惠 展，邵 琳，康 敏

(中鋼集團西安重機有限公司，陜西 西安 710201)

液壓泥炮漏泥問題的分析和探討

惠 展，邵 琳，康 敏

(中鋼集團西安重機有限公司，陜西 西安 710201)

通過對液壓泥炮的機構組成和結構分析，得出泥炮漏泥的主要因素：壓緊力不足、炮嘴易燒傷和炮嘴不能正確對準鐵口，并提出了采用提高壓緊力、提高炮嘴在鐵口附近的速度、保證合適的裝配間隙和桿件鋼度等措施，從而避免了液壓泥炮的漏泥問題，確保液壓泥炮工作的可靠性。

液壓泥炮；泥塞推力；壓緊力

0 前言

液壓泥炮是煉鐵高爐爐前堵鐵口設備，在打泥機構執(zhí)行完打泥工作后，回轉油缸需要保壓20～30 min完成悶炮功能，使炮泥充分凝固。泥炮在堵口的過程中，如果出現(xiàn)漏泥現(xiàn)象而不能完成堵口功能，則會造成較大的事故。

1 液壓泥炮機構分析

液壓泥炮按功能主要分為打泥機構和回轉機構。打泥機構采用打泥油缸將炮泥打入鐵口，回轉機構則以回轉油缸驅動回轉桿使打泥機構運行于工作位和待機位之間。

另外，為便于爐前布置和滿足工藝要求，液壓泥炮設有炮身調(diào)整機構和角度調(diào)整機構。

1.1 打泥機構

如圖1所示，液壓泥炮的打泥機構多采用打泥油缸活塞桿與驅動腔體固定而缸體運動的方式，泥塞固定在打泥油缸缸體前端，將打泥機構分為泥腔和油腔兩個部分。打泥油缸在額定工作壓強下，泥塞作用于炮泥的推力即為泥塞推力F1。

1.炮嘴2.泥缸3.泥塞4.打泥油缸5.驅動腔體圖1 打泥機構Fig.1 Plugging device

在堵鐵口時，作用在泥塞上的推力必須克服炮泥在泥缸內(nèi)、出鐵口槽孔及在爐缸內(nèi)運動時所產(chǎn)生的總阻力。該阻力主要與出鐵口的長度和形狀、靠近鐵口附近爐缸中焦炭的分布狀態(tài)及出鐵口內(nèi)是否有焦炭、炮泥質量、鐵口中心線水平上的的壓力等有關。

隨著無水炮泥的采用和高爐工藝的成熟穩(wěn)定，可以根據(jù)高爐容積的大小來選取泥塞推力的大小，見表1?？梢钥闯觯S著高爐容積的增大，要求泥塞推力逐步增加。

表1 泥塞推力與高爐容積對照表

1.2 回轉機構(以KD型泥炮為例)

如圖2所示，KD型液壓泥炮回轉機構采用回轉油缸4驅動由肘板3、連桿2、打泥機構1和基礎座5構成的桿機構完成回轉工作。為了炮嘴能壓緊在鐵口泥套上，要求泥炮處于圖示泥炮工作位置時回轉油缸仍有一定的預留行程。其油缸的預留行程可以滿足炮嘴前進100～300 mm。

1.打泥機構2.連桿3.肘板4.回轉油缸5.基礎座圖2 KD型液壓泥炮回轉機構Fig.2 Slewing mechanism of KD hydraulic clay gun

1.3 炮身調(diào)整機構

如圖3所示，液壓泥炮調(diào)整機構采用打泥機構、轉臂、基礎座和控制連桿組成的四桿機構，其中控制連桿為可調(diào)彈性連桿。在泥炮回轉的過程中，控制連桿長度相對不變，隨著轉臂的轉動打泥機構的姿態(tài)不斷變化。

1.打泥機構2.轉臂3.基礎座4.控制連桿圖3 炮身調(diào)整機構Fig.3 Adjusting mechanism of gun tube

液壓泥炮炮嘴在運行到接近鐵口時，為了準確對準鐵口，要求有一段直線度。直線度由調(diào)整機構中的各桿件決定。采用作圖法，以轉臂為驅動桿，很容易得到炮嘴的運動軌跡圖。

1.4 角度調(diào)整機構

如圖4所示，由于煉鐵工藝的要求，液壓泥炮在工作位置時，打泥機構的工作角度通常為9°～13°。此時，鞍座相對固定，可以通過緩沖器的長度來調(diào)整炮嘴的工作角度。在設備回轉的過程中，緩沖器長度相對不變，打泥機構、緩沖器和鞍座形成“鐵三角”，故在回轉機構中作為一個桿件而存在。

1.打泥機構2.緩沖器3.鞍座圖4 角度調(diào)整機構Fig.4 Angle regulation of clay gun

2 液壓泥炮結構分析

根據(jù)液壓泥炮的桿機構分析出，影響炮嘴位置的主要因素是炮身調(diào)整機構(圖3)及角度調(diào)整機構(圖4)中桿件的相對位置。吊掛機構對各桿件的影響起著中樞作用，控制連桿及緩沖器作為調(diào)整炮嘴用的特殊桿機構也至關重要。

2.1 吊掛機構

如圖5所示，吊掛機構上蓋用鍵固定在鞍座上，連接控制連桿。同時，緩沖器一端與上蓋相連接，一端與打泥機構相連接。

為避免上蓋把合螺栓失效而導致打泥機構脫落，在鞍座上方設有卡環(huán)。

1.鞍座2.上蓋3.卡環(huán)4.鍵5.緩沖器圖5 吊掛機構簡圖Fig.5 Structure diagram of front swivel bearing

2.2 控制連桿及緩沖器

如圖6所示，控制連桿和緩沖器都多采用左右旋螺桿調(diào)整裝置和碟簧緩沖裝置組成。通過調(diào)整左右旋螺桿來改變控制連桿或緩沖器的長度。

在設備運行到工作位和待機位時設備會有一定的沖擊，而控制連桿和緩沖器的碟簧緩沖裝置就是用來吸收緩沖能量進而提高設備壽命。

1.左旋螺桿 2.碟簧3.右旋螺桿圖6 控制連桿及緩沖器簡圖Fig.6 Structure diagram of control rod and buffer

3 漏泥原因分析

3.1 壓緊力不足

3.2 炮嘴易燒傷

在回轉機構中，可以根據(jù)回轉油缸的行程來確定打泥機構的回轉角度，而圖3中轉臂的回轉角度就是圖2中打泥機構的回轉角度。利用作圖法，根據(jù)圖2、圖3可以確定炮嘴位置與回轉油缸行程或回轉時間的關系曲線如圖7所示。在回轉油缸勻速運動的狀態(tài)下，炮嘴在鐵口附近運行速度會有所下降，如果過慢就會受到鐵水的沖刷而燒傷，從而出現(xiàn)漏泥的現(xiàn)象。

圖7 炮嘴運動速度關系圖Fig.7 Velocity curve of nozzle

3.3 炮嘴不能正確對準鐵口

設備使用過程中，隨著結構間隙的變化以及桿件疲勞變形，炮嘴對鐵口的點位會有所變化。

3.3.1 結構間隙對炮嘴的影響

在設備加工超差或使用過程中，吊掛機構上蓋與鞍座間的鍵和鍵槽間隙過大，會造成打泥機構繞吊掛有一定角度的擺動，從而使炮嘴左右偏離鐵口。如圖3所示。由于打泥機構吊掛點到炮嘴的距離較長，打泥機構每擺動1°，則炮嘴左右偏離約為50 mm。而安全卡環(huán)的間隙會影響到炮嘴的上下位置。

3.3.2 桿件變形對炮嘴的影響

控制連桿及緩沖器中的碟簧在使用過程中會發(fā)生疲勞失效，從而使桿件的長度變成一個不定值，造成炮嘴無法準確對準鐵口。

從圖3可以看出，吊掛點到炮嘴的距離約為吊掛點到控制連桿距離的5倍，也就是說控制連桿的變形量會對炮嘴左右位置造成5倍的影響。

從圖4也可看出，緩沖器的變形量會對炮嘴上下位置造成1.5倍的影響。

4 避免漏泥的方法

4.1 提高壓緊力

考慮到油缸及液壓系統(tǒng)的少量泄漏，液壓系統(tǒng)中可以設置補壓回路。

4.2 提高炮嘴在鐵口附近的速度

為提高炮嘴在鐵口附近的速度，一方面在設計液壓泥炮時要注意各桿件的關系；另一方面在使用時，可以適當將泥套堵口位前移。如果液壓系統(tǒng)運行，也可增加調(diào)速閥，控制炮嘴在運行到鐵口附近時的速度。

另外，為降低炮嘴的燒傷率，可以考慮炮嘴選用耐熱材質。

4.3 保證合適的裝配間隙和桿件鋼度

設備安裝時調(diào)整好裝配間隙。使用過程中如發(fā)現(xiàn)間隙過大，則應對設備進行維修。

液壓泥炮回到待機位時有一個有效的緩沖，降低調(diào)整桿件的沖擊，提高其使用壽命。同時，應定期進行更換調(diào)整桿件的碟簧。

5 結論

液壓泥炮漏泥現(xiàn)象嚴重影響著高爐爐前生產(chǎn)，通過提高壓緊力、炮嘴在鐵口附近的速度以及合適的裝配間隙和桿件鋼度等可以解決大部分漏泥問題，但同時也要提高炮嘴的耐熱能力以及處理好炮嘴與泥套間的配合關系等。通過分析具體漏泥的原因提出有效方案，方能避免液壓泥炮的漏泥，確保其工作的可靠性。

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故障診斷

Analysis and discussion of hydraulic clay gun leakage

HUI Zhan，SHAO Lin，KANG Min

(Sinosteel Xi’an Machinery Co.,Ltd., Xi’an 710201, China)

By analyzing the composition and structure of hydraulic clay gun, the main factors of clay gun leakage is concluded, the holding force is insufficient and nozzle is easy to burn and nozzle aligns the taphole position incorrectly. In this paper, some measures are put forward, such as improving holding force, improving the speed of nozzle near the taphole position, ensuring proper assembly clearance and member stiffness to avoid clay gun leakage and ensure the working reliability of clay gun.

clay gun; plugging force; holding force

2016-04-08；

2016-06-24

惠展(1976-)，男，中鋼集團西安重機有限公司高級工程師，主要從事煉鐵設備的研究和設計。

TF321.5

A

1001-196X(2016)06-0096-04