供稿|吳現(xiàn)軍,劉俊鋼/WU Xian-jun, LIU Jun-gang

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針對安鋼煉鐵廠6號、7號高爐液壓開口機運行中存在的主要問題:調(diào)整開口機鉆孔傾角非常困難、確定好的開口機鉆孔傾角工作過程中經(jīng)常發(fā)生變化、傾動傳動機構的零部件經(jīng)常發(fā)生失效損壞、軌梁及送進機構繞轉(zhuǎn)心軸多次發(fā)生斷裂等.通過分析和研究,分別提出了切合實際的改造方案,改造后液壓開口機運行狀況良好,節(jié)省了大量備品備件費用,保障了高爐正常出鐵.

安鋼煉鐵廠6號、7號高爐使用的是 YYZ2010TZ型液壓開口機,它主要由回轉(zhuǎn)機構、傾動機構、軌梁及送進機構、鉆沖機構等四部分組成.當需要打開出鐵口時,旋轉(zhuǎn)油馬達供油,開鐵口機從非工作位置旋轉(zhuǎn)到開鐵口位置,即軌梁處于主鐵溝正上方時停止,傾動機構動作,軌梁繞吊掛心軸擺動,軌梁端部的錨鉤下降至勾住錨鉤座為止.此時,軌梁尾部的送進油馬達供油,鉆沖小車帶著鉆桿前進,同時啟動鉆沖小車上的鉆沖油馬達和沖擊器打開出鐵口.

存在的主要問題

◆ 由于工藝等原因,當需要傾動機構調(diào)整開口機鉆孔傾角時非常困難;

◆ 傾動機構所確定好的開口機鉆孔傾角在實際工作過程中經(jīng)常發(fā)生變化,造成開口機鉆沖角度壓不到位,嚴重影響了正常生產(chǎn);

◆ 傾動傳動機構的零部件經(jīng)常發(fā)生失效損壞,主要有:傳動軸斷、 推桿開裂、平鍵聯(lián)接壓潰、油缸漏油等.圖 1、圖 2 為部分損壞零部件.

軌梁及送進機構既要執(zhí)行傾動機構對鉆沖角度的調(diào)整定位,又要保證鉆沖小車沿著軌梁軌道順利前進后退.然而,在使用過程中,軌梁繞轉(zhuǎn)心軸卻多次發(fā)生斷裂,致使軌梁及軌梁上鉆沖小車、鑿巖機等全部掉下來,有時還落在了鐵溝里,造成了很大損失,嚴重阻礙了高爐正常生產(chǎn).

圖 1 損壞的推桿及與推桿相連的平鍵聯(lián)接

圖 2 損壞的花鍵軸套及挑梁軸

傾動機構問題的原因分析及改進

◆ 調(diào)整開口機鉆孔傾角的機構設計就高爐生產(chǎn)工藝和爐前作業(yè)環(huán)境來說很不合理,是靜連接花鍵設計,其特點是內(nèi)花鍵固定在花鍵軸上,并有一定過盈,因此調(diào)整開口機鉆孔傾角時須拆掉配合較緊的帶內(nèi)花鍵的傳動臂重新調(diào)齒,而該機構的位置在開口機轉(zhuǎn)臂和大梁之間,作業(yè)空間狹小調(diào)整非常困難,為了一次準確調(diào)好角度,常把開口機開到鐵溝正上方對準爐門進行調(diào)整,調(diào)整時須多工種配合,環(huán)境溫度高作業(yè)難度大;

◆ 傾動機構驅(qū)動軸離開口機大梁心軸距離近,力臂短,比較費力;

從動力元件油缸到執(zhí)行元件大梁,中間經(jīng)過五個運動副鏈接,而且多為低副,又由于現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣,溫度高,粉塵大,爐前工經(jīng)常給鐵溝及泥炮打水的噴濺,致使傾動機構機械效率低,功率損失大,零部件易磨損、變形,薄弱環(huán)節(jié)甚至折斷.變形、磨損的零部件也造成確定好的開口機鉆孔傾角在實際工作過程中發(fā)生變化.

針對以上兩點原因,在原來油缸箱體靠近大梁后端小平臺上,焊一個倒 L 形懸臂梁,把油缸鉸鏈裝在懸臂梁上,油缸活塞桿直接與開口機大梁后端鏈接,直接對大梁進行傾動作業(yè).既消除了中間多個低副鏈接的機械功率損失,又使驅(qū)動力臂變長,由原來 1100 mm 加長為 1630 mm,油缸工作也更省力.而且,不需要人工進行開口機鉆孔傾角調(diào)整,靠油缸自身行程就能自動對開口機鉆孔傾角進行調(diào)整定位.圖 3 為改造前原理圖:傾動油缸 (1) 驅(qū)動,帶動連桿 (2) 擺動,連桿 (2) 通過平鍵與花鍵軸 (4) 連接并帶動其轉(zhuǎn)動,花鍵軸 (4) 通過靜連接花鍵與連桿 (5) 連接并帶動其擺動,連桿 (5) 與挑梁軸 (6) 直接連接并帶動其擺動,最后挑梁軸 (6) 驅(qū)動開口機大梁擺動完成傾動作業(yè);圖 4 為改造后原理圖:傾動油缸 (2) 鉸鏈裝在懸臂梁 (1) 上,傾動油缸 (2) 的活塞桿與開口機大梁鏈接,傾動油缸 (2) 伸縮帶動開口機大梁擺動完成傾動作業(yè).

圖 3 改造前原理圖

圖 4 改造后原理圖

軌梁及送進機構問題的原因分析及改進

開口機大梁軸是懸臂軸,承受負荷大,易撓曲,應力集中嚴重,而且在鑿巖機鉆開鐵口后,為防止鐵水噴到開口機上造成燒損,大梁旋轉(zhuǎn)后退速度較大,也即大梁后退慣性較大,因此造成了開口機大梁懸臂軸多次發(fā)生斷裂事故.

針對以上原因,通過仔細分析現(xiàn)場開口機大梁軸及支座結構、尺寸,在原支座上設計加裝了一個懸臂梁,在懸臂梁外端下方安裝了一個軸承座,將原開口機大梁懸臂軸懸在外面一端加長 100 mm 裝入新安裝軸承座,于是開口機大梁軸由單點懸臂支撐改成了雙點兩端支撐,強度提高了一倍,也基本消除了應力集中.改造前開口機大梁懸臂軸組件圖 5 與改造后現(xiàn)場使用圖 6 .

圖 5 改造前開口機大梁懸臂軸組件

圖 6 改造后現(xiàn)場使用圖

改進效果

自 2011 年 6 月對 6 號、7 號高爐液壓開口機進行以上改進以來,開口機傾動機構運行狀況良好,零部件沒有損壞失效現(xiàn)象,也徹底告別了人工調(diào)整開口機鉆孔傾角的繁重工作,開口機軌梁繞轉(zhuǎn)心軸至今也未發(fā)生一起斷裂事故.以上改進簡單易行,節(jié)省了大量備品備件費用和檢修時間,為高爐正常出鐵提供了保障.