基于新技術理念的高爐開鐵口機的應用與研究

孟 勇

（河北鋼鐵集團唐山分公司 河北 阜城 053700）

基于新技術理念的高爐開鐵口機的應用與研究

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展現狀及趨勢。設計中詳細地計算了開鐵口機的工藝設備參數及空間布置。為提高開鐵口機生產率和使用壽命，在設計中采用了一些新技術、新工藝。設計中選用新型鑿巖機及水霧化動力裝置，多路旋轉接頭等先進技術。本設計為大高爐開口提高生產率，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；多路旋轉接頭

1 概述

開鐵口機，是煉鐵廠的一種常用設備，其功能是用來打開高爐鐵口，實現現代化高爐冶煉。

1.1 組成部分

開鐵口機結構主要由回轉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系到高爐煉鐵的生產效率。

1.2 分類

現今，國內外應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、液壓復合傳動的開鐵口機在全國大、中、小高爐上應用最多，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構特點是都具有導向軌梁和送進機構，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 應用領域

開鐵口機被廣泛用于工業、鋼鐵、冶金等行業。

2 開鐵口機鑿巖機的研究

經過國產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，該鑿巖機經過國內寶鋼、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 旋轉功能

該機旋轉動力來自一臺液壓馬達，馬達輸出經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結構示意圖

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。鉆進過程中產生的粉塵在霧化水的作用下凝結成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部，侵蝕機內零部件。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，對提高設備使用壽命起到了重要作用。

2.4 背景技術

開鐵口機是高爐爐前用于打開鐵口的設備。隨著煉鐵工藝的發展,高爐鐵口趨向深度更深，炮泥更硬，熱量更大的方向發展。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。

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

3 開鐵口機用多通路旋轉接頭的研究

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，容易實現控制，沖擊功大，扭矩大，易于實現過載保護的特點，因此在高爐開鐵口機中廣泛應用。由于在開鐵口過程中鑿巖機隨鉆進的過程而相應移動，向鑿巖機輸送動力介質的管路成為難點與薄弱環節。唐鋼煉鐵廠高爐2007年底投產后，短時間內油管多次燒毀，造成事故，后經采取隔熱措施后，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；

解決上述技術問題的技術方案是：

高爐開鐵口機用多通路旋轉接頭，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構，接頭由空心軸，回轉套、蓋板組成，空心軸體空腔與連接鋼管相連接，回轉套套裝在空心軸外周上，回轉套與空心軸外周之間為雙軸承相連接，回轉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構的連桿接頭組成，每套連桿接頭內有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，對突發的鐵水噴濺適應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構示意圖；圖3是本實用新型一個鉸接頭的結構示意圖。

圖2所示，新型的高爐開鐵口機用多通路旋轉接頭由兩套完全相同的連桿組成，每個連桿內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 連桿接頭的結構示意圖

圖3 鉸接頭密封結構

圖3所示，三個鉸接頭內部結構相同，接頭由空心軸8，回轉套7、蓋板6組成，空心軸體空腔與連接鋼管4相連接，回轉套7套裝在空心軸8外周上，回轉套7與空心軸8外周之間有軸承9和軸承12相連接，回轉套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向位移，不會因鑿巖機小車的側向偏移產生的側向力而縮短旋轉接頭的使用壽命。

在實際生產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，上述機構則作相反運動。該裝置經過實際應用，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，因此不會對設備突然形成影響，導致設備事故。此外該裝置損壞后修復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 的應用前景與可觀的經濟效益。

4 結語

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

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。