黎華 蓋曉明 黎勤

（1：河北省智能爐頂裝備工程研究中心 河北 秦皇島 066318；2：秦皇島秦冶重工有限公司 河北 秦皇島 066318；3：渤海鉆探工程技術(shù)研究院 河北 任丘 062550）

1 前言

無料鐘爐頂裝料設(shè)備是高爐煉鐵的關(guān)鍵設(shè)備，分為串罐和并罐兩種結(jié)構(gòu)形式；料流調(diào)節(jié)閥又稱流量調(diào)節(jié)閥，是無料鐘爐頂裝料系統(tǒng)中起調(diào)節(jié)排料速度或排料時(shí)間的唯一設(shè)備，其結(jié)構(gòu)形式主要有單閥板式、雙閥板菱形開口式、雙閥板平行對(duì)開式，起著控制、保持料罐內(nèi)爐料向爐內(nèi)的布料趨于均勻、合理的作用［1，2］。合理選擇料流閥板的開口形狀、快速準(zhǔn)確地調(diào)整料流調(diào)節(jié)閥閥板的開度值，能夠有效地控制料流速度、減小偏析，最終實(shí)現(xiàn)均勻布料，滿足煉鐵工藝的要求［3］。本文分析的平行雙閥板料流調(diào)節(jié)閥，適用于并罐無料鐘爐頂，通過具體分析可以更好地控制使用料流調(diào)節(jié)閥，達(dá)到最好的使用效果。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

平行雙閥板料流調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)如圖1所示，其啟閉采用液壓驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)搖臂和搖臂分別控制右閥板和左閥板，使之?dāng)[動(dòng)相應(yīng)角度，從而控制閥門啟閉。在搖臂軸上安裝有接近開關(guān)，驅(qū)動(dòng)搖臂軸上安裝有編碼器，用來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥門開啟角度。

圖1 平行雙閥板料流調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)圖

該料流閥主要特點(diǎn)如下：

1）可調(diào)節(jié)閥板的開度，控制料流的大小，與布料溜槽合理配合而達(dá)到各種形式布料的要求。

2）精確控制料流調(diào)節(jié)閥開的角度。

3）避免原料與下密封閥接觸，以防止密封閥磨損［4］。

3 料流調(diào)節(jié)閥工作原理

料流調(diào)節(jié)閥的開啟與關(guān)閉均由液壓缸驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，如圖2所示。

圖2 平行雙閥板料流調(diào)節(jié)閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

閥門開啟時(shí)，液壓缸通過驅(qū)動(dòng)件1從圖2所示位置帶動(dòng)右閥板逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)α角；同時(shí)件1通過件2驅(qū)動(dòng)件3帶動(dòng)左閥板順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)β角，此時(shí)左右閥板逐漸由閉合狀態(tài)變?yōu)榉蛛x狀態(tài)，閥門逐漸開啟，隨桿系轉(zhuǎn)角不同，閥門的開口也不同［5］。反之，閥門關(guān)閉。

4 料流調(diào)節(jié)閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析

根據(jù)圖2所示料流調(diào)節(jié)閥傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖可知，件1、2、3、4構(gòu)成平面四桿機(jī)構(gòu)，其中件1和右閥板固定連接在一起，件3和左閥板固定連接在一起，件4為機(jī)架。平行雙閥板料流調(diào)節(jié)閥右閥板轉(zhuǎn)過α角各構(gòu)件位置簡(jiǎn)圖，如圖3所示，為便于對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步分析，將圖2和圖3合并，圖2與圖3合并后簡(jiǎn)圖，如圖4所示。

圖3 右閥板轉(zhuǎn)過α角各構(gòu)件位置簡(jiǎn)圖

圖4 圖2與圖3合并后簡(jiǎn)圖

根據(jù)圖4中各構(gòu)件的幾何關(guān)系，由余弦定理可知：

式中：L1—連架桿AD長度，mm；

L2—連桿BD長度，mm；

L3—連架桿BC長度，mm；

L5—點(diǎn)C和點(diǎn)D′連線長度，mm；

L5—點(diǎn)B和點(diǎn)D′連線長度，mm；

LAC—點(diǎn)C和點(diǎn)A連線長度，mm；

LAB—點(diǎn)B和點(diǎn)A連線長度，mm；

α—右閥板轉(zhuǎn)過角度，°；

β—左閥板轉(zhuǎn)過角度，°；

γ—∠BCD′度數(shù)，°。

將式（1）、（2）、（3）、（4）聯(lián)立可解得α和β關(guān)系式，即左右閥板的轉(zhuǎn)角關(guān)系式：

以DN800料流調(diào)節(jié)閥為例，其具體各參數(shù)如下：

將上述各參數(shù)代入式（5）就可得到DN800料流調(diào)節(jié)閥左右閥板的轉(zhuǎn)角關(guān)系式，并能繪制其α與β關(guān)系曲線，如圖5所示。

圖5 DN800料流調(diào)節(jié)閥左右閥板轉(zhuǎn)角α與β關(guān)系曲線

為更清晰地比較α與β，進(jìn)一步繪制α與（α－β）關(guān)系圖，如圖6所示。

由圖5和圖6可知在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中α與β始終有一個(gè)差值，這個(gè)差值當(dāng)α為38°時(shí)最大，為3.3°。

圖6 DN800料流調(diào)節(jié)閥左右閥板轉(zhuǎn)角α與（α－β）關(guān)系曲線

得到左右閥板轉(zhuǎn)角關(guān)系式后，可以計(jì)算出閥板開口大小，閥板開口示意圖，如圖7所示，根據(jù)圖7計(jì)算如式（6）－（8）：

圖7 閥板開口示意圖

式中：S右—右閥板開口尺寸；

S左—左閥板開口尺寸；

R—左、右閥板回轉(zhuǎn)半徑；

∠BAO—設(shè)計(jì)給定；

∠BCO—設(shè)計(jì)給定；

O右F、DB、O左F均垂直于AC。

由上述算式可知閥板的開口隨閥板轉(zhuǎn)角的變化而變化，因?yàn)棣僚cβ存在一個(gè)差值，因此左右閥板的開口也存在一個(gè)差值。

5 結(jié)論

料流調(diào)節(jié)閥是無料鐘爐頂設(shè)備中的重要組成部分，其開啟角度對(duì)高爐布料有直接影響，因此在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中需對(duì)閥板開啟角度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本文通過對(duì)平行雙閥板料流調(diào)節(jié)閥的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析得到了料流調(diào)節(jié)閥左右閥板轉(zhuǎn)角關(guān)系，這對(duì)閥板轉(zhuǎn)動(dòng)角度數(shù)據(jù)的采集和閥板開口的控制都有理論指導(dǎo)意義。