2500m3高爐開鐵口機改造

李步虎，周美，何錦水

(寧波鋼鐵有限公司，浙江 寧波 315807)

在高爐生產出鐵水過程中，高爐開鐵口機可以說是生產鐵水的最后一步，決定著出鐵是否順利。隨著設備的日益老化，寧鋼2500m3開鐵口機已經不能滿足日常的生產要求，經常因為故障原因而導致出鐵遲滯，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強度，所以對其進行整體改造更換。

寧鋼2#高爐容積2500m3，3個出鐵口，開鐵口機和泥炮同側布置，鐵口通道 2．8～3．2 米。爐前直送 0．5～0．7MPa壓縮空氣，原三臺開鐵口機為全液壓式開鐵口機。具有：旋轉、掛鉤、送進、鉆削、正沖擊等五個功能，均通過液壓控制進行操作。配套全液壓鑿巖機沖擊功率為350N·m，無逆沖擊功能，回轉大臂由液壓油缸通過曲型臂驅動，送機機構及鉆削機構通過旋轉馬達驅動。開鐵口機由一臺恒壓變量柱塞泵提供壓力油源。

1 改造前開鐵口機存在的問題

（1）鉆削能力不足，鉆桿在鐵口通道內容易卡阻，無法實現切削。振打力度不足，開口時間長，鉆桿消耗大。

（2）無逆振打功能，導致鉆桿無法及時退出，開口后鉆桿燒損嚴重，雖經過送機機構改進，但仍不能滿足生產要求。

（3）小車行走軌梁剛度不夠，在開口過程中有晃動情況，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，手扶鉆桿進行對鐵口，不但影響作業效率，而且不夠安全。

（5）旋轉臂剛度不夠，使得開鐵口機運動及開口過程中左右擺動，影響對鐵口準確性。

（6）吊掛機構強度安全系數設計較低，曾發生吊掛軸斷裂事故。

2 擬選三個改造方案比較

（1）鑿巖機不變，將大臂回轉由馬達驅動改為液壓缸驅動，增加定位準確性；增加送進軌梁剛度，優化掛鉤，改進鉆桿等部位，減少沖擊功損失。這種方案大臂及送進軌梁都要重新制作，實際上除了開口機基礎和鑿巖機保留，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，開口效果不穩定，如果鐵口狀態不好，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，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，泵站和部分閥和管道需要更換；無法做到邊生產邊改造。另外，由于全液壓開口機所配套的大臂/送進軌梁尺寸較大，全液壓開口機模擬布置在目前開口機的位置，結果放不下，需要布置到鐵口的另一側，或固定于廠房立柱，或單獨做基礎設置立柱。此方案改動太大，不適合現場的現狀。

（3）選用沖擊功功率為500N·m氣動液壓混合型鑿巖機（帶逆打），其打擊部分為氣動，鉆削為液壓，其余機構全液壓，回轉為液壓缸驅動。除開口機基礎保留，其他重新制造，可以布置在我廠現有位置，原有液壓系統完全利用，增加氣動操作機構。此方案能夠實現在鐵口狀態正常變動情況下鉆削一次開口，開口費用較低。

經過綜合對比，特別是液壓閥臺功能方面的考慮，采用氣液復合型開鐵口機。開鐵口機與泥炮同側布置，開鐵口機選用立柱回轉式，開鐵口機在泥炮上方。液壓系統和開鐵口機基礎不變。

3 設備改造內容

新改造的氣液復合式的高爐開鐵口機，即打擊機中的打擊、吹掃氣動，吹掃空氣中加入霧化水冷卻，旋轉大臂回轉、壓下機構和打擊機的推進、轉釬液壓，這種組合集中了氣動打擊機打擊的穩定性、可靠性和液壓回轉推進機構的準確性及輸出扭矩大的優點。

（1）沖鉆機構改造。沖鉆機構是開鐵口機的主要部件，原用的鑿巖機為YYG350，無逆打功能，且能力不足，改為由THD150RY開鐵口打擊機替代，新打擊機由正打、逆打和轉釬機構組成。正打和逆打機構氣動式碟閥-活塞式沖擊機構。轉釬裝置是由齒輪、液壓馬達和減速部分組成，鉆削馬達由2K-195增大為2K-290。當鐵口開通后，為防止粘連鉆桿，啟動逆打，一邊逆打，一邊退出。完全退出后，即可卸下鉆桿。

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

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

（4）增加夾鉗裝置，液壓驅動，用于鉆桿定位和方便鉆桿裝、卸，夾鉗裝置由氣缸通過轉軸帶動夾鉗開合，夾鉗合上時實現鉆桿定位，夾鉗打開時便于鉆桿裝、卸。

（5）優化驅動裝置，單排鏈改為雙排鏈，提高可靠性。其作用是由其液壓馬達通過鏈條拖動打擊機構前進和后退，通過液壓閥臺上的調速閥可以調整推進速度以便與打擊機構的鉆孔速度相匹配，并在開孔完成后快速退回，以免燒壞打擊機構。

（6）優化定位裝置，通過掛鉤鉤住爐皮上的定位底座，來抵消開口時產生的沖擊力。

（7）回轉機構得到加強，原有的回轉機構單薄，旋轉時晃動大，對鐵口不準確，且受到高溫易發生形變。新回轉機構由底座、轉臂、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，是本設備的核心部件之一。

（8）優化轉臂油缸安裝位置，提高定位準確度。旋轉油缸在底座上下軸承座之間，由油缸驅動四連桿機構帶動轉臂旋轉。轉臂通過壓下裝置和連接座連接軌梁。轉臂旋轉帶動軌梁直接旋轉。壓下裝置通過油缸驅動軌梁上升、下降，使軌梁形成6°～14°開口角度。

表1 改造后開鐵口機主要技術參數

（9）新增液氣管路系統。液、氣管路系統將液壓油和壓縮空氣及冷卻水霧輸送至執行元件。氣路系統由氣源處理、操縱臺和相應的管路組成，氣源處理裝置選用金屬杯形式，操縱臺上的氣閥采用手動形式。供水系統放置于氣動操縱臺中。氣路系統中的正逆打管路在進入機內設備前方便操作的位置設置加油裝置，每次打擊機使用前，分別向正逆打管路加油，使打擊機充分潤滑，確保打擊機的可靠使用（表1）。

4 結語

通過以上改造，寧鋼2#高爐開鐵口機運行穩定、可靠，其大臂及行走小車的剛度得到保證，增加了開口機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，開口時間穩定在5min以內，開口消耗不超過一根鉆桿，極大降低了爐前操作人員勞動強度。通過本次改造，不僅增強了開鐵口機的開口能力，也使開鐵口機運行維護成本大大降低，減少了鉆頭鉆桿的消耗，縮短了開口的時間，使得一次開鐵口費用降低了200元左右（一根鉆桿、鉆頭費用）。單座高爐每年節省成本約84萬元（單次開口節省200元，每天開口12次，每年按350天計算：200×12×350=840000元）。借鑒本次成功經驗，寧鋼在次年完成1#高爐開鐵口機改造。實現了實際功效與經濟效益的雙贏。

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