固定式液壓罐口清理機(jī)在宣鋼的設(shè)計(jì)

蘇雅愛

摘要：分析了宣鋼2500m3高爐與150t爐區(qū)轉(zhuǎn)爐之間運(yùn)輸鐵水罐產(chǎn)生壓罐的原因及后果，通過設(shè)計(jì)使用固定式液壓罐口清理機(jī)，解決了罐口結(jié)渣現(xiàn)象，降低鐵水損失，保證生產(chǎn)順行。

關(guān)鍵詞 鐵水罐； 結(jié)渣 ；清理機(jī)； 設(shè)計(jì)； 效果

1.項(xiàng)目背景

宣鋼兩座2500m3高爐煉鐵的鐵水全部供給兩座150t轉(zhuǎn)爐煉鋼，因煉鋼150t爐區(qū)接鐵能力與高爐供鐵能力不匹配，存在階段性壓鐵罐問題，而煉鐵廠修罐間距高爐較遠(yuǎn)，鐵罐不能及時(shí)進(jìn)修罐間處理結(jié)渣，造成鐵水罐積渣結(jié)蓋，罐容變小，增加了兌鐵次數(shù)，嚴(yán)重時(shí)造成蹲罐，嚴(yán)重影響煉鐵、煉鋼的正常生產(chǎn)和正常的鐵路運(yùn)輸，且罐口結(jié)渣僅靠人工無法處理，必須采用專用設(shè)備進(jìn)行清理。

2.項(xiàng)目實(shí)施的必要性和有利條件

煉鐵廠共有5座高爐，配備兩個修罐間。舊區(qū)配兩部75T天車，共有鐵罐62個，正常運(yùn)行使用48個；新區(qū)配兩部140T天車，共有鐵罐102個，正常運(yùn)行使用70個。實(shí)際生產(chǎn)主要存在以下問題：

2.1.新區(qū)修罐間距高爐較遠(yuǎn)（距高爐5km，往返需100分鐘），運(yùn)輸不能滿足每趟進(jìn)修罐間處理鐵罐的要求。鐵罐積渣得不到及時(shí)處理，鐵罐結(jié)腮、結(jié)蓋，造成剩鐵，致使罐容減少，影響高爐出凈及煉鋼的正常生產(chǎn)節(jié)奏。

2.2.煉鋼150t折罐間倒鐵方式為傾翻式，倒鐵過程罐嘴易積渣造成鐵水噴濺，若噴濺嚴(yán)重只能回罐，造成鐵罐剩鐵，產(chǎn)生重皮罐。

2.3.隨著鐵水含鈦負(fù)荷的升高及壓罐影響，鐵罐結(jié)蓋時(shí)有發(fā)生。結(jié)蓋罐供煉鋼后鐵水倒不出來，且沒有好的處理手段，只能安排下運(yùn)到鑄鐵機(jī)用氧氣燒開罐口后鑄鐵。結(jié)蓋罐從下計(jì)劃到重罐拉到鑄鐵機(jī)需4—6小時(shí)，燒罐需1小時(shí)。若鐵水不好加上壓罐時(shí)間長，有可能燒不開造成蹲罐。

2.4.蹲罐處理難度大。首先需用水將鐵水罐冷卻，再將罐口耐材拆掉，用天車將鐵罐倒扣，撞擊鐵罐，將罐鐵磕出，處理完一個蹲罐到使用，需要約20天左右。蹲鐵磕出后，需用氧氣燒成塊，約需一周，既污染環(huán)境，又要產(chǎn)生一定勞務(wù)費(fèi)用。

2.5.罐口結(jié)渣僅靠人工在短時(shí)間內(nèi)無法處理。

因此，為解決以上問題，必須采用專用設(shè)備進(jìn)行清理，經(jīng)過現(xiàn)場勘察，在煉鋼150T爐區(qū)4個折罐間各上一臺罐口清理機(jī)，以及時(shí)清理罐口結(jié)渣，確保鐵水罐內(nèi)鐵水全部倒出，保證正常生產(chǎn)，降低鐵水返罐處理損失，提高經(jīng)濟(jì)效益。

3.總體布置與主要技術(shù)方案

在煉鋼150T爐區(qū)4個折罐間各上一臺罐口清理機(jī)，重點(diǎn)處理罐嘴結(jié)渣，確保罐內(nèi)鐵水全部倒凈，以保證鐵罐罐容，滿足高爐、煉鋼正常生產(chǎn)及鐵水罐的循環(huán)處理。

若是將設(shè)備置于站內(nèi)的空地，就可以隨時(shí)對處于正工作位有結(jié)蓋的鐵水罐進(jìn)行處理，也可以在站內(nèi)預(yù)工作位對罐口進(jìn)行處理，做到有的放矢，準(zhǔn)確快速，實(shí)時(shí)高效，這樣就解決了因罐口結(jié)蓋導(dǎo)致的鐵水殘留問題。

另外，站內(nèi)運(yùn)輸車來往頻繁，且空間極其有限，若是移動式清理機(jī)，在作業(yè)過程中勢必影響到運(yùn)輸設(shè)備的正常運(yùn)行，擾亂正常的生產(chǎn)秩序，一旦行走裝置出現(xiàn)故障，則將給生產(chǎn)造成極大的負(fù)面影響。而固定式清理機(jī)則不會因?yàn)檎５那謇砉ぷ骱妥陨淼墓收嫌绊懙竭\(yùn)輸設(shè)備的正常運(yùn)行。再者，鐵水罐傾翻屬于定點(diǎn)作業(yè)，可用定點(diǎn)設(shè)備對其進(jìn)行處理，這樣更及時(shí)，便捷。為此，將罐口清理設(shè)備設(shè)計(jì)為固定裝置較為合理、高效。固定裝置無需移動主機(jī)位置，只要將其安置于合理位置，轉(zhuǎn)動平臺，通過液壓油缸調(diào)整工作臂的方向和角度，便能完成對罐口的清理工作。在極其有限的空間內(nèi)，固定式不僅不會影響運(yùn)輸設(shè)備的正常運(yùn)行，也可去除因底盤行走裝置帶來的故障，降低故障率，節(jié)省維修成本。

固定位置如圖1所示，在砼結(jié)構(gòu)上加裝地腳螺栓，將設(shè)備可靠地固定在地面上。同時(shí)，為滿足設(shè)備拆裝和維修，在站內(nèi)安裝3T電葫蘆或單腿吊。

圖1（單位：mm）

4.主機(jī)說明

固定式全液壓鐵水罐口清理專用設(shè)備，主要用于解決鋼廠因鐵水罐口結(jié)蓋，導(dǎo)致罐內(nèi)剩余鐵水不易倒盡的問題；減少因之而產(chǎn)生的消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，加快鐵水供給節(jié)奏，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。其采用全液壓傳動使構(gòu)造布置方便、靈活，反應(yīng)迅速、工作平穩(wěn)，高效率、低噪聲、使用壽命長，液壓傳動已在機(jī)械行業(yè)得到了極為廣泛的應(yīng)用。主要結(jié)構(gòu)介紹如下：

4.1.固定基座

固定基座是設(shè)備的基礎(chǔ)，作為工作臂回轉(zhuǎn)平臺的支承，由矩形空心型鋼焊接而成，外形尺寸約為1.7×1.7×2.3m（長×寬×高）。受現(xiàn)場空間的限制，通過加高基座的高度來減小工作臂的體積，以利于非工作狀態(tài)下的停放，不影響運(yùn)輸車的正常工作。

固定基座位置由圖1所示尺寸進(jìn)行固定。距隔溫板1600mm，梯子寬度800mm，安全通道尺寸為800mm。工人作業(yè)區(qū)域尺寸為21m?，固定基座所占面積約為2.89m?，固定基座前沿距鐵水傾倒口有寬度為1900mm的作業(yè)帶，對工人的正常作業(yè)及安全不會產(chǎn)生很大影響。

圖2

4.2.工作裝置

基座上部為可360°回轉(zhuǎn)的工作裝置平臺，由回轉(zhuǎn)減速機(jī)驅(qū)動平臺回轉(zhuǎn)，工作臂隨平臺轉(zhuǎn)動以調(diào)整方向，回轉(zhuǎn)角度需根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境和作業(yè)要求進(jìn)行限制和調(diào)節(jié)。

工作臂設(shè)計(jì)為兩節(jié)工作臂，整體式動臂與小臂鉸接，動臂下鉸點(diǎn)與回轉(zhuǎn)平臺聯(lián)接，并以動臂液壓油缸來支撐和改變動臂的傾角，通過動臂油缸的伸縮可使動臂繞下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動而升降。小臂鉸接于動臂上端，小臂與動臂的相對位置由小臂油缸控制，當(dāng)小臂油缸伸縮時(shí)，小臂可繞動臂上鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動。液壓錘座與小臂前端鉸接，并通過油缸伸縮使液壓錘繞該鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動，調(diào)整角度和方向。

整體式動臂結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，重量輕，操作靈活。在非工作狀態(tài)下將小臂折回，回轉(zhuǎn)至基座一側(cè)停放，遠(yuǎn)離鐵水罐。這樣既節(jié)省空間，同時(shí)也減輕了因環(huán)境溫度造成的液壓元件內(nèi)部密封的老化失效，對主要工作元件起到了一定的保護(hù)作用。

工作臂作業(yè)半徑約5.5m，作業(yè)高度約4.3m，實(shí)現(xiàn)了站內(nèi)作業(yè)區(qū)的全覆蓋，能夠滿足鐵水罐正工作位和站內(nèi)待處理位兩種工況的作業(yè)要求，如圖2所示。

在非工作狀態(tài)下，轉(zhuǎn)動回轉(zhuǎn)平臺至工作臂與軌道方向成一定角度，將小臂折回停放。按照該方式停放后，設(shè)備不會影響機(jī)車的正常運(yùn)行。

工作臂、油缸以及破碎錘都會做相應(yīng)的隔熱保護(hù)措施，保護(hù)工作裝置不受高溫的侵害。

4.3.動力

動力源為37KW電機(jī)和液壓主泵。電機(jī)驅(qū)動結(jié)構(gòu)簡單、耐用、可靠，易于維護(hù)；液壓齒輪泵具有結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，對油液污染不敏感，維護(hù)方便，使用壽命長等特點(diǎn)。

由于現(xiàn)場粉塵污染嚴(yán)重，溫度較高，對液壓系統(tǒng)的損害極大，因此將動力系統(tǒng)與主機(jī)獨(dú)立開來，遠(yuǎn)離作業(yè)區(qū)域，這樣就可以最大程度的保護(hù)液壓及動力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，減低故障率。

4.4.操作室位于主機(jī)上方的平臺，離地高度約4m，這樣既可保證操作者的安全，且有良好的工作視線，使其能夠安全準(zhǔn)確地作業(yè)。操作室內(nèi)設(shè)空調(diào)和隔熱防護(hù)裝置，保證操作者的安全，同時(shí)給操作者提供一個舒適的工作環(huán)境。

操作方式通過無線遙控裝置發(fā)出的信號來控制主閥，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的各個動作。無線遙控不受操作室限制，使操作更加靈活、方便。

4.5.作業(yè)工具采用進(jìn)口液壓破碎錘，沖擊功730J，沖擊頻率600～1800b/min。此型號液壓破碎錘質(zhì)量穩(wěn)定，高效可靠。

在清理罐口結(jié)渣時(shí)，液壓錘會以0.745噸/次的沖擊力直接作用于結(jié)渣，據(jù)了解，附著于罐口的結(jié)渣易于清理，因此當(dāng)液壓錘工作時(shí)，間接作用于鐵水罐及傾翻機(jī)構(gòu)的沖擊力已經(jīng)分散和減弱，鐵水罐和傾翻機(jī)構(gòu)所受的力遠(yuǎn)小于0.745噸。液壓錘工作時(shí)間較短，連續(xù)沖擊力不會對鐵水罐架、傾翻機(jī)構(gòu)和運(yùn)輸設(shè)備造成多大影響。

5.主機(jī)參數(shù)

5.1.重量及作業(yè)范圍

重量：約5T；作業(yè)半徑：5.5m；作業(yè)高度：4.3m

5.2.電機(jī)

額定功率：37KW；額定轉(zhuǎn)速：1470r/min

5.3.液壓系統(tǒng)

主泵：最大排量 40ml/rev；工作壓力：20MPa

5.4.控制系統(tǒng)

無線遙控 液壓先導(dǎo)

5.5.液壓錘

沖擊功：730J；沖擊頻率：600～1800b/min

結(jié)束語：

在煉鋼折罐間安裝4臺罐口清理機(jī)后，解決了因罐口結(jié)渣導(dǎo)致的鐵水殘留問題，原來存在的壓鐵罐現(xiàn)象、結(jié)蓋、蹲罐情況也有了明顯改善，保證了煉鐵、煉鋼生產(chǎn)順行和正常的鐵路運(yùn)輸。在滿足現(xiàn)場生產(chǎn)要求的同時(shí)也帶來了效益，經(jīng)統(tǒng)計(jì)平均每天對14個罐口進(jìn)行處理，可減少重皮罐進(jìn)行倒渣的鐵水損失，每個鐵水罐約可減少鐵水損失0.4噸，年經(jīng)濟(jì)效益約566萬元。

罐口清理機(jī)操作簡單，設(shè)備機(jī)構(gòu)故障率低，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。