周密，李建東，王宏平

（廣東韶鋼松山股份有限公司，廣東 韶關 512000）

1 爐前泥炮的發(fā)展概況

爐前泥炮設備是伴隨著高爐煉鐵技術的高速發(fā)展而不斷變遷的。其發(fā)展大致可以分為三個階段：第一階段是應用在小型高爐上的氣動泥炮，由于其活塞推力小、打泥壓力不穩(wěn)定而迅速被淘汰；第二階段為電動泥炮，其結構較復雜、打泥壓力小、泥炮高度大及不能適應惡劣的工況環(huán)境等；第三個階段為液壓泥炮，隨著高爐容積的不斷擴大、爐頂壓力及風溫的不斷提高，冶煉強度不斷加強，因此，被性能更好的液壓泥炮所取代，且長期以來被國內外各鋼鐵公司廣泛應用。

2 幾種液壓泥炮的綜合分析

目前，國內外典型的矮式液壓泥炮主要有MHG型、BG型、PW型、DDS型等。BG型是早期由北科大聯(lián)合西冶、嘉冶等制造廠共同研發(fā)制造的一種液壓矮身泥炮，其典型特點是帶有門型框架支撐壓炮油缸的壓炮機構，實際使用中，因兩個壓炮油缸不同步而帶來很多操作不便。在BG型液壓泥炮的基礎上改進的KD型，取消原有的壓炮形式，改用斜底座使得壓炮動作更為簡單。在此就MHG型、PW型、DDS型進行簡單介紹。

2.1 MHG 型泥炮

MHG型液壓泥炮是由日本三菱重工神戶造船所設計，于20世紀70年代末引進國內，用于寶鋼1號4063m3高爐。由回轉機構、鎖緊機構、壓炮機構、打泥機構等組成。其優(yōu)點在于炮嘴運動軌跡較直線特性較好，接觸鐵溝的時間較短，缺點是其壓炮傾角固定，不能適應新爐與舊爐工藝的變化，且回轉液壓馬達易泄漏，驅動裝置繁瑣，結構較復雜。

2.2 PW 型泥炮

PW型液壓泥炮是由盧森堡保爾沃特（PW公司）設計的，由打泥機構、吊掛機構、回轉機構和斜底座組成。其采用了獨特的并帶有傾角的固定斜底座，并為保證轉炮系統(tǒng)的平穩(wěn)，設有支撐裝置，并將泥炮的回轉、壓炮和鎖緊的功能集中于一體，由一個回轉機構來替代，從而使機構變得更加簡單?；剞D機構為四連桿機構，采用外置的回轉油缸驅動，便于日常檢修、維護與更換。其不足之處是回轉油缸置于懸臂外側，占地空間較大，由于爐前工況環(huán)境惡劣，液壓缸易受鐵水渣、灰塵的浸腐和高溫烘烤。

2.3 DDS 型泥炮

DDS液壓泥炮是由德國DDS公司研制，它由打泥機構、吊掛機構和回轉機構組成。DDS型泥炮的設計類同于PW型泥炮，其壓炮和鎖緊功能都是由回轉機構所代替，不同之處在于DDS炮回轉油缸放置于回轉臂內部，這使得兩種泥炮結構形式產生了很大變化。它也采用了獨特的帶有傾角的傾斜固定立柱，為克服因長懸臂及打泥機構帶來的傾翻力矩，立柱與懸臂采用回轉支撐（軸承）聯(lián)接，轉動時，由四桿系統(tǒng)調整炮嘴的水平位置，回轉機構采用有兩個固定鉸支點的六連桿機構，全部置于箱形懸臂內部，回轉由回轉油缸驅動，密封性能好。由于油缸置于轉臂內，避免了油缸與鐵水渣、灰土的直接接觸，且占地空間較小、結構緊湊，其不足之處受內部空間所限，回轉角度略小一點，另回轉油缸置于懸臂箱體內部，故維護或更換相對麻煩一些。但綜合比較，DDS型泥炮的結構形式良好、穩(wěn)定性和適應性很高，為國內各大鋼鐵公司所采用，并受到了很高的評價。下面就DDS型泥炮的結構特點進行簡要的分析。

3 DDS型液壓泥炮的結構特點及分析

DDS液壓泥炮本體由回轉機構、打泥機構、吊掛機構三大部分組成（圖1）。下面就其各組成部分進行簡要介紹、分析。

3.1 回轉機構

回轉機構主體主要由懸臂裝置、立柱、立柱與懸臂聯(lián)接裝置及液壓管路系統(tǒng)構成，為了使泥炮定位準確、牢固并考慮到整體更換的便捷性，通常在安裝基礎與立柱之間增設過渡性固定底座。

泥炮回轉的支撐為斜立柱，同時，向兩個方向傾斜（圖2），傾角分別為δ、θ。δ角度是為了保證打泥機構的中心線與水平面傾斜一定的角度，與高爐現(xiàn)鐵口中心線保持一致，同時，便于炮身順暢的進入和離開出鐵溝，并使炮身轉離出鐵口后離出鐵溝有較遠的距離。δ角通常選用8°，加上打泥機構自有的傾角可以保證其在堵口時保持10°左右的壓炮角度；θ角度則是為了泥炮在待機位（即停放位置）有較低的高度，主要是使其在高度上占據小的空間，防止其與同側布置的開鐵口機干涉，同時，也便于裝泥操作。θ角通常選用10°。由此可見，回轉懸臂是圍繞一個由δ、θ角組合形成的的平面中旋轉。

圖1 DDS型液壓泥炮總圖

圖2 懸臂回轉中心線傾斜角度

懸臂裝置是回轉機構的核心部件，其獨特之處就在于將用于旋轉驅動和壓炮于一體的回轉油缸置于箱形結構的懸臂之中。使回轉油缸與內置于懸臂中的旋桿、拉桿等構成一種六連桿機構（圖3），確定了泥炮的運行軌跡。因懸臂自身及內外置的連桿機構重量大，同時，頭部所需懸掛的打泥機構也帶來了很的傾翻力矩，為保障回轉系統(tǒng)的運行平穩(wěn)和延長使用壽合，懸臂通過大型的回轉滾動軸承與斜立柱相聯(lián)接。

圖3 回轉機構桿機構圖（內置）

圖4為回轉機構的工作原理圖。炮臂的旋轉運動軌跡通過桿DF、EB、AC、DK、KC和FA組成的六連桿機構來控制。F點為旋桿與懸臂接點，A點為回轉中心點，F(xiàn)和A均為固定鉸接點，DF為旋桿，EB為連桿，B點為懸臂上的一點，AC為懸臂，DC為回轉油缸，K點為為活塞外圓與缸體內孔滑動的接觸位置，則DK為活塞桿，CK為缸體桿，F(xiàn)A為相對固定桿，DK與CK作相似直線運動，AC則圍繞回轉滾動軸承中心線作旋轉運動，旋轉角度約為136°左右。炮嘴的運動軌跡則是由AG、AM、MH和HG等組成的四連桿機構來控制。M為打泥機構上與控制連桿連接點，H可視為打泥機構、吊掛機構與懸臂剛性連接的點，AG為支撐板（固定），AM為懸臂，MH為打泥機構段連桿，HG為控制連桿，炮嘴N則是連桿MH上的一個點。按照工藝的要示，炮嘴N在靠近出鐵口的一段距離內的軌跡應接近于直線，且要盡量與出鐵口中心線相一致，過樣才能順利堵住鐵口，且不破壞出鐵口的泥套。

圖4 回轉機構工作原理圖

回轉油缸驅動懸臂旋轉至炮工作位置時，打泥機構開始工作，回轉油缸無桿腔始終要保持恒定壓力，持續(xù)保持恒定的壓炮力，以保證打泥機構不后退，并使炮嘴與鐵口泥套間產生足夠大的壓緊力，防止炮嘴處漏泥。打泥機構在完成打泥及悶炮工作后，回轉油缸有桿腔通油，油缸行程退回到位，泥炮退回到待機位置。此外，回轉角度在設計中有一定的余量，一般取3°～5°，可以消化因安裝或調試而造成公稱轉角不足帶來的影響，同時，也使正常堵口時壓炮更加趨于穩(wěn)定。

3.2 打泥機構

圖5 打泥機構裝配圖

打泥機構由炮嘴帽、炮嘴、過渡管、泥缸、驅動腔體、打泥活塞、打泥油缸及行程指示器組成（圖5）。炮嘴帽采用插銷式安裝（也有旋扣式），炮嘴與過渡管采的連接用斜鍥式，打泥油缸為活塞桿固定，缸體運動，推動泥缸活塞前進，油缸座上裝有擋泥環(huán)和漏泥孔，便于清理因打泥活塞回退所帶回的炮泥，打泥活塞采用漲圈式，可以有效地保證泥缸缸體內表面不被堅硬的泥渣劃傷，盡可能地延長其使用壽命。

其工作原理為：打泥時，通過活塞桿進油口進油，無桿腔工作，再推動打泥油缸本體，在油缸導向鍵作用下，進而帶動固定在其前端的打泥活塞在泥缸作直線運動，將泥缸中的炮泥擠壓，經過過渡管及炮嘴成型進入出鐵口，實現(xiàn)堵口功能。同時，通過其尾部安裝的行程指示器可直觀地判斷打泥量的多少。

3.3 吊掛機構

DDS型液壓泥炮的吊掛機構具有較好的調節(jié)性和安全性。它是通過鞍座、連接部件及緩沖器組成（圖6）。

鞍座與懸臂是通過一對圓錐滾子軸承配合上蓋剛性聯(lián)接，緩沖器一端與吊掛上蓋相鉸接，另一端則與打泥機構尾部耳環(huán)相鉸接。泥炮在堵口位置進行打泥作業(yè)時，打泥反力會通過打泥機構對懸臂產生一種附加扭矩，在該位置采用緩沖器連接的好處在于：因為緩沖器內部裝有碟簧并在初始狀態(tài)有一定的預壓，在工作時既可以被拉伸，也可以被壓縮，故打泥反力所產生的扭轉力可以通過緩沖器自行弱化，另炮口在堵口位置受到鐵渣及硬炮泥阻礙時可以自行調節(jié)，避免損壞吊掛和懸臂。緩沖器的另一優(yōu)點體現(xiàn)在安裝或使用過程中，若炮口對不準鐵口，可通過調整緩沖器實現(xiàn)對炮口的微調。其調整的范圍為向上400mm、向下250mm、左右200mm。

圖6 吊掛機構裝配圖

在實際應用中，因炮身堵口瞬間會產生強大的沖擊力，吊掛機構上部連接螺栓因大的剪切力容易斷裂，使打泥機構整體脫落造成重大事故，因此，設計中除選用高強度螺栓外，在鞍座與上蓋聯(lián)接處增設一平鍵，有效改善了吊掛與旋臂的連接強度。

4 結語

DDS型液壓泥炮具有便捷的操作性能和優(yōu)良的結構形式，在完全滿足打泥工藝所要求的回轉、打泥、壓炮及鎖緊四個動作功能之余，還大幅簡化了操作步驟，設備機構簡單、結構緊湊、高度較低，便于現(xiàn)場操作，且已廣泛應用于國內大型鋼鐵公司。