高炉无料钟炉顶技术的研究

目录

一、摘要 (2)

二、布料器的传动系统 (3)

三、布料器气密箱的结构 (5)

四、无料钟炉顶气密箱运 (8)

五、无钟炉顶布料气密箱改造与维护实践 (11)

六、结论 (13)

七、参考文献 (14)

高炉无料钟炉顶技术的研究

——气密箱

一、摘要

气密箱是无料钟高炉炉顶装料设备的核心部件,其功能是驱动并控制布料溜槽绕高炉中心线的旋转和倾动,以完成高炉不同的布料运动要求。气密箱零部件加工工艺复杂、装配精度高,并且在重载、高温、高压、多粉尘的炉内环境下工作,其运行状态的好坏直接影响到整座高炉的正常工作。对于无料钟高炉炉顶气密箱来说,如果溜槽倾动末段减速器故障,将其重新更换,高炉只需保温8 小时;如果是支撑其大齿圈的轴承故障,高炉则需要保温 3 天。对高炉的故障部位和产生原因判断错误,将会带来重大损失。因此,对气密箱的运动故障诊断技术的研究,已经成为有效缩短炼铁设备检修时间,保证炼铁设备正常运行的重要研究课题。

二、布料器的传动系统

图4—47是国内设计的无料钟炉顶布料器的传动系统。溜槽倾角的调整也采用蜗轮箱传动，但有两点和国外的方案有所不同： 1)行星减速箱内少了一对齿轮，旋转圆筒的旋转由大太阳轮4Z 和齿轮7Z 和8Z 带动，使行星箱的结构得到了简化，少一层齿轮可以少一个分箱面，使安装和调整比较方便。 2)不再采用旋转屏风，采用了固定屏风，它可以通水冷却，炉喉的辐射热不易传入气密箱内，这样可以减少冷却气的用量。

现以图4—47的传动系统为例，对传动系统的运动学关系进行计算。 (1)行星传动的速比公式

当中心小太阳轮a 固定，大太阳轮b （内齿）主动，动力由内齿轮b 传递到系杆H 时的速比a bH i 为

a bH i =1+a b

Z Z （4—2） 当大太阳轮b 固定，中心太阳轮a 主动，动力由中心太阳轮传递到系杆H 时的速比a bH i 为

a bH i ＝1十a b

Z Z （4—3） 当大、小两个太阳轮都主动时，系杆的转速可以根据差动机构的迭加原理将上述单独

传动算得的转速相加或相减(即代数和)求出。不过，在这里可以不计算这种迭加速度，因为布料器的转速(即溜槽线高炉中心线回转的速度)只和主电机的驱动有关，和副电机是否转动无关。而溜槽倾角调整的转速只和副电机的驱动有关，和主电机是否转动无关。不论两个电机单独驱动或同时驱动都是如此。

(2)布料器的转速公式

为了圆周均匀布料，布料器榴楷要有一定的转速。该转速由主电机1n 传递，与副电机无关。设溜档的转速为ch n ，则

ch n =1824137

n Z Z Z Z Z Z ∙∙ （4—4） 设计时，布料器的转速ch n 由前述的“基本参数的计算”确定，然后选择足够功率的 交流或直流电动机，再根据式4—4分配速比。经过计算表明，电动机的功率很小， 国外第一个无料钟炉顶的主电机是10kw(14453

m 的高炉)。因为扇形布料时需要溜槽在一定的角度范因内来回转动，为了减小正反转的惯性力，布料器应该采用较低的转速。例如正常布料时的转速为8r ／min ，扇形布料时的转速可采用3r ／min 左右。 因此，电动机可以考虑选用双速交流电机或者用直流电动机。 (3)布料器两个大齿轮同步的计算

环形布料时，溜槽只作旋转运动，不调倾角。这时，必须使布料器两个大齿轮的转速相等，使布料器内的所有运动件都处在同一转速下绕高炉中心线旋转，这时溜福的倾角固定不变。

为了实现上述条件，必须计算两个大齿轮的同步关系，有关的齿轮齿数必须进行正确的计算。

设齿轮8Z 和10Z 的转速为8n 和10n ，则

8n =1824137

n Z Z Z Z Z Z ∙∙ （4—5） 10n =11024139

a bH n Z Z Z i Z Z Z ∙∙∙ （4—6） 令8n =10n ，则得

87Z Z =a bH i ∙109

Z Z （4—7） 将4—2代入4—7，得

87Z Z =109Z Z 1a b Z Z ⎛⎫+ ⎪⎝⎭

（4—8） 式4—8是两个大齿轮的同步关系，再设计布料器的传动系统时，有关齿轮的齿数必须符合式4—8的关系。此外，齿轮7Z 和8Z ，9Z 和10Z 同在两根轴上，必须使两队齿轮的中心距相等。

(4)溜槽倾角调整的转速公式

调整溜榴顾角与主电机无关，完全决定于副电机的转速2n 和由副电机至溜槽驱动轴之间的传动比。以ad n 表示溜槽倾角调整的转速， 则(图4—47)

三、布料器气密箱的结构

布料器由行星减速箱、气密箱、布料溜槽和控制系统等组成。气密箱安装在炉顶钢圈上，受炉喉热煤气的威胁。布料溜槽位于炉喉料面之上，完全处在热煤气的环境中工作。行星减速箱只有两相同心出轴伸入气密箱内需要“转轴密封”，其余都处在大气环境中工作。控制减速箱由行星减速箱引出，也在大气环境中工作。这里着重分析工作条件最恶劣的气密箱及其布料溜槽的悬挂结构。

气密箱是布料器的主体部件，也是无料钟炉顶的关键部分，设计寿命应尽可能达到一代炉龄。为了保证气密箱内零件正常工作，必须采用冷却气(氮气或净煤气)冷却和密封。因此设有进气口7(图4—48)和两条排气缝8。为了使两条排气缝的宽度在运动中保持稳

定，气密箱内零件的定心必须准确，运转必须平稳。必须采用结构紧凑，支持劳靠，并且在长期运转中能维持较高精确度的支承结构。图4—48的气密箱是把所有的远动零件都安装在旋转圆筒1上，然后通过大轴承支持在中心固定圆筒3上。中心固定圆筒拴在固定法兰2上。

图4—48的旋转圆筒是通过两个大轴承文承的。下面的轴承是推力向心轴承，主要是为了承受轴向力，同时也可以承受径向力。上面的轴承是纯径向轴承，可以承受齿轮传动的径向力，也可以和推力向心轴承—起抵抗溜槽的倾翻力矩。

浮动大齿轮也是采用两个相向类型的轴承支承在旋转圆筒上。采用这种批承的优点除了可以承受轴向和径向力外，主要是安装时不必调整。使用过程中也不必调整轴承间隙，能保持长期运转精度。采用这种结构的缺点是要采用四个完全不同的轴承，使产品制造的工作量加重。