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滑觸線高爐布料器的研究與設(shè)計(jì)
日期:2025-04-04 23:55
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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年代開始應(yīng)用以來,以其獨(dú)特的優(yōu)勢和可靠性占據(jù)了絕對(duì)的市場,但其缺點(diǎn)也日益暴露出來,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,因此國內(nèi)外對(duì)布料器開展了大量的研究,中冶南方工程技術(shù)有限公司(以下簡稱中冶南方)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。
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復(fù)雜的行星差動(dòng)輪系結(jié)構(gòu)來實(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)。
**類為國內(nèi)以僧全松為代表開始研究的布料器,包括采用鋼絲繩傳動(dòng)的55型無鐘爐頂布料器、液壓傳動(dòng)的BG型無鐘爐頂布料器、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下回轉(zhuǎn)支承來實(shí)現(xiàn)溜槽傾動(dòng)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的解藕。
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)
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)。
第三類是奧鋼聯(lián)的萬向節(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)是通過公轉(zhuǎn)上的設(shè)備來實(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)無稠合,所以也無需解稠,在原理上是*簡單的。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,無需解稠?;|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)的開式水冷而言,
冷卻效果更好。
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?,正常狀態(tài)時(shí),氮?dú)馔ㄟ^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),壓力檢測裝置檢測到爐內(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)測技術(shù)
滑觸線布料器充分利用了滑觸線提供的電能,通過引入視頻監(jiān)控、智能檢測及智能潤滑等先進(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。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;其智能潤滑模塊能夠?qū)崿F(xiàn)潤滑系統(tǒng)的按需潤滑。
滑觸線布料器充分利用了滑觸線提供的電能,通過引入視頻監(jiān)控、智能檢測及智能潤滑等先進(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。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;其智能潤滑模塊能夠?qū)崿F(xiàn)潤滑系統(tǒng)的按需潤滑。
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)無藕合,彼此完全獨(dú)立,因此其控制非常簡單;
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)也非常簡單;
3)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單,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)測系統(tǒng),使得布料器的可控性和可操作性更強(qiáng)。
1)溜槽的旋轉(zhuǎn)和傾動(dòng)無藕合,彼此完全獨(dú)立,因此其控制非常簡單;
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)也非常簡單;
3)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單,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)勢十分明顯。
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)勢十分明顯。