液壓泥炮常見故障分析

劉桂中 巨飛煥

（1：中鋼集團西安重機有限公司 陜西 西安 710201；2：慶安集團有限公司 陜西 西安 710077）

1 前言

液壓泥炮是高爐煉鐵設備中堵鐵口的專用設備，其能否正常使用，直接影響著高爐的生產及安全。液壓泥炮由于長期工作在高溫多塵的惡劣環境中，即使保障良好的潤滑、冷卻等維護措施，依然會出現各種故障，常見故障有漏泥、返泥和漏油［1-3］。

2 工作原理

液壓泥炮由打泥機構、吊掛機構、控制連桿、回轉機構、基礎座等組成，結構圖如圖1所示。基礎座將整個設備固定在爐前基礎上，通過回轉油缸驅動回轉機構，帶動基礎座、回轉機構、控制連桿和打泥機構組成的四桿機構，將打泥機構從待機位送入鐵溝上方工作位，由打泥機構中的打泥油缸將泥缸中的炮泥打入鐵口。油缸持續保壓20～30min，待炮泥凝固后，液壓泥炮打泥油缸退回，回轉油缸退回，設備回到待機位填充炮泥，準備下一次工作循環［4-6］。

圖1 液壓泥炮結構組成

吊掛機構和控制連桿在起到銜接功能的同時，具備炮嘴的上下和左右調整功能。而打泥機構和回轉機構是液壓泥炮的核心部件。

2.1 打泥機構

如圖2，泥塞將打泥機構分為泥腔、油腔和空氣腔。泥腔由炮嘴和泥缸組成；油腔即為打泥油缸內部的有桿腔和無桿腔；空氣腔則由打泥油缸外壁與驅動腔體內壁組成。打泥機構采用打泥油缸活塞桿與驅動腔體固定、缸體運動的方式。由缸體推動泥塞前進，打出炮泥進行堵口。

圖2 打泥機構簡圖

2.2 回轉機構

如圖3，回轉機構采用回轉油缸4驅動由肘板3、連桿2、打泥機構1和基礎座5構成的桿機構完成液壓泥炮的回轉工作。

圖3 回轉機構簡圖

3 故障分析

3.1 漏泥

漏泥現象即為在液壓泥炮在堵口的過程中，炮泥從炮嘴與泥套間漏出的現象。出現漏泥，輕則炮嘴容易燒傷，重則無法完成堵口，進而造成較大的事故［7］。

3.1.1 原因分析

之所以出現漏泥現象，根本原因在于炮嘴與泥套貼合不夠緊密。貼合不夠緊密主要表現在斜度不一致、泥套或炮嘴存在損傷、炮嘴復位不準確和泥炮壓緊力不夠四個方面。

液壓泥炮正常打泥角度通常為10°，當炮嘴與泥套結合面角度出現偏差時，就會出現漏泥現象。角度偏差在保證泥套角度無誤后，通常是由于泥炮機構累計誤差造成。泥套或炮嘴存在損傷，多是沒及時修復泥套和修復燒傷的炮嘴造成。炮嘴復位不準確主要由于液壓泥炮機構累計誤差造成。當液壓泥炮壓緊力小于打泥反力時則會出現退炮現象，從而導致漏泥。

3.1.2 處置方案

當存在炮嘴與泥套角度偏差時，首先修復泥套工作角度；其次觀察炮嘴上下偏差還是左右偏差，對于上下偏差可以通過調整吊掛機構中的緩沖器進行調整，對于左右偏差可以通過調整控制連桿的長短來調整。

當泥套或炮嘴損傷時，首先及時修復泥套；其次修復炮嘴接觸面，通常采用焊接后打磨平整的辦法。當炮嘴多次使用后失去修復價值時及時進行備件更換。為了減少炮嘴的消耗量，也可以在炮嘴前端增加炮嘴墊。

當出現炮嘴復位不準確時，即每次堵鐵口時，炮嘴不在同一位置。這時，需要檢查液壓泥炮各關節節點是否存在松動，需要進行調整或修復。

當出現退炮現象時，需檢查液壓系統和回轉油缸是否存在泄露情況。同時，由于泥炮設計壓力存有富裕量，可以適當降低打泥油缸的工作壓力，保障液壓泥炮壓緊力大于打泥反力。

3.2 返泥

如圖2，工作時，如果泥塞隔離功能失效，則會出現泥腔中的炮泥進入空氣腔，增大打泥油缸阻力，甚至拉伸打泥油缸，導致打泥油缸外泄［8］。

3.2.1 原因分析

在打泥機構工作的過程中，由打泥油缸推動泥塞在泥缸里運動，通過壓縮泥缸中的炮泥，使其從炮口推出，并推入出鐵口中，完成打泥過程。當完成堵口后打泥油缸退回，泥塞會將泥缸表面的炮泥帶到漏泥口排出。泥塞多采用耐磨鑄鋼件或銅漲圈。當泥塞磨損到一定程度，泥塞與泥缸之間的間隙就會增大，在打泥的過程中，打泥反力將炮泥通過間隙擠壓到空氣腔。由于過量炮泥被帶回，漏泥口不能及時清理，造成返泥，在增加打泥油缸阻力的同時，將會進一步破壞油缸活塞桿密封，導致油缸漏油。

3.2.2 處置方案

當出現返泥現象時，需要及時更換打泥活塞的銅漲圈和刮泥環。銅漲圈設計有最大補償量，與鍍鉻的泥缸配合使用，可以有效降低返泥現象，并保障泥缸使用壽命。日常定期人工掏泥必不可少。當返泥嚴重造成打泥油缸阻力過大時或泄露時，需要將打泥機構進行更換返回專業廠家維修。

3.3 漏油

液壓泥炮漏油主要體現在打泥油缸和回轉油缸密封失效而漏油，有內泄和外泄兩種方式。回轉油缸結構型式與普通液壓缸相似，而打泥油缸是專有結構型式，以打泥油缸為例進行分析［9，10］。

3.3.1 原因分析

如圖4，打泥油缸由缸頭、活塞、缸體、缸底和活塞桿等主要零件組成，采用活塞桿固定，缸體運動的方式。

圖4 打泥油缸

液壓泥炮長期處于爐前高溫多塵的環境中，并且打泥機構在工作時需要20～30min位于鐵水溝正上方，承受著巨大的熱輻射。因此，對打泥油缸通常都會采用隔熱或冷卻裝置。即使如此，在油品清潔度不夠或者使用周期較長時，也會出現漏油問題。而漏油主要是因為密封失效所致。

如圖4，缸頭與缸體、缸底與缸體、活塞與活塞桿之間的密封都為靜密封，活塞與缸體、活塞桿與缸底之間的密封為動密封。靜密封損害的原因多在于加工精度和安裝不規范；而動態密封則還與密封質量和操作規范性有很大關系。活塞內外圈密封失效會造成內泄，其余密封失效則會造成外泄。

3.3.2 處置方案

當出現內泄時，主要表現為打擊無力，甚至無法正常驅動，但外表面看不到液壓油泄露。這時，可以固定缸體，保持進油口進油，打開出油口，看是否有液壓油排出。如果確定內泄，則需要檢查是否存在缸體、活塞桿等零件拉伸，并且及時更換密封。

當出現外泄時，在打泥機構漏泥口或后法蘭連接面會有液壓油泄露。如果確定外泄，則需要檢查是否存在缸體、活塞桿等零件拉伸，并且及時更換密封。

只要存在液壓油泄露，都應及時更換備件，將失效油缸返給專業廠家維修，同時檢測液壓油清潔度是否達到標準。對于專業維修廠家，則需要全面進行拆解、測量和分析。從密封材質、溝槽尺寸、粗糙度、主要零件同心度、圓柱度、裝配工藝等方面進行全面分析和改進。

4 結論

綜上所述，液壓泥炮的核心部件是打泥機構和回轉油缸。通過壓炮力、間隙控制和材質選擇等來避免漏泥、返泥現象；通過選用密封件、控制加工精度和安裝工藝來提高液壓油缸的壽命。為了提高液壓泥炮的可靠性和壽命，控制系統、規范操作和良好維護也同樣至關重要。