高炉泥炮液压系统改进研究

高炉泥炮液压系统改进研究
阐述了高炉炉前液压系统泥炮回转的故障分析及改进设计，使该设备运行平稳、安全可靠并适应生产的需要。

标签：高炉；泥炮；液压系统
1 引言
在钢铁工业中，高炉是炼铁的必不可少的设备，而高炉放完铁水后，须用泥炮打泥去堵住放铁水口。

在堵铁水口过程中，还有高温铁水在向外流，因此，必须让泥炮炮头,快速地到达铁水口，然后紧紧地贴住铁水口，以免泥炮炮头烧坏。

某钢厂有一座1350m3高炉，其泥炮在炮头接近铁水口的过程中速度较慢，常
使价格昂贵的炮头烧坏，且在打泥油缸打泥时泥炮有后退现象，造成打泥无力，另外，泥炮在回转走下坡时时快时慢。

针对上述现象，对液设备的液压回路进行了分析。

2 原液压系统工作原理及缺陷分析
该设备原液压原理如图１所示。

1.手动换向阀;
2.液控单向阀;
3.双单向节流阀
当手动换向阀换向到右位时，压力油经过手动换向阀1流经液控单向阀2、单向节流阀3进入转炮油缸的无杆腔，而转炮油缸有杆腔的液压油经过B1口、单向节流阀3、液控单向阀2及换向阀流到T口回到油箱，这样使转炮油缸的活塞杆推出，实现泥炮的回转及炮口压紧高炉的铁水口，手动换向阀1回到中位，单向节流阀3起回油节流作用，调节油缸的前进速度，液控单向阀2起换向阀在中位时保压，使转炮油缸不后退，然后打泥油缸打泥堵住铁水口，当铁水口堵住后，打泥油缸退回。

手动换向阀1换到右位，压力油由P口经手动换向1进入液控单向阀2单向节流阀3到转炮油缸的有杆腔，转炮油缸的无杆腔油液由A1进入单向节流阀3液控单向阀2及手动换向阀1进入T口回到油箱，实现转炮油缸的退回。

从液压原理图上来看，似乎没有问题。

但仔细分析后发现，转炮速度达不到要求，常烧坏炮头的原因是：（1）手动换向阀选小了，在功率极限内，过不了所要求的流量。

（2）系统流量也太小，也就是说泵也选小了。

在打泥油缸打泥时，泥炮后退的主要原因是：通过手动换向阀1换向前进到位后，手动换向阀1复位，液控单向阀2保压，由于油缸有泄泄漏，造成有杆腔压力会升高，造成炮口对放铁水口的作用力变小，使打泥无力。

泥炮回转前进下坡时速度不稳定的原因在于：泥炮从水平阶段向下坡移动时，转炮油缸受的是变载荷，如果没有平衡阀保持平衡，速度不可能会稳定。

3 改进后的液压原理分析（见图2）
1.手动换向阀;2、6．液控单向阀;3．单向阀;4．平衡阀；5.卸荷阀;7．单向节流阀
3.1 泥炮快速前进工作原理
手动换向阀1换向到右位，一路压力油经换向阀的P口到A口，过液控单向阀2、单向节流阀7进入油缸的无杆腔。

另外，有杆腔的油经液控单向阀6、平衡阀4、单向节流阀7也进入油缸的无杆腔，这样在低压前进时形成差动回路，使泥炮快速前进，比原来速度将近提高三分之一。

又因为加了平衡阀4，泥炮在快速前进时消除了速度不稳定现象。

3.2 泥炮到位加压工作原理
当泥炮到位时，炮口贴合放铁水口形成负载，油缸无杆腔压力上升到系统压力，卸荷阀5的控制压力取自油缸无杆腔的压力，当此控制压力等于或高于此阀的调定压力时，卸荷阀5使油缸的有杆腔卸荷，此时有杆腔的油液不能打开单向阀3，只能经过卸荷阀5、手动换向阀1回油箱，这时相当于泥炮工进，因为油缸有杆腔已没有了压力，油缸的推
力则显著增大，这样，使泥炮炮口紧紧地贴合在放铁水口上
边沿壁上，使打泥油缸在打泥时不再会让炮泥在炮口及放铁水口边沿间隙溢出。

这时，手动换向阀到中位，液控单向阀2及单向阀3起保压作用。

3.3 泥炮退回工作原理
当泥炮要退回时，手动换向阀1换向到左位，压力油经换向1的P口到B 口，再经泄荷阀5的单向阀到油缸的有杆腔。

这时液控单向阀6没有压力控制油而处于反向关闭状态。

同时油缸有杆腔的压力油打开液控单向阀2使其反向开启。

这样油缸无杆腔的液压油经过单向节流阀7、液控单向阀2到手动换向阀的A口，由手动换向阀的A口到T口回油箱，实现泥炮退回。

3.4 改进后的原理特点
（1）此原理使用了差动回路，在不增大泵的排量的情况下使泥炮回转的速度加快了三分之一左右，解决了速度慢烧炮头的问题。

（2）此差动回路不需要经过手动换向阀1，使手动换向阀也不需加大，降低了成本。

（3）泥炮前进时，加了平衡阀4，改善了泥炮由平路段到下坡段工作的平稳性。

（4）泥炮到位后，此回路由差动变换成了普通换向回路，且油缸的有杆腔泄压，增加了转炮油缸的推力，改善了打泥性能。

4 实际检验
通过液压系统的改进，使得泥炮回转前进快速、平稳，到位后加压有力，炮泥再也没有被挤出现象，用户非常满意，实际上，此后我们按此原理为钢厂改造了多套高炉炉前液压系统中回转部分，效果都很好。

5 结论
通过高炉炉前液压系统的泥炮回转部分的故障分析与改进，得出在高炉前液压系统泥炮回转部分宜用差动回路在空载时提速，到位变换成常规换向回路加压且使油缸有杆腔泄压，增大作用力，这样即节约了成本，又可获得比较理想的效果，使该设备动行快速、平稳、安全可靠，满足了生产的需要。

参考文献
［1］何存兴.液压元件［M］.北京：机械工业出版社，1981.
［2］王文斌．机械设计手册（液压部分）［M］．北京：机械工业出版社，2004.
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。