趙子剛 閆鳳龍 王 超 朱印濤

(河北鋼鐵股份有限公司承德分公司 河北承德067102)

1 引言

2500m3高爐爐前有四個(gè)出鐵口，日常出鐵是兩兩相對(duì)在一個(gè)倒場(chǎng)周期內(nèi)使用，出鐵的鐵口平均在出鐵45 ～60天后進(jìn)行倒場(chǎng)，兩兩鐵口進(jìn)行交替出鐵，爐前開(kāi)口機(jī)是高爐生產(chǎn)的重要設(shè)備。在倒場(chǎng)時(shí)間內(nèi)維修人員需要對(duì)爐前的重點(diǎn)設(shè)備開(kāi)口機(jī)及泥炮的旋轉(zhuǎn)和連接部位進(jìn)行檢查修復(fù)，磨損嚴(yán)重的進(jìn)行更換，在高爐倒場(chǎng)時(shí)對(duì)開(kāi)口機(jī)檢查修復(fù)發(fā)現(xiàn)一個(gè)共性的問(wèn)題，每次倒場(chǎng)開(kāi)口機(jī)的旋轉(zhuǎn)曲臂都會(huì)磨損、變形嚴(yán)重。如不及時(shí)更換就會(huì)造成開(kāi)口機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定，進(jìn)而造成開(kāi)口機(jī)在開(kāi)眼中途造成燒損的情況。為保障生產(chǎn)就需要對(duì)其進(jìn)行更換。為提高設(shè)備穩(wěn)定性，我們有針對(duì)性的對(duì)此部位進(jìn)行改造。

2 曲臂故障原因分析

圖1 全液壓開(kāi)口機(jī)結(jié)構(gòu)圖

全液壓開(kāi)口機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是由U 型曲臂、連接桿、旋轉(zhuǎn)油缸、銷(xiāo)軸及銅套組成。使用過(guò)程中，由于開(kāi)口機(jī)曲臂旋轉(zhuǎn)，U 型曲臂的重心不斷偏移，極易造成銷(xiāo)軸及銅套嚴(yán)重磨損，甚至造成曲臂變形，影響設(shè)備使用壽命。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)平均旋轉(zhuǎn)2000 次后，就需要對(duì)銷(xiāo)軸、銅套、連接桿以及U 型曲臂進(jìn)行更換，既增加了生產(chǎn)成本又增大了維修勞動(dòng)量。通對(duì)全液壓開(kāi)口機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的曲臂進(jìn)行受力分析，進(jìn)而得出造成銷(xiāo)軸及銅套嚴(yán)重磨損，甚至造成曲臂變形，影響設(shè)備使用壽命的主要原因?yàn)榍壑匦钠?。全液壓開(kāi)口機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

3 解決方案

3.1 支撐方案力學(xué)分析

利用牛頓第三定律對(duì)曲臂在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中重心偏移進(jìn)行分析，利用第三定律原理給曲臂施加一個(gè)支撐力進(jìn)而實(shí)現(xiàn)力的平衡，主要解決思路如圖2。

圖2 曲臂改造力學(xué)簡(jiǎn)圖

3.2 主要改造方案分析

根據(jù)開(kāi)口機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)曲臂的形狀特點(diǎn)以及旋轉(zhuǎn)運(yùn)行狀況進(jìn)行分析，計(jì)算出回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)曲臂的重心(曲臂為異形件)，對(duì)磨損嚴(yán)重連桿和銷(xiāo)軸部位進(jìn)行受力分析，得出原因是曲臂重心偏移，開(kāi)口機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中受力不均造成的，依此制定出相應(yīng)的改造方案。從力學(xué)的角度上，通過(guò)對(duì)曲臂的運(yùn)行軌跡進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀(guān)察，確定在U 形曲臂下方安裝一個(gè)支撐托架用于支撐曲臂。通過(guò)托架提供一個(gè)支撐力與曲臂的重力相平衡，完成對(duì)開(kāi)口機(jī)曲臂的改造。

圖3 曲臂支撐裝置簡(jiǎn)圖

經(jīng)過(guò)受力分析、計(jì)算，設(shè)計(jì)出能承載開(kāi)口機(jī)U 型曲臂重量且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的支承托輥、軸承及工字鋼支架。同時(shí)考慮開(kāi)口機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)U 型曲臂始終在支承托輥上運(yùn)行，要求安裝工字鋼托架時(shí)不影響開(kāi)口機(jī)正常旋轉(zhuǎn)。支承托輥確保開(kāi)口機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)始終支撐在U 型曲臂下表面上，軸承組件要耐高溫、防灰塵。工字鋼支架固定在U 型曲臂下面時(shí)，需要焊接在開(kāi)口機(jī)的底座上，且方便更換支承托輥。支撐裝置如圖3 所示。

改造后支撐裝置與開(kāi)口機(jī)曲臂的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4。

圖4 支撐裝置與開(kāi)口機(jī)曲臂的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

4 總結(jié)

現(xiàn)場(chǎng)改造實(shí)施后，取得了很好的效果，從一年的使用情況來(lái)看，加上托輥后可以使開(kāi)口機(jī)曲臂及其他的連接桿件的使用壽命從45 天延長(zhǎng)到1 年，增強(qiáng)了開(kāi)口機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，使得回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)次數(shù)約從2000 次延長(zhǎng)至15000 次，提高設(shè)備使用周期，保障了高爐的穩(wěn)定生產(chǎn)，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)項(xiàng)目的開(kāi)展從實(shí)際出發(fā)，改造就地取材，是維檢中心在今年提出的創(chuàng)新維檢的一個(gè)成功例子，同時(shí)工人通過(guò)在工作中不斷創(chuàng)新以及從實(shí)際所取得成果，提高了設(shè)備使用周期，降低了自身的勞動(dòng)強(qiáng)度，極大提高了工人創(chuàng)新和改造的積極性。

1]周傳典. 高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè). 北京:冶金工業(yè)出版社，2008.

2]彭文生，李志明，黃華梁.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:高等教育出版社，2002.8.