孟 勇
（河北鋼鐵集團(tuán)唐山分公司 河北 阜城 053700）
【摘要】本論文論述了開鐵口機(jī)在煉鐵廠的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。設(shè)計(jì)中詳細(xì)地計(jì)算了開鐵口機(jī)的工藝設(shè)備參數(shù)及空間布置。為提高開鐵口機(jī)生產(chǎn)率和使用壽命，在設(shè)計(jì)中采用了一些新技術(shù)、新工藝。設(shè)計(jì)中選用新型鑿巖機(jī)及水霧化動(dòng)力裝置，多路旋轉(zhuǎn)接頭等先進(jìn)技術(shù)。本設(shè)計(jì)為大高爐開口提高生產(chǎn)率，快捷高效，安全，準(zhǔn)確準(zhǔn)時(shí)出鐵提供了可靠保證。
【關(guān)鍵詞】開鐵口機(jī)；新型鑿巖機(jī)及水霧化動(dòng)力裝置；多路旋轉(zhuǎn)接頭
1 概述
開鐵口機(jī)，是煉鐵廠的一種常用設(shè)備，其功能是用來打開高爐鐵口，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化高爐冶煉。
1.1 組成部分
開鐵口機(jī)結(jié)構(gòu)主要由回轉(zhuǎn)部分和鉆進(jìn)部分等組成。鉆進(jìn)部分主要由推進(jìn)和沖鉆部分組成，回轉(zhuǎn)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(jī)的可靠性和使用性能直接關(guān)系到高爐煉鐵的生產(chǎn)效率。
1.2 分類
現(xiàn)今，國內(nèi)外應(yīng)用于高爐的開鐵口機(jī)類型較多，可謂五花八門。從傳動(dòng)形式上可分為電動(dòng)開鐵口機(jī)、氣動(dòng)開鐵口機(jī)、氣液復(fù)合傳動(dòng)開鐵口機(jī)等；從安裝方式上可分為懸掛式開鐵口機(jī)、落地式開鐵口機(jī)。落地式氣動(dòng)、液壓復(fù)合傳動(dòng)的開鐵口機(jī)在全國大、中、小高爐上應(yīng)用最多，其次是懸掛式全氣動(dòng)型式和落地式全液壓型式。這幾種典型的開鐵口機(jī)的共同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是都具有導(dǎo)向軌梁和送進(jìn)機(jī)構(gòu)，鉆機(jī)沿著一定角度的傾斜軌道行進(jìn)，開出的鐵口孔道是和這個(gè)角度相同的圓孔，鉆機(jī)都具有沖打功能。
1.3 應(yīng)用領(lǐng)域
開鐵口機(jī)被廣泛用于工業(yè)、鋼鐵、冶金等行業(yè)。
2 開鐵口機(jī)鑿巖機(jī)的研究
經(jīng)過國產(chǎn)及進(jìn)口開鐵口機(jī)用鑿巖機(jī)的了解對(duì)比，選定宜昌市燕獅科技有限公司制造的CHY4000A 型鑿巖機(jī)，該鑿巖機(jī)經(jīng)過國內(nèi)寶鋼、首鋼、天鋼等大中型高爐使用完全可替代德國T M T 進(jìn)口鑿巖機(jī)，價(jià)格僅是進(jìn)口價(jià)格的五分之一。CHY4000A 型鑿巖機(jī)功能及原理。
2.1 旋轉(zhuǎn)功能
該機(jī)旋轉(zhuǎn)動(dòng)力來自一臺(tái)液壓馬達(dá)，馬達(dá)輸出經(jīng)齒輪減速后最終傳遞給“振打桿”。如圖1 所示，小齒輪與馬達(dá)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(dòng)力的大齒輪，同時(shí)也是振打桿的后端支撐，限制振打桿后退極限位置。該機(jī)較大的旋轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)是鉆進(jìn)還是鉆退過程中，都始終保持通道暢通。
2.2 沖擊功能
如圖1 所示，正向沖擊時(shí)，振打桿在后位。由于“活塞”向前沖擊時(shí)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(jī)的重要零件振打桿受到了很好的保護(hù)。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(dòng)配合的“支承套”支撐、導(dǎo)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(jìn)過程中產(chǎn)生的粉塵在霧化水的作用下凝結(jié)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(dòng)環(huán)境。此外，針對(duì)以前霧化開鐵口機(jī)漏水嚴(yán)重等問題，對(duì)C H Y4000A 型鑿巖機(jī)作出改進(jìn)。以往的開鐵口機(jī)吹掃管又細(xì)又長，水霧化入口在鑿巖機(jī)前端。工作時(shí)霧化的水在吹掃空氣的作用下，直達(dá)鐵口除塵，但在非工作狀態(tài)下，殘留的水就可能順著吹掃管與振打桿之間的間隙進(jìn)入機(jī)體內(nèi)部，侵蝕機(jī)內(nèi)零部件。而C H Y4000A 型鑿巖機(jī)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(hù)機(jī)內(nèi)重要零件不受侵蝕。再者，CHY4000A 型鑿巖機(jī)的霧化水是從機(jī)體尾部進(jìn)入的，對(duì)整個(gè)機(jī)體以及振打桿、鉆桿、鉆頭起到了較好的冷卻效果，對(duì)提高設(shè)備使用壽命起到了重要作用。
2.4 背景技術(shù)
開鐵口機(jī)是高爐爐前用于打開鐵口的設(shè)備。隨著煉鐵工藝的發(fā)展, 高爐鐵口趨向深度更深，炮泥更硬，熱量更大的方向發(fā)展。爐前開鐵口時(shí)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(hù)鐵口，延長高爐壽命。目前國內(nèi)開鐵口機(jī)水霧化吹掃使用的是低壓工業(yè)水，氣壓提高時(shí)水流無法實(shí)現(xiàn)霧化, 吹掃不暢，效率低下, 釬具壽命短；操作人員全憑經(jīng)驗(yàn)操作，效果不穩(wěn)定，存在鐵口灌水的危險(xiǎn)。
3 開鐵口機(jī)用多通路旋轉(zhuǎn)接頭的研究
目前高爐開鐵口機(jī)普遍采用液壓鑿巖機(jī)，它具有相對(duì)體積小，重量輕，容易實(shí)現(xiàn)控制，沖擊功大，扭矩大，易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)的特點(diǎn)，因此在高爐開鐵口機(jī)中廣泛應(yīng)用。由于在開鐵口過程中鑿巖機(jī)隨鉆進(jìn)的過程而相應(yīng)移動(dòng)，向鑿巖機(jī)輸送動(dòng)力介質(zhì)的管路成為難點(diǎn)與薄弱環(huán)節(jié)。唐鋼煉鐵廠高爐2007 年底投產(chǎn)后，短時(shí)間內(nèi)油管多次燒毀，造成事故，后經(jīng)采取隔熱措施后，開鐵口機(jī)油管壽命也只有兩個(gè)月，拖鏈裝置最常壽命只能使用半年；解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：
高爐開鐵口機(jī)用多通路旋轉(zhuǎn)接頭，每套連桿接頭的貫穿在移動(dòng)端鉸接頭、中間鉸接頭、固定端鉸接頭和連接鋼管內(nèi)的油管通路為2 ～ 4 路。移動(dòng)端鉸接頭、中間鉸接頭、固定端鉸接頭為相同的接頭結(jié)構(gòu)，接頭由空心軸，回轉(zhuǎn)套、蓋板組成，空心軸體空腔與連接鋼管相連接，回轉(zhuǎn)套套裝在空心軸外周上，回轉(zhuǎn)套與空心軸外周之間為雙軸承相連接，回轉(zhuǎn)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(jī)機(jī)架通過鼓形橡膠彈簧固定。
本實(shí)用新型由兩套相同結(jié)構(gòu)的連桿接頭組成，每套連桿接頭內(nèi)有2 ～ 4 油管通路，共計(jì)可達(dá)到4 ～ 8 個(gè)油管通路，滿足了鑿巖機(jī)對(duì)多通路的要求，本實(shí)用新型在耐高溫性能，對(duì)突發(fā)的鐵水噴濺適應(yīng)性以及長壽命等方面，都取得了良好的使用效果，而且平時(shí)除了對(duì)軸承的定期潤滑外，其他是免維護(hù)的，這大大改善了開鐵口機(jī)油管被燒壞以及頻繁漏油的狀況，避免了開鐵口機(jī)因損壞不能開口的事故，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
附圖說明圖：圖2 是本實(shí)用新型一套連桿接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 是本實(shí)用新型一個(gè)鉸接頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 所示，新型的高爐開鐵口機(jī)用多通路旋轉(zhuǎn)接頭由兩套完全相同的連桿組成，每個(gè)連桿內(nèi)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(jī)構(gòu)由移動(dòng)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(jī)機(jī)架上。移動(dòng)端鉸接頭1 固定在鑿巖機(jī)小車上，隨鑿巖機(jī)一起前進(jìn)或后退。中間鉸接頭2 通過連接鋼管4分別與移動(dòng)端鉸接頭1、固定端鉸接頭3相連接。
圖3 所示，三個(gè)鉸接頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，接頭由空心軸8，回轉(zhuǎn)套7、蓋板6 組成，空心軸體空腔與連接鋼管4 相連接，回轉(zhuǎn)套7 套裝在空心軸8 外周上，回轉(zhuǎn)套7 與空心軸8 外周之間有軸承9 和軸承12 相連接，回轉(zhuǎn)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(jìn)口氟橡膠O 型圈，耐溫可達(dá)到120℃以上，O 形圈兩側(cè)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(dá)到14M p a 長期使用不發(fā)生泄露，完全能夠滿足鑿巖機(jī)使用要求。另外鉸接頭采用雙軸承，可承受較大的側(cè)向力。并且在固定端鉸接頭3 與開鐵口機(jī)機(jī)架通過鼓形橡膠彈簧固定，因此整個(gè)裝置能夠承受很大的側(cè)向位移，不會(huì)因鑿巖機(jī)小車的側(cè)向偏移產(chǎn)生的側(cè)向力而縮短旋轉(zhuǎn)接頭的使用壽命。
在實(shí)際生產(chǎn)中安裝了本實(shí)用新型后，當(dāng)鑿巖機(jī)鉆進(jìn)時(shí)，固定端鉸接頭保持與機(jī)架相對(duì)不動(dòng)，中間鉸接頭以固定端鉸接頭為圓心作圓周運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)端鉸接頭則隨鑿巖機(jī)小車作直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)鑿巖機(jī)后退時(shí)，上述機(jī)構(gòu)則作相反運(yùn)動(dòng)。該裝置經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用，使用壽命可達(dá)到一年半以上不泄露，并且使用后期密封件老化只會(huì)造成緩慢泄露，因此不會(huì)對(duì)設(shè)備突然形成影響，導(dǎo)致設(shè)備事故。此外該裝置損壞后修復(fù)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(yīng)用前景與可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
4 結(jié)語
本設(shè)計(jì)根據(jù)目前國內(nèi)開鐵口機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向而設(shè)計(jì)的新型高效開鐵口機(jī)。設(shè)計(jì)中采用了一些比較先進(jìn)的理論和設(shè)計(jì)理念，并結(jié)合在實(shí)踐過程中了解和發(fā)現(xiàn)的問題，綜合運(yùn)用所學(xué)到的各種知識(shí)在本設(shè)計(jì)中去解決這些問題。本設(shè)計(jì)的開鐵口機(jī)。在設(shè)計(jì)中采用了一些新技術(shù)、新工藝。設(shè)計(jì)中選用了新型鑿巖機(jī)及水霧化動(dòng)力裝置，多路旋轉(zhuǎn)接頭等先進(jìn)技術(shù)。本設(shè)計(jì)較好的滿足了大高爐的出鐵開鐵口需求，更好地實(shí)現(xiàn)了充分利用現(xiàn)有空間，高效，節(jié)能，減排環(huán)保節(jié)省資金的良好效果。