李步虎，周美，何錦水

(寧波鋼鐵有限公司，浙江 寧波 315807)

在高爐生產(chǎn)出鐵水過程中，高爐開鐵口機(jī)可以說是生產(chǎn)鐵水的最后一步，決定著出鐵是否順利。隨著設(shè)備的日益老化，寧鋼2500m3開鐵口機(jī)已經(jīng)不能滿足日常的生產(chǎn)要求，經(jīng)常因?yàn)楣收显蚨鴮?dǎo)致出鐵遲滯，造成重疊出鐵，且出鐵成本較高，大量消耗鉆頭鉆桿及吹氧管，增加了爐前工的勞動(dòng)強(qiáng)度，所以對(duì)其進(jìn)行整體改造更換。

寧鋼2#高爐容積2500m3，3個(gè)出鐵口，開鐵口機(jī)和泥炮同側(cè)布置，鐵口通道 2．8～3．2 米。爐前直送 0．5～0．7MPa壓縮空氣，原三臺(tái)開鐵口機(jī)為全液壓式開鐵口機(jī)。具有：旋轉(zhuǎn)、掛鉤、送進(jìn)、鉆削、正沖擊等五個(gè)功能，均通過液壓控制進(jìn)行操作。配套全液壓鑿巖機(jī)沖擊功率為350N·m，無逆沖擊功能，回轉(zhuǎn)大臂由液壓油缸通過曲型臂驅(qū)動(dòng)，送機(jī)機(jī)構(gòu)及鉆削機(jī)構(gòu)通過旋轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。開鐵口機(jī)由一臺(tái)恒壓變量柱塞泵提供壓力油源。

1 改造前開鐵口機(jī)存在的問題

（1）鉆削能力不足，鉆桿在鐵口通道內(nèi)容易卡阻，無法實(shí)現(xiàn)切削。振打力度不足，開口時(shí)間長(zhǎng)，鉆桿消耗大。

（2）無逆振打功能，導(dǎo)致鉆桿無法及時(shí)退出，開口后鉆桿燒損嚴(yán)重，雖經(jīng)過送機(jī)機(jī)構(gòu)改進(jìn)，但仍不能滿足生產(chǎn)要求。

（3）小車行走軌梁剛度不夠，在開口過程中有晃動(dòng)情況，且存在軌梁變形等問題。

（4）無夾桿裝置，操作人員需緊挨鐵口，手扶鉆桿進(jìn)行對(duì)鐵口，不但影響作業(yè)效率，而且不夠安全。

（5）旋轉(zhuǎn)臂剛度不夠，使得開鐵口機(jī)運(yùn)動(dòng)及開口過程中左右擺動(dòng)，影響對(duì)鐵口準(zhǔn)確性。

（6）吊掛機(jī)構(gòu)強(qiáng)度安全系數(shù)設(shè)計(jì)較低，曾發(fā)生吊掛軸斷裂事故。

2 擬選三個(gè)改造方案比較

（1）鑿巖機(jī)不變，將大臂回轉(zhuǎn)由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)改為液壓缸驅(qū)動(dòng)，增加定位準(zhǔn)確性；增加送進(jìn)軌梁剛度，優(yōu)化掛鉤，改進(jìn)鉆桿等部位，減少?zèng)_擊功損失。這種方案大臂及送進(jìn)軌梁都要重新制作，實(shí)際上除了開口機(jī)基礎(chǔ)和鑿巖機(jī)保留，其他都要重新制作。由于此方案沖擊功不變，沖擊功幾乎沒有過載系數(shù)，開口效果不穩(wěn)定，如果鐵口狀態(tài)不好，改造效果難以保證。

（2）采用沖擊功功率為500N·m的全液壓開口機(jī)，由于其液壓流量169L/min，而液壓泵流量只有150L/min，如果采用全液壓開口機(jī)，泵站和部分閥和管道需要更換；無法做到邊生產(chǎn)邊改造。另外，由于全液壓開口機(jī)所配套的大臂/送進(jìn)軌梁尺寸較大，全液壓開口機(jī)模擬布置在目前開口機(jī)的位置，結(jié)果放不下，需要布置到鐵口的另一側(cè)，或固定于廠房立柱，或單獨(dú)做基礎(chǔ)設(shè)置立柱。此方案改動(dòng)太大，不適合現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)狀。

（3）選用沖擊功功率為500N·m氣動(dòng)液壓混合型鑿巖機(jī)（帶逆打），其打擊部分為氣動(dòng)，鉆削為液壓，其余機(jī)構(gòu)全液壓，回轉(zhuǎn)為液壓缸驅(qū)動(dòng)。除開口機(jī)基礎(chǔ)保留，其他重新制造，可以布置在我廠現(xiàn)有位置，原有液壓系統(tǒng)完全利用，增加氣動(dòng)操作機(jī)構(gòu)。此方案能夠?qū)崿F(xiàn)在鐵口狀態(tài)正常變動(dòng)情況下鉆削一次開口，開口費(fèi)用較低。

經(jīng)過綜合對(duì)比，特別是液壓閥臺(tái)功能方面的考慮，采用氣液復(fù)合型開鐵口機(jī)。開鐵口機(jī)與泥炮同側(cè)布置，開鐵口機(jī)選用立柱回轉(zhuǎn)式，開鐵口機(jī)在泥炮上方。液壓系統(tǒng)和開鐵口機(jī)基礎(chǔ)不變。

3 設(shè)備改造內(nèi)容

新改造的氣液復(fù)合式的高爐開鐵口機(jī)，即打擊機(jī)中的打擊、吹掃氣動(dòng)，吹掃空氣中加入霧化水冷卻，旋轉(zhuǎn)大臂回轉(zhuǎn)、壓下機(jī)構(gòu)和打擊機(jī)的推進(jìn)、轉(zhuǎn)釬液壓，這種組合集中了氣動(dòng)打擊機(jī)打擊的穩(wěn)定性、可靠性和液壓回轉(zhuǎn)推進(jìn)機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確性及輸出扭矩大的優(yōu)點(diǎn)。

（1）沖鉆機(jī)構(gòu)改造。沖鉆機(jī)構(gòu)是開鐵口機(jī)的主要部件，原用的鑿巖機(jī)為YYG350，無逆打功能，且能力不足，改為由THD150RY開鐵口打擊機(jī)替代，新打擊機(jī)由正打、逆打和轉(zhuǎn)釬機(jī)構(gòu)組成。正打和逆打機(jī)構(gòu)氣動(dòng)式碟閥-活塞式?jīng)_擊機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)釬裝置是由齒輪、液壓馬達(dá)和減速部分組成，鉆削馬達(dá)由2K-195增大為2K-290。當(dāng)鐵口開通后，為防止粘連鉆桿，啟動(dòng)逆打，一邊逆打，一邊退出。完全退出后，即可卸下鉆桿。

（2）提升軌梁強(qiáng)度，本次改造時(shí)改為由重型槽鋼組焊成的部件，打擊機(jī)構(gòu)的小車沿其翼緣推進(jìn)，完成開口工作，其前后極限位置設(shè)有限位、緩沖裝置。

（3）增加中心鉤小車，用于鉆桿定位，確保鉆桿旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。由滾輪、車體、掛鉤等組成。

（4）增加夾鉗裝置，液壓驅(qū)動(dòng)，用于鉆桿定位和方便鉆桿裝、卸，夾鉗裝置由氣缸通過轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)夾鉗開合，夾鉗合上時(shí)實(shí)現(xiàn)鉆桿定位，夾鉗打開時(shí)便于鉆桿裝、卸。

（5）優(yōu)化驅(qū)動(dòng)裝置，單排鏈改為雙排鏈，提高可靠性。其作用是由其液壓馬達(dá)通過鏈條拖動(dòng)打擊機(jī)構(gòu)前進(jìn)和后退，通過液壓閥臺(tái)上的調(diào)速閥可以調(diào)整推進(jìn)速度以便與打擊機(jī)構(gòu)的鉆孔速度相匹配，并在開孔完成后快速退回，以免燒壞打擊機(jī)構(gòu)。

（6）優(yōu)化定位裝置，通過掛鉤鉤住爐皮上的定位底座，來抵消開口時(shí)產(chǎn)生的沖擊力。

（7）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)得到加強(qiáng)，原有的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)單薄，旋轉(zhuǎn)時(shí)晃動(dòng)大，對(duì)鐵口不準(zhǔn)確，且受到高溫易發(fā)生形變。新回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由底座、轉(zhuǎn)臂、連桿、壓下裝置和連接座組成，重量也由原來的5噸增大為11噸，是本設(shè)備的核心部件之一。

（8）優(yōu)化轉(zhuǎn)臂油缸安裝位置，提高定位準(zhǔn)確度。旋轉(zhuǎn)油缸在底座上下軸承座之間，由油缸驅(qū)動(dòng)四連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)臂通過壓下裝置和連接座連接軌梁。轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)軌梁直接旋轉(zhuǎn)。壓下裝置通過油缸驅(qū)動(dòng)軌梁上升、下降，使軌梁形成6°～14°開口角度。

表1 改造后開鐵口機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

（9）新增液氣管路系統(tǒng)。液、氣管路系統(tǒng)將液壓油和壓縮空氣及冷卻水霧輸送至執(zhí)行元件。氣路系統(tǒng)由氣源處理、操縱臺(tái)和相應(yīng)的管路組成，氣源處理裝置選用金屬杯形式，操縱臺(tái)上的氣閥采用手動(dòng)形式。供水系統(tǒng)放置于氣動(dòng)操縱臺(tái)中。氣路系統(tǒng)中的正逆打管路在進(jìn)入機(jī)內(nèi)設(shè)備前方便操作的位置設(shè)置加油裝置，每次打擊機(jī)使用前，分別向正逆打管路加油，使打擊機(jī)充分潤滑，確保打擊機(jī)的可靠使用（表1）。

4 結(jié)語

通過以上改造，寧鋼2#高爐開鐵口機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，其大臂及行走小車的剛度得到保證，增加了開口機(jī)的沖擊功率和鉆削扭矩，并在空氣吹掃管中增加了霧化冷卻功能。在爐況正常情況下，開口時(shí)間穩(wěn)定在5min以內(nèi)，開口消耗不超過一根鉆桿，極大降低了爐前操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。通過本次改造，不僅增強(qiáng)了開鐵口機(jī)的開口能力，也使開鐵口機(jī)運(yùn)行維護(hù)成本大大降低，減少了鉆頭鉆桿的消耗，縮短了開口的時(shí)間，使得一次開鐵口費(fèi)用降低了200元左右（一根鉆桿、鉆頭費(fèi)用）。單座高爐每年節(jié)省成本約84萬元（單次開口節(jié)省200元，每天開口12次，每年按350天計(jì)算：200×12×350=840000元）。借鑒本次成功經(jīng)驗(yàn)，寧鋼在次年完成1#高爐開鐵口機(jī)改造。實(shí)現(xiàn)了實(shí)際功效與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊士嶺,王立波．濟(jì)鋼1750m3高爐爐前全液壓開口機(jī)技術(shù)改進(jìn) [J]．河南冶金,2011,19(5):42-43,46．

[2]蔣選峰,曾滬．新鋼9^#、10^#高爐開口機(jī)改造及應(yīng)用[J]．建材發(fā)展導(dǎo)向,2011,9(9):289-290．

[3]張偉,崔曉晨,張啟龍．高爐爐前開口機(jī)適應(yīng)性改造[J]．工業(yè)設(shè)計(jì),2012,(1):60-61．

[4]邵進(jìn),楊時(shí)婷．高爐爐前全液壓開口機(jī)技術(shù)改進(jìn)[J]．科技創(chuàng)新與應(yīng)用 ,2013,(33):88．