无钟布料器论文(完成)

图1-4PW改进型布料器
除了上述几种无钟炉顶布料器之外，国内外还存在一些其他类型的无钟炉顶布料器，例如外传动布料器[6]，攀钢SS型无钟炉顶布料器[7]，该布料器的主要特点是采用钢丝绳传动；液压传动的BG型无钟炉顶布料器；中冶赛迪工程技术股份有限公司开发的齿轮齿条传动布料器等[8]。由于篇幅有限，在此不一一介绍。这些布料器有的还只停留在设计阶段，没有进入投产或广泛的应用阶段，有的存在很大的缺陷，不能满足高炉生产的需要。
The key transmission parts of distributor are establishedthroughusing ofSolidWorksand virtual assembly model of distributor is built, connection detection of the assembly modelcertificatedthat the structural design of distributor is right. The simulation of distributorwith using simulation module ofSolidWorksdemonstratedthat the distributor can operate as anticipated.
本科毕业设计（论文）
1200m3无料钟布料器
马财生
燕 山 大 学
2010年6月
本科毕业设计（论文）
1200m3无料钟布料器
学院（系）：机械工程学院
专业：06级机械装备
学生姓名：马财生
学号：060101010333
指导教师：
答辩日期：
燕山大学毕业设计（论文）任务书
学院：机械工程学院系级教学单位：机械设计系
(3)可以减少原料的偏析和滚动，各处的透气性比较均匀。
(4)由于原料由一股小料流装入炉内，不影响炉喉煤气的通道，因此由煤气带出的炉尘比较少。
(5)有利于整个高炉截面的化学反应。采用“之”字形装料，即把环形装料和螺旋布料结合起来，使高炉煤气在炉内上升时，走曲折的道路，延长煤气和炉料的接触时间，有利于煤气能量的利用。
考
资
料
1、《炼铁机械》
2、《炼铁技术》
3、有关的国内外期刊、文集
周 次
1—4周
5—8周
9—10周
11—15周
16—17周
应
完
成
的
内
容
搜集熟悉资料
总体方案确定
撰写开题报告
理论计算
总装配图
总装配图
部件图
中期考核报告
部件图
零件图
撰写计算说明书
完善设计
准备答辩
指导教师：任廷志
职称：教授2010年03月01日
The movementof burden wasanalyzed, the equationsof burden movement on chute and in freeboard are formulated.Eventually the landing point radius of burden on burden surface is deduced.
(1)万向节无钟炉顶布料器西门子奥钢联(Siemens VAI)于2006年研究出一种最新的万向节无钟炉顶布料器[4](见图1-3)。它具备与PW无料钟炉顶布料器相同的功能，即旋转和倾动。但是其驱动机构和执行机构不再采用齿轮、行星轮、差动减速器、蜗轮蜗杆等机构，完全由液压驱动机构和曲柄连杆机构实现，而其溜槽则通过环形万向节悬吊。当用单个液压缸进行驱动时，可以实现溜槽的倾动，当用两个液压缸进行驱动时，其合成运动则能实现溜槽的旋转运动。
(4)布料器传动系统太复杂，溜槽虽然很灵活，但自动控制很复杂，工艺操作上不易掌握。
1.1.3
自从PW无料钟炉顶布料器诞生以来，人们就没有停止对布料器及布料理论的研究，用以满足冶炼技术更新换代的需要，促进企业改革发展、提高经济效益。在PW式无钟布料器的基础上，国内外各钢铁公司及炼铁设备制造厂家竞相研究新型无钟炉顶布料器，克服现有布料器的缺点，使得高炉设备水平不断提高。下面介绍几种新型的无钟布料器:
图1-1PW布料器
三十多年来，高炉无料钟炉顶在世界各国得到了迅速推广，目前世界上300m3至4000m3各种高炉的新建和改造性大修上，均采用无料钟炉顶新技术，无料钟炉顶成为普遍受欢迎的炉顶设备[3]。
无料钟炉顶布料器以其布料方式灵活多样，布料均匀的优势，很快在高炉上得到广泛使用。但是随着无钟炉顶布料器的广泛应用，其缺点也日益暴露出来：
KeywordsBlastFurnace;Bell-LessTop; Distributor;Simulation;Burden Distribution
第
1.1
1.1.1
钢铁是国民经济、社会发展和国防建设重要的基础原材料，是工业发展中最重要的基础性结构材料和功能材料，没有钢铁就没有工业化。据总部位于布鲁塞尔的国际钢铁协会公布：2008年中国生铁产量5.02亿吨，占全球产量的37.8％，我国自1996年成为世界第一产铁大国后，一直都保持较快的增长率。高炉生产是目前获得大量生铁的主要手段。目前高炉生产的生铁占世界生铁产量的95%左右[1]，在炼铁生产中占统治地位。
这种布料器的传动机构都布置在箱体之外，故不会受炉内高温高压气体的作用，也优化了传动部件的工作条件。该布料器另外一些重大的改进是改变了溜槽的结够，并且延长了溜槽的寿命，采用封闭的水冷系统等等。其优点也很明显。虽然该布料器采用计算机自动控制系统，但是由于利用万向节悬挂溜槽，而万向节传动的运动规律本身就很复杂，可以肯定的是，该布料器溜槽运动的数学模型非常复杂，必导致对溜槽运动的控制变得非常困难，甚至难以实现螺旋布料。
图1-3万向节布料器
(2)PW改进型布料器针对PW无料钟炉顶布料器存在行星传动的复杂性，中冶赛迪工程技术股份有限公司对PW无钟炉顶布料器的传动系统做了如下改进：取消了行星轮系[5](见图1-4)；对旋转圆筒的支撑采用回转支承，而不利用滚动轴承支撑，回转支承的内圈固定在布料器箱体上，外圈与旋转圆筒连接，外圈上的齿圈与旋转驱动装置的输出齿轮啮合；再在旋转圆筒上装另一带有双联齿圈的回转支承，一个齿圈与倾动驱动装置的输出齿轮啮合，另一齿圈与涡轮减速箱上的输入齿轮啮合。溜槽的倾动仍需要通过差动机构来实现，故在螺旋布料时，溜槽的控制比较复杂。这种布料器的主要优点就是简化了PW布料器的传动系统。但是蜗轮减速箱笨重，复杂的缺点却没有得到改善。
(6)可以实现非对称性的布抖，如定点布料或定弧段的扇形布料。当高炉料柱发生偏行或“管道”时，可以及时采取有效的补救措施。
1.1.2
炉顶装料设备是用来装料入炉并使炉料在炉内合理分布，同时要起炉顶密封作用的设备。现代大型高炉每天要把上万吨的炉料装入炉内，设备的起制动频繁，受载大，机械零件表面不断受到炉料的冲击和磨损，此外装料设备长期处于高温、高压的状态，工作环境繁重而且恶劣，这使得炉顶装料设备寿命显著缩短。因此，炉顶装料设备应该满足下列要求[2]：
学
号
060101010333
学生
姓名
马财生
专 业
班 级
机械装备06－01
课
题
题目名称
1200m3无料钟布料器
题目类型
工程设计
题目类别
毕业设计
题目来源
模拟
主
要
内
容
1、理论计算：工艺参数、传动系统及主要部件的强度计算；
2、完成总装配、部件及零件三维Fra Baidu bibliotek及工程图的设计；
3、撰写开题报告、文献综述、翻译资料、设计说明书各一份。
1.2
1.2.1
布料是高炉重要的操作控制内容之一[9],利用装料制度的改变来控制炉料分布被称为上部调剂。其基本原理是利用炉顶装料装置的功能和炉料特性,控制炉料装入炉内时的落点位置、堆积厚度、径向剖面形状、粒度及品种等的径向和圆周分布,来满足高炉冶炼过程的基本需要,即达到既能控制煤气流分布合理,使其热能化学能得到最大限度利用,又能保证炉料的顺利下降,维持高炉冶炼过程的稳定进行。
(1)设备重量大、结构和传动系统复杂(见图1-2)、传动效率低，布料器故障停机率高；
图1-2 PW布料器传动系统
(2)无钟炉顶布料装置的通病是密封性能不够理想，氮气消耗量大，生产成本高，能源浪费大。
(3)布料器内部依靠氮气冷却，箱体内的有些部件或某些部位得不到充分的冷却，零件长时间处于高温下工作，容易损坏，设备更换频繁。
(1)能够满足炉喉的合理布料，并能按生产需要进行上部调剂；
(2)保证炉顶的可靠密封，使高压操作能够顺利进行；
(3)在满足上面的要求下，设备结构力求简单，制造、运输、安装方便；
(4)零件的寿命长，维护修理方便，能实现自动化操作。
布料器作为高炉炉顶装料设备的一个重要的组成部分，直接关系到高炉能否正常生产，它的研制和开发一直受到世界的关注。随着技术不断进步，布料器的形式也在发生重大的改变，由敞开式炉顶、钟式炉顶布料器逐渐向无钟式炉顶布料器发展。
关键词高炉；无钟炉顶；布料器；仿真；布料
Abstract
In order to change the status ofmainstreamdistributor with complex driving system, the aim of this paper are designing bell-less top distributor of blast furnace with simple structure, high transmission efficiency and reliable operation.
利用SolidWorks创建了布料器的主要传动部件并建立了布料器的虚拟装配模型，装配模型的连接检测证实了布料器结构设计正确。并采用SolidWorks的仿真模块对布料器进行了仿真，证实了布料器可以实现预期的运动。
分析了炉料的运动，建立了炉料在溜槽上和在空区中的运动方程，并推导出炉料在料面上的落点半径。
The drive scheme of distributor isproposed, improved the suspension of rotating cylinder of the distributor,using crank-link, slewing bearing andcrank-block as driving mechanism of chute inclination, simplified the driving system,the key components of distributor are designed.Loopwater cooling system is applied to render transmission parts of distributor working at appropriate temperature.
以上几种无钟炉顶布料器都可以将炉料均匀地布在高炉炉喉的料面上，并可以根据炉内的情况进行上部调剂。与钟式炉顶布料器相比，无钟炉顶布料器布料有如下特点：
(1)布料理想，调剂灵活。旋转溜槽既可作圆周方向的旋转，又能改变倾角，可以把料布到炉喉的整个料面。
(2)围绕高炉中心钱可以实现任何宽度的环形布料，每次布料的料层厚度可以很薄。
20世纪70年代，在高炉炼铁行业，卢森堡PAUL WURTH公司（即PW公司）首先推出了无料钟炉顶布料器，并获得专利。该布料器与钟式炉顶布料器相比，具有布料工艺性能好、结构紧凑、操作稳定、维修简便等特点，为采用现代炼铁工艺，提高炉顶压力，改善炉料结构，减少维修成本创造了条件，在技术上是一次大的飞跃。
系级教学单位审批：
年 月 日
摘要
本文的研究目的在于设计结构简单、传动效率高、运行可靠的无钟炉顶布料器，达到改变主流布料器传动系统复杂的现状。
文中提出了布料器的传动方案，改进了布料器旋转圆筒的悬挂方式，采用曲柄连杆机构、回转支承、曲柄滑块作为溜槽倾动的传动机构，简化了传动系统，设计了布料器的关键部件，并且采用循环水冷系统，使得布料器传动部件能够在适宜的温度下工作。
基
本
要
求
1、完成理论计算；
2、完成6张A1图纸量，至少一张A0装配图，其中一张手工图；
3、开题报告3千字以上，文献综述4千字以上；
4、翻译与课题有关的外文资料不少于3千汉字以上；
5、计算说明书2万字以上，参考文献15篇以上（其中学术期刊类参考文献不少于8篇，中文文献10篇以上，外文文献5篇以上）。
参