爐前設(shè)備開口機曲臂改造分析

趙子剛 閆鳳龍 王 超 朱印濤

(河北鋼鐵股份有限公司承德分公司 河北承德067102)

1 引言

2500m3高爐爐前有四個出鐵口，日常出鐵是兩兩相對在一個倒場周期內(nèi)使用，出鐵的鐵口平均在出鐵45 ～60天后進行倒場，兩兩鐵口進行交替出鐵，爐前開口機是高爐生產(chǎn)的重要設(shè)備。在倒場時間內(nèi)維修人員需要對爐前的重點設(shè)備開口機及泥炮的旋轉(zhuǎn)和連接部位進行檢查修復，磨損嚴重的進行更換，在高爐倒場時對開口機檢查修復發(fā)現(xiàn)一個共性的問題，每次倒場開口機的旋轉(zhuǎn)曲臂都會磨損、變形嚴重。如不及時更換就會造成開口機運行不穩(wěn)定，進而造成開口機在開眼中途造成燒損的情況。為保障生產(chǎn)就需要對其進行更換。為提高設(shè)備穩(wěn)定性，我們有針對性的對此部位進行改造。

2 曲臂故障原因分析

圖1 全液壓開口機結(jié)構(gòu)圖

全液壓開口機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)是由U 型曲臂、連接桿、旋轉(zhuǎn)油缸、銷軸及銅套組成。使用過程中，由于開口機曲臂旋轉(zhuǎn)，U 型曲臂的重心不斷偏移，極易造成銷軸及銅套嚴重磨損，甚至造成曲臂變形，影響設(shè)備使用壽命?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)平均旋轉(zhuǎn)2000 次后，就需要對銷軸、銅套、連接桿以及U 型曲臂進行更換，既增加了生產(chǎn)成本又增大了維修勞動量。通對全液壓開口機旋轉(zhuǎn)過程中的曲臂進行受力分析，進而得出造成銷軸及銅套嚴重磨損，甚至造成曲臂變形，影響設(shè)備使用壽命的主要原因為曲臂重心偏移。全液壓開口機結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

3 解決方案

3.1 支撐方案力學分析

利用牛頓第三定律對曲臂在旋轉(zhuǎn)過程中重心偏移進行分析，利用第三定律原理給曲臂施加一個支撐力進而實現(xiàn)力的平衡，主要解決思路如圖2。

圖2 曲臂改造力學簡圖

3.2 主要改造方案分析

根據(jù)開口機回轉(zhuǎn)機構(gòu)曲臂的形狀特點以及旋轉(zhuǎn)運行狀況進行分析，計算出回轉(zhuǎn)機構(gòu)曲臂的重心(曲臂為異形件)，對磨損嚴重連桿和銷軸部位進行受力分析，得出原因是曲臂重心偏移，開口機旋轉(zhuǎn)過程中受力不均造成的，依此制定出相應(yīng)的改造方案。從力學的角度上，通過對曲臂的運行軌跡進行詳細計算和現(xiàn)場實際觀察，確定在U 形曲臂下方安裝一個支撐托架用于支撐曲臂。通過托架提供一個支撐力與曲臂的重力相平衡，完成對開口機曲臂的改造。

圖3 曲臂支撐裝置簡圖

經(jīng)過受力分析、計算，設(shè)計出能承載開口機U 型曲臂重量且運轉(zhuǎn)平穩(wěn)的支承托輥、軸承及工字鋼支架。同時考慮開口機旋轉(zhuǎn)時U 型曲臂始終在支承托輥上運行，要求安裝工字鋼托架時不影響開口機正常旋轉(zhuǎn)。支承托輥確保開口機旋轉(zhuǎn)時始終支撐在U 型曲臂下表面上，軸承組件要耐高溫、防灰塵。工字鋼支架固定在U 型曲臂下面時，需要焊接在開口機的底座上，且方便更換支承托輥。支撐裝置如圖3 所示。

改造后支撐裝置與開口機曲臂的結(jié)構(gòu)簡圖如圖4。

圖4 支撐裝置與開口機曲臂的結(jié)構(gòu)簡圖

4 總結(jié)

現(xiàn)場改造實施后，取得了很好的效果，從一年的使用情況來看，加上托輥后可以使開口機曲臂及其他的連接桿件的使用壽命從45 天延長到1 年，增強了開口機運轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，使得回轉(zhuǎn)機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)約從2000 次延長至15000 次，提高設(shè)備使用周期，保障了高爐的穩(wěn)定生產(chǎn)，降低工人的勞動強度。同時項目的開展從實際出發(fā)，改造就地取材，是維檢中心在今年提出的創(chuàng)新維檢的一個成功例子，同時工人通過在工作中不斷創(chuàng)新以及從實際所取得成果，提高了設(shè)備使用周期，降低了自身的勞動強度，極大提高了工人創(chuàng)新和改造的積極性。

1]周傳典. 高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊. 北京:冶金工業(yè)出版社，2008.

2]彭文生，李志明，黃華梁.機械設(shè)計.北京:高等教育出版社，2002.8.