液壓泥炮常見(jiàn)故障分析

劉桂中 巨飛煥

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

1 前言

液壓泥炮是高爐煉鐵設(shè)備中堵鐵口的專用設(shè)備，其能否正常使用，直接影響著高爐的生產(chǎn)及安全。液壓泥炮由于長(zhǎng)期工作在高溫多塵的惡劣環(huán)境中，即使保障良好的潤(rùn)滑、冷卻等維護(hù)措施，依然會(huì)出現(xiàn)各種故障，常見(jiàn)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(jī)構(gòu)、吊掛機(jī)構(gòu)、控制連桿、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、基礎(chǔ)座等組成，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。基礎(chǔ)座將整個(gè)設(shè)備固定在爐前基礎(chǔ)上，通過(guò)回轉(zhuǎn)油缸驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)基礎(chǔ)座、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、控制連桿和打泥機(jī)構(gòu)組成的四桿機(jī)構(gòu)，將打泥機(jī)構(gòu)從待機(jī)位送入鐵溝上方工作位，由打泥機(jī)構(gòu)中的打泥油缸將泥缸中的炮泥打入鐵口。油缸持續(xù)保壓20～30min，待炮泥凝固后，液壓泥炮打泥油缸退回，回轉(zhuǎn)油缸退回，設(shè)備回到待機(jī)位填充炮泥，準(zhǔn)備下一次工作循環(huán)［4-6］。

圖1 液壓泥炮結(jié)構(gòu)組成

吊掛機(jī)構(gòu)和控制連桿在起到銜接功能的同時(shí)，具備炮嘴的上下和左右調(diào)整功能。而打泥機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是液壓泥炮的核心部件。

2.1 打泥機(jī)構(gòu)

如圖2，泥塞將打泥機(jī)構(gòu)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(nèi)部的有桿腔和無(wú)桿腔；空氣腔則由打泥油缸外壁與驅(qū)動(dòng)腔體內(nèi)壁組成。打泥機(jī)構(gòu)采用打泥油缸活塞桿與驅(qū)動(dòng)腔體固定、缸體運(yùn)動(dòng)的方式。由缸體推動(dòng)泥塞前進(jìn)，打出炮泥進(jìn)行堵口。

圖2 打泥機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)

如圖3，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用回轉(zhuǎn)油缸4驅(qū)動(dòng)由肘板3、連桿2、打泥機(jī)構(gòu)1和基礎(chǔ)座5構(gòu)成的桿機(jī)構(gòu)完成液壓泥炮的回轉(zhuǎn)工作。

圖3 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

3 故障分析

3.1 漏泥

漏泥現(xiàn)象即為在液壓泥炮在堵口的過(guò)程中，炮泥從炮嘴與泥套間漏出的現(xiàn)象。出現(xiàn)漏泥，輕則炮嘴容易燒傷，重則無(wú)法完成堵口，進(jìn)而造成較大的事故［7］。

3.1.1 原因分析

之所以出現(xiàn)漏泥現(xiàn)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(xiàn)在斜度不一致、泥套或炮嘴存在損傷、炮嘴復(fù)位不準(zhǔn)確和泥炮壓緊力不夠四個(gè)方面。

液壓泥炮正常打泥角度通常為10°，當(dāng)炮嘴與泥套結(jié)合面角度出現(xiàn)偏差時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)漏泥現(xiàn)象。角度偏差在保證泥套角度無(wú)誤后，通常是由于泥炮機(jī)構(gòu)累計(jì)誤差造成。泥套或炮嘴存在損傷，多是沒(méi)及時(shí)修復(fù)泥套和修復(fù)燒傷的炮嘴造成。炮嘴復(fù)位不準(zhǔn)確主要由于液壓泥炮機(jī)構(gòu)累計(jì)誤差造成。當(dāng)液壓泥炮壓緊力小于打泥反力時(shí)則會(huì)出現(xiàn)退炮現(xiàn)象，從而導(dǎo)致漏泥。

3.1.2 處置方案

當(dāng)存在炮嘴與泥套角度偏差時(shí)，首先修復(fù)泥套工作角度；其次觀察炮嘴上下偏差還是左右偏差，對(duì)于上下偏差可以通過(guò)調(diào)整吊掛機(jī)構(gòu)中的緩沖器進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于左右偏差可以通過(guò)調(diào)整控制連桿的長(zhǎng)短來(lái)調(diào)整。

當(dāng)泥套或炮嘴損傷時(shí)，首先及時(shí)修復(fù)泥套；其次修復(fù)炮嘴接觸面，通常采用焊接后打磨平整的辦法。當(dāng)炮嘴多次使用后失去修復(fù)價(jià)值時(shí)及時(shí)進(jìn)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(dāng)出現(xiàn)炮嘴復(fù)位不準(zhǔn)確時(shí)，即每次堵鐵口時(shí)，炮嘴不在同一位置。這時(shí)，需要檢查液壓泥炮各關(guān)節(jié)節(jié)點(diǎn)是否存在松動(dòng)，需要進(jìn)行調(diào)整或修復(fù)。

當(dāng)出現(xiàn)退炮現(xiàn)象時(shí)，需檢查液壓系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)油缸是否存在泄露情況。同時(shí)，由于泥炮設(shè)計(jì)壓力存有富裕量，可以適當(dāng)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(shí)，如果泥塞隔離功能失效，則會(huì)出現(xiàn)泥腔中的炮泥進(jìn)入空氣腔，增大打泥油缸阻力，甚至拉伸打泥油缸，導(dǎo)致打泥油缸外泄［8］。

3.2.1 原因分析

在打泥機(jī)構(gòu)工作的過(guò)程中，由打泥油缸推動(dòng)泥塞在泥缸里運(yùn)動(dòng)，通過(guò)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(guò)程。當(dāng)完成堵口后打泥油缸退回，泥塞會(huì)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(dāng)泥塞磨損到一定程度，泥塞與泥缸之間的間隙就會(huì)增大，在打泥的過(guò)程中，打泥反力將炮泥通過(guò)間隙擠壓到空氣腔。由于過(guò)量炮泥被帶回，漏泥口不能及時(shí)清理，造成返泥，在增加打泥油缸阻力的同時(shí)，將會(huì)進(jìn)一步破壞油缸活塞桿密封，導(dǎo)致油缸漏油。

3.2.2 處置方案

當(dāng)出現(xiàn)返泥現(xiàn)象時(shí)，需要及時(shí)更換打泥活塞的銅漲圈和刮泥環(huán)。銅漲圈設(shè)計(jì)有最大補(bǔ)償量，與鍍鉻的泥缸配合使用，可以有效降低返泥現(xiàn)象，并保障泥缸使用壽命。日常定期人工掏泥必不可少。當(dāng)返泥嚴(yán)重造成打泥油缸阻力過(guò)大時(shí)或泄露時(shí)，需要將打泥機(jī)構(gòu)進(jìn)行更換返回專業(yè)廠家維修。

3.3 漏油

液壓泥炮漏油主要體現(xiàn)在打泥油缸和回轉(zhuǎn)油缸密封失效而漏油，有內(nèi)泄和外泄兩種方式?；剞D(zhuǎn)油缸結(jié)構(gòu)型式與普通液壓缸相似，而打泥油缸是專有結(jié)構(gòu)型式，以打泥油缸為例進(jìn)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(yùn)動(dòng)的方式。

圖4 打泥油缸

液壓泥炮長(zhǎng)期處于爐前高溫多塵的環(huán)境中，并且打泥機(jī)構(gòu)在工作時(shí)需要20～30min位于鐵水溝正上方，承受著巨大的熱輻射。因此，對(duì)打泥油缸通常都會(huì)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(zhǎng)時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)漏油問(wèn)題。而漏油主要是因?yàn)槊芊馐隆?/p>

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(dòng)密封。靜密封損害的原因多在于加工精度和安裝不規(guī)范；而動(dòng)態(tài)密封則還與密封質(zhì)量和操作規(guī)范性有很大關(guān)系。活塞內(nèi)外圈密封失效會(huì)造成內(nèi)泄，其余密封失效則會(huì)造成外泄。

3.3.2 處置方案

當(dāng)出現(xiàn)內(nèi)泄時(shí)，主要表現(xiàn)為打擊無(wú)力，甚至無(wú)法正常驅(qū)動(dòng)，但外表面看不到液壓油泄露。這時(shí)，可以固定缸體，保持進(jìn)油口進(jìn)油，打開(kāi)出油口，看是否有液壓油排出。如果確定內(nèi)泄，則需要檢查是否存在缸體、活塞桿等零件拉伸，并且及時(shí)更換密封。

當(dāng)出現(xiàn)外泄時(shí)，在打泥機(jī)構(gòu)漏泥口或后法蘭連接面會(huì)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(shí)更換密封。

只要存在液壓油泄露，都應(yīng)及時(shí)更換備件，將失效油缸返給專業(yè)廠家維修，同時(shí)檢測(cè)液壓油清潔度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于專業(yè)維修廠家，則需要全面進(jìn)行拆解、測(cè)量和分析。從密封材質(zhì)、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(jìn)行全面分析和改進(jìn)。

4 結(jié)論

綜上所述，液壓泥炮的核心部件是打泥機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)油缸。通過(guò)壓炮力、間隙控制和材質(zhì)選擇等來(lái)避免漏泥、返泥現(xiàn)象；通過(guò)選用密封件、控制加工精度和安裝工藝來(lái)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(tǒng)、規(guī)范操作和良好維護(hù)也同樣至關(guān)重要。