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滑觸線高爐布料器的研究與設(shè)計(jì)

日期：2025-05-10 15:46

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摘要：摘要主要介紹中冶南方在高爐布料器領(lǐng)域的*新研究成果，首先對(duì)現(xiàn)有布料器的傳動(dòng)原理進(jìn)行了分析，其次對(duì)滑觸線布料器的機(jī)械傳動(dòng)原理、組成、功能及技術(shù)特點(diǎn)等進(jìn)行了分析。

摘要主要介紹中冶南方在高爐布料器領(lǐng)域的*新研究成果，首先對(duì)現(xiàn)有布料器的傳動(dòng)原理進(jìn)行了分析，其次對(duì)滑觸線布料器的機(jī)械傳動(dòng)原理、組成、功能及技術(shù)特點(diǎn)等進(jìn)行了分析。

高爐布料器里高爐煉鐵領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備。其功能是能夠按照工藝要求實(shí)現(xiàn)爐料的均勻布料。盧森堡PW公司的行星差動(dòng)齒輪布料器自20世紀(jì)70年代開(kāi)始應(yīng)用以來(lái)，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和可靠性占據(jù)了絕對(duì)的市場(chǎng)，但其缺點(diǎn)也日益暴露出來(lái)，例如質(zhì)量大、傳動(dòng)原理復(fù)雜、傳動(dòng)效率低以及價(jià)格昂貴等，因此國(guó)內(nèi)外對(duì)布料器開(kāi)展了大量的研究，中冶南方工程技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱中冶南方)自2007年就組織專門研發(fā)人員對(duì)高爐爐頂布料器開(kāi)展研究，于2009研發(fā)出中冶南方**代新型布料器—HG布料器，并于2011年成功制造出樣機(jī)，在HG布料器的基礎(chǔ)上，又開(kāi)展了新型布料器的研發(fā)工作，本文主要介紹中冶南方在高爐布料器領(lǐng)域的*新研究成果。
1高爐布料器傳動(dòng)原理的分類
絕大部分布料器的布料功能是通過(guò)溜槽繞布料器中心線的旋轉(zhuǎn)及繞溜槽懸掛鉸點(diǎn)的傾動(dòng)等實(shí)現(xiàn)的。

在對(duì)布料器的傳動(dòng)原理進(jìn)行分類時(shí)，將溜槽隨筒體的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)理解為溜槽的公轉(zhuǎn)，溜槽的繞鉸點(diǎn)的傾動(dòng)運(yùn)動(dòng)理解為其自轉(zhuǎn)，以中冶南方HG布料器例溜槽的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)如圖1所示。溜槽的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)需要兩個(gè)動(dòng)力源，現(xiàn)行的方案中自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的動(dòng)力源均固定，因此，當(dāng)溜槽既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)時(shí)，由于溜槽自轉(zhuǎn)動(dòng)力源的實(shí)力點(diǎn)的不斷變化，必須引入一定的結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)溜槽自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的解稠，按照解稠方式的不同，布料器的傳動(dòng)原理大致分類以下幾類:

**類為采用行星齒輪機(jī)構(gòu)解稠，這類布料器包括PW的行星差動(dòng)布料器，以及中冶賽迪公司的三環(huán)差動(dòng)布料器，其基本原理都是通過(guò)復(fù)雜的行星差動(dòng)輪系結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)溜槽自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)(傾動(dòng)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))的解稠，這類布料器輪系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，齒輪的制造精度要求高，傳動(dòng)效率低，因此其缺點(diǎn)也日益顯現(xiàn)。

**類為國(guó)內(nèi)以僧全松為代表開(kāi)始研究的布料器，包括采用鋼絲繩傳動(dòng)的55型無(wú)鐘爐頂布料器、液壓傳動(dòng)的BG型無(wú)鐘爐頂布料器、雙反相減速機(jī)曲柄滑塊式布料器以及齒輪齒條傳動(dòng)布料器等。此外還包括中冶南方的HG布料器。這些布料器都有一個(gè)共同特點(diǎn)，溜槽的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)采用兩套獨(dú)立的傳動(dòng)系統(tǒng)，但都會(huì)引入下部回轉(zhuǎn)支承，且包括兩條運(yùn)動(dòng)鏈，**條運(yùn)動(dòng)鏈?zhǔn)橇锊鄣乃叫D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)鏈，**條是溜槽的垂直傾動(dòng)運(yùn)動(dòng)鏈，兩種運(yùn)動(dòng)在下回轉(zhuǎn)支撐上匯合，一般**條運(yùn)動(dòng)鏈都采用齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些布料器主要區(qū)別是在**條運(yùn)動(dòng)鏈上。如采用鋼絲繩、油缸、齒輪齒條及螺旋大齒圈。本類型布料器是通過(guò)下回轉(zhuǎn)支承來(lái)實(shí)現(xiàn)溜槽傾動(dòng)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的解藕。

第三類是奧鋼聯(lián)的萬(wàn)向節(jié)布料器及中冶南方的雙向擺動(dòng)布料器，該類型布料器都是利用萬(wàn)向節(jié)原理(非自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)原理)將爐料布置到平面內(nèi)的任一點(diǎn)，但是由于傾動(dòng)角度小等缺點(diǎn)，至今也沒(méi)有推廣。

第四類是中冶南方*新研發(fā)的滑觸線布料器。該布料器將傾動(dòng)電機(jī)安置于旋轉(zhuǎn)筒體上，因此溜槽的自轉(zhuǎn)是通過(guò)公轉(zhuǎn)上的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的，溜槽的自轉(zhuǎn)動(dòng)力源與實(shí)力點(diǎn)始終相對(duì)固定，因此其自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)無(wú)稠合，所以也無(wú)需解稠，在原理上是*簡(jiǎn)單的。
2滑觸線式布料器的設(shè)計(jì)及技術(shù)特點(diǎn)
2.1滑觸線式布料器的傳動(dòng)原理及結(jié)構(gòu)

滑觸線式布料器的機(jī)械原理圖如圖2所示，傾動(dòng)電機(jī)布置與旋轉(zhuǎn)圓筒上，該方案中溜槽的旋轉(zhuǎn)和傾動(dòng)完全獨(dú)立，無(wú)需解稠。滑觸線布料器三維模型如圖3所示，具體傳動(dòng)原理如下。

2.1.1溜槽旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)
布料器的溜槽懸掛于旋轉(zhuǎn)圓筒的下端，旋轉(zhuǎn)電機(jī)安裝于布料器殼體上，輸出端的旋轉(zhuǎn)小齒輪與上部回轉(zhuǎn)支承外圈嚙合，上部回轉(zhuǎn)支承外圈與旋轉(zhuǎn)圓筒固定，內(nèi)圈固定在布料器殼體上，旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)上部回轉(zhuǎn)支承而使得旋轉(zhuǎn)圓筒旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)溜槽的旋轉(zhuǎn)。
2.1.2溜槽傾動(dòng)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)傾動(dòng)電機(jī)固定于旋轉(zhuǎn)筒體上，隨筒體一起旋轉(zhuǎn)，通過(guò)滑觸線供電，在旋轉(zhuǎn)圓筒的下部沿布料器中心線方向鏡像分布兩組蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，旋向相反，在旋轉(zhuǎn)圓筒上同時(shí)還固定有下部回轉(zhuǎn)支承，其內(nèi)圈與旋轉(zhuǎn)圓筒固定，外圈為齒輪，傾動(dòng)電機(jī)輸出端的傾動(dòng)小齒輪與下部回轉(zhuǎn)支承的外圈嚙合，下部回轉(zhuǎn)支承的外圈同時(shí)與蝸桿軸端部小齒輪嚙合。傾動(dòng)電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)傾動(dòng)小齒輪而驅(qū)動(dòng)下部回轉(zhuǎn)支承的外圈相對(duì)于內(nèi)圈的旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，*終實(shí)現(xiàn)溜槽的傾動(dòng)。

2.2系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)
2.2.1水冷技術(shù)
滑觸線布料器充分利用滑觸線提供的電能，在布料器內(nèi)部引入潛水泵將冷卻水進(jìn)行加壓后對(duì)布料器及傾動(dòng)電機(jī)進(jìn)行冷卻。旋轉(zhuǎn)體內(nèi)進(jìn)水口的水經(jīng)過(guò)均勻腔后，能較均勻的流入到上水槽，潛水泵從上水槽中取水進(jìn)行加壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)布料器的加壓冷卻，才外系統(tǒng)還可根據(jù)冷卻法，相對(duì)于傳動(dòng)的開(kāi)式水冷而言，
冷卻效果更好。

2.2.2煤氣密封技術(shù)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)高爐煤氣的密封，滑觸線布料器在下水槽的上方還設(shè)有一個(gè)密封槽，槽體內(nèi)放置密封油，密封槽、密封介質(zhì)及密封隔板等組成一個(gè)密封系統(tǒng)對(duì)高爐煤氣及下水槽中的水蒸氣進(jìn)行密封，其密封隔板上在合適高度設(shè)置有若干氮?dú)夤?，每個(gè)氮?dú)夤艹隹谠O(shè)有管口蓋鉸接于氮?dú)夤苌希顟B(tài)時(shí)，氮?dú)馔ㄟ^(guò)氮?dú)夤苓M(jìn)入高爐內(nèi)，軟帶處于自然懸掛狀態(tài)，當(dāng)爐內(nèi)壓力高于布料器內(nèi)部壓力時(shí)，軟帶、浮漂、密封件根據(jù)爐內(nèi)煤氣壓力情況自動(dòng)形成旋轉(zhuǎn)端面密封系統(tǒng)，壓力檢測(cè)裝置檢測(cè)到爐內(nèi)壓力高于布料器內(nèi)部壓力時(shí)，可自動(dòng)提升供氮壓力，形成新的正常狀態(tài)。該系統(tǒng)能夠形成對(duì)高爐煤氣及水蒸氣良好的阻隔及密封作用。

2.2.3智能監(jiān)測(cè)技術(shù)
滑觸線布料器充分利用了滑觸線提供的電能，通過(guò)引入視頻監(jiān)控、智能檢測(cè)及智能潤(rùn)滑等先進(jìn)設(shè)備對(duì)布料器的運(yùn)行情況進(jìn)行綜合的智能監(jiān)測(cè)。其視頻監(jiān)控模塊能夠?qū)Σ剂掀鲀?nèi)部設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控;其智能檢測(cè)模塊能夠提供環(huán)境溫度信息以作為水冷系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)水量的依據(jù)，并實(shí)時(shí)反映關(guān)鍵零部件的疲勞情況及剩余壽命，預(yù)防事故發(fā)生;其智能潤(rùn)滑模塊能夠?qū)崿F(xiàn)潤(rùn)滑系統(tǒng)的按需潤(rùn)滑。

綜上，滑觸線布料器具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)溜槽的旋轉(zhuǎn)和傾動(dòng)無(wú)藕合，彼此完全獨(dú)立，因此其控制非常簡(jiǎn)單;
2)用電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)溜槽傾動(dòng)，使得整個(gè)布料器的結(jié)構(gòu)也非常簡(jiǎn)單;
3)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此重量更輕，成本也更低;
4)采用基于潛水泵的半閉式高壓水冷方式，布料器的冷卻性能更好;
5)采用雙槽密封系統(tǒng)，對(duì)高爐煤氣的阻隔性更好;
6)引入智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使得布料器的可控性和可操作性更強(qiáng)。

3結(jié)論
滑觸線布料器式在總結(jié)和分析各類型布料器優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用當(dāng)代先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備而得出的全新的傳動(dòng)方案，并充分利用將傾動(dòng)電機(jī)引入布料器內(nèi)部所提供的電能，引入了電動(dòng)潛水泵、視頻監(jiān)控設(shè)備、智能檢測(cè)設(shè)備等先進(jìn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了布料器的高壓水冷、智能監(jiān)控、智能檢測(cè)等，大大提高了布料器的安全性、可靠性及可控性，而且其質(zhì)量輕，制造精度要求低，因此其優(yōu)勢(shì)十分明顯。

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