(jié)構(gòu)主要由回轉(zhuǎn)部分和鉆進部分等組成。鉆進部分主要由推進和沖鉆部分組成，回轉(zhuǎn)部分將其由停放位置送到工作位置，打開鐵口后，再迅速將其送回至停放位置。開鐵口機的可靠性和使用性能直接關(guān)系到高爐煉鐵的生產(chǎn)效率。

1.2 分類

現(xiàn)今，國內(nèi)外應(yīng)用于高爐的開鐵口機類型較多，可謂五花八門。從傳動形式上可分為電動開鐵口機、氣動開鐵口機、氣液復(fù)合傳動開鐵口機等；從安裝方式上可分為懸掛式開鐵口機、落地式開鐵口機。落地式氣動、液壓復(fù)合傳動的開鐵口機在全國大、中、小高爐上應(yīng)用最多，其次是懸掛式全氣動型式和落地式全液壓型式。這幾種典型的開鐵口機的共同結(jié)構(gòu)特點是都具有導(dǎo)向軌梁和送進機構(gòu)，鉆機沿著一定角度的傾斜軌道行進，開出的鐵口孔道是和這個角度相同的圓孔，鉆機都具有沖打功能。

1.3 應(yīng)用領(lǐng)域

開鐵口機被廣泛用于工業(yè)、鋼鐵、冶金等行業(yè)。

2 開鐵口機鑿巖機的研究

經(jīng)過國產(chǎn)及進口開鐵口機用鑿巖機的了解對比，選定宜昌市燕獅科技有限公司制造的CHY4000A型鑿巖機，該鑿巖機經(jīng)過國內(nèi)寶鋼、首鋼、天鋼等大中型高爐使用完全可替代德國TMT進口鑿巖機，價格僅是進口價格的五分之一。

CHY4000A型鑿巖機功能及原理。

2.1 旋轉(zhuǎn)功能

該機旋轉(zhuǎn)動力來自一臺液壓馬達，馬達輸出經(jīng)齒輪減速后最終傳遞給“振打桿”。如圖1所示，小齒輪與馬達矩形花鍵連接，大齒輪通過花鍵套與振打桿異形花鍵連接，作為輸出動力的大齒輪，同時也是振打桿的后端支撐，限制振打桿后退極限位置。該機較大的旋轉(zhuǎn)動力有利于切削，在吹掃排屑輔助下，能順利地在鐵口前端打開一條孔道，且無論開鐵口機是鉆進還是鉆退過程中，都始終保持通道暢通。

圖1 CHY4000A結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 沖擊功能

如圖1所示，正向沖擊時，振打桿在后位。由于“活塞”向前沖擊時其沖擊功通過振打圈鉆桿接套向鐵口傳遞，振打桿不能承受直接打擊。因此，開鐵口機的重要零件振打桿受到了很好的保護。振打桿的前端與鉆桿接套螺紋連接。振打圈、振打桿軸肩均由滑動配合的“支承套”支撐、導(dǎo)向。

2.3 霧化除塵

霧化除塵是用于降低爐前粉塵、煙塵污染的。鉆進過程中產(chǎn)生的粉塵在霧化水的作用下凝結(jié)成0.5～3mm塵粒，煙塵污染降低73.5%，粉塵污染降低61%，有效控制鐵口煙塵、粉塵污染，改善爐前工人的勞動環(huán)境。此外，針對以前霧化開鐵口機漏水嚴重等問題，對CHY4000A型鑿巖機作出改進。以往的開鐵口機吹掃管又細又長，水霧化入口在鑿巖機前端。工作時霧化的水在吹掃空氣的作用下，直達鐵口除塵，但在非工作狀態(tài)下，殘留的水就可能順著吹掃管與振打桿之間的間隙進入機體內(nèi)部，侵蝕機內(nèi)零部件。而CHY4000A型鑿巖機的吹掃管較短，便于加工和組裝。吹掃管與振打桿連接的地方加了兩道密封圈，有效的隔離了吹掃霧化水，保護機內(nèi)重要零件不受侵蝕。再者，CHY4000A型鑿巖機的霧化水是從機體尾部進入的，對整個機體以及振打桿、鉆桿、鉆頭起到了較好的冷卻效果，對提高設(shè)備使用壽命起到了重要作用。

2.4 背景技術(shù)

開鐵口機是高爐爐前用于打開鐵口的設(shè)備。隨著煉鐵工藝的發(fā)展,高爐鐵口趨向深度更深，炮泥更硬，熱量更大的方向發(fā)展。爐前開鐵口時采用霧化水吹掃可以壓制粉塵，冷卻釬具，降低消耗，從而保護鐵口，延長高爐壽命。

目前國內(nèi)開鐵口機水霧化吹掃使用的是低壓工業(yè)水，氣壓提高時水流無法實現(xiàn)霧化,吹掃不暢，效率低下,釬具壽命短；操作人員全憑經(jīng)驗操作，效果不穩(wěn)定，存在鐵口灌水的危險。

3 開鐵口機用多通路旋轉(zhuǎn)接頭的研究

目前高爐開鐵口機普遍采用液壓鑿巖機，它具有相對體積小，重量輕，容易實現(xiàn)控制，沖擊功大，扭矩大，易于實現(xiàn)過載保護的特點，因此在高爐開鐵口機中廣泛應(yīng)用。由于在開鐵口過程中鑿巖機隨鉆進的過程而相應(yīng)移動，向鑿巖機輸送動力介質(zhì)的管路成為難點與薄弱環(huán)節(jié)。唐鋼煉鐵廠高爐2007年底投產(chǎn)后，短時間內(nèi)油管多次燒毀，造成事故，后經(jīng)采取隔熱措施后，開鐵口機油管壽命也只有兩個月，拖鏈裝置最常壽命只能使用半年；

解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：

高爐開鐵口機用多通路旋轉(zhuǎn)接頭，每套連桿接頭的貫穿在移動端鉸接頭、中間鉸接頭、固定端鉸接頭和連接鋼管內(nèi)的油管通路為2～4路。移動端鉸接頭、中間鉸接頭、固定端鉸接頭為相同的接頭結(jié)構(gòu)，接頭由空心軸，回轉(zhuǎn)套、蓋板組成，空心軸體空腔與連接鋼管相連接，回轉(zhuǎn)套套裝在空心軸外周上，回轉(zhuǎn)套與空心軸外周之間為雙軸承相連接，回轉(zhuǎn)套與空心軸外周之間還有密封圈和擋圈。固定端鉸接頭與開鐵口機機架通過鼓形橡膠彈簧固定。

本實用新型由兩套相同結(jié)構(gòu)的連桿接頭組成，每套連桿接頭內(nèi)有2～4油管通路，共計可達到4～8個油管通路，滿足了鑿巖機對多通路的要求，本實用新型在耐高溫性能，對突發(fā)的鐵水噴濺適應(yīng)性以及長壽命等方面，都取得了良好的使用效果，而且平時除了對軸承的定期潤滑外，其他是免維護的，這大大改善了開鐵口機油管被燒壞以及頻繁漏油的狀況，避免了開鐵口機因損壞不能開口的事故，降低了工人的勞動強度。

附圖說明圖：圖2是本實用新型一套連桿接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型一個鉸接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2所示，新型的高爐開鐵口機用多通路旋轉(zhuǎn)接頭由兩套完全相同的連桿組成，每個連桿內(nèi)部均為二通路至四通路，全套合在一起為四通路至八通路。單套連桿機構(gòu)由移動端鉸接頭1、中間鉸接頭2、固定端鉸接頭3、鋼管4組成。固定端鉸接頭3固定于開鐵口機機架上。移動端鉸接頭1固定在鑿巖機小車上，隨鑿巖機一起前進或后退。中間鉸接頭2通過連接鋼管4分別與移動端鉸接頭1、固定端鉸接頭3相連接。

圖2 連桿接頭的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 鉸接頭密封結(jié)構(gòu)

圖3所示，三個鉸接頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，接頭由空心軸8，回轉(zhuǎn)套7、蓋板6組成，空心軸體空腔與連接鋼管4相連接，回轉(zhuǎn)套7套裝在空心軸8外周上，回轉(zhuǎn)套7與空心軸8外周之間有軸承9和軸承12相連接，回轉(zhuǎn)套7與空心軸8外周之間還有密封圈11和擋圈10。密封圈11采用進口氟橡膠O型圈，耐溫可達到120℃以上，O形圈兩側(cè)加裝聚四氟乙烯擋圈10，用來提高密封圈11的承壓能力，該裝置壓力可達到14Mpa長期使用不發(fā)生泄露，完全能夠滿足鑿巖機使用要求。另外鉸接頭采用雙軸承，可承受較大的側(cè)向力。并且在固定端鉸接頭3與開鐵口機機架通過鼓形橡膠彈簧固定，因此整個裝置能夠承受很大的側(cè)向位移，不會因鑿巖機小車的側(cè)向偏移產(chǎn)生的側(cè)向力而縮短旋轉(zhuǎn)接頭的使用壽命。

在實際生產(chǎn)中安裝了本實用新型后，當鑿巖機鉆進時，固定端鉸接頭保持與機架相對不動，中間鉸接頭以固定端鉸接頭為圓心作圓周運動，移動端鉸接頭則隨鑿巖機小車作直線運動，當鑿巖機后退時，上述機構(gòu)則作相反運動。該裝置經(jīng)過實際應(yīng)用，使用壽命可達到一年半以上不泄露，并且使用后期密封件老化只會造成緩慢泄露，因此不會對設(shè)備突然形成影響，導(dǎo)致設(shè)備事故。此外該裝置損壞后修復(fù)只需更換密封件與軸承，維修簡單，維修成本很低，因此該裝置具有廣闊 的應(yīng)用前景與可觀的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

本設(shè)計根據(jù)目前國內(nèi)開鐵口機的現(xiàn)狀和發(fā)展方向而設(shè)計的新型高效開鐵口機。設(shè)計中采用了一些比較先進的理論和設(shè)計理念，并結(jié)合在實踐過程中了解和發(fā)現(xiàn)的問題，綜合運用所學(xué)到的各種知識在本設(shè)計中去解決這些問題。本設(shè)計的開鐵口機。在設(shè)計中采用了一些新技術(shù)、新工藝。設(shè)計中選用了新型鑿巖機及水霧化動力裝置，多路旋轉(zhuǎn)接頭等先進技術(shù)。本設(shè)計較好的滿足了大高爐的出鐵開鐵口需求，更好地實現(xiàn)了充分利用現(xiàn)有空間，高效，節(jié)能，減排環(huán)保節(jié)省資金的良好效果。

TF54 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-5624（2018）02-0125-02

孟勇（1983-），男，河北阜城，工程師，本科，研究方向：高爐。