基于新技术理念的高炉开铁口机的应用与研究

孟 勇

（河北钢铁集团唐山分公司 河北 阜城 053700）

基于新技术理念的高炉开铁口机的应用与研究

孟 勇

（河北钢铁集团唐山分公司 河北 阜城 053700）

本论文论述了开铁口机在炼铁厂的发展现状及趋势。设计中详细地计算了开铁口机的工艺设备参数及空间布置。为提高开铁口机生产率和使用寿命，在设计中采用了一些新技术、新工艺。设计中选用新型凿岩机及水雾化动力装置，多路旋转接头等先进技术。本设计为大高炉开口提高生产率，快捷高效，安全，准确准时出铁提供了可靠保证。

开铁口机；新型凿岩机及水雾化动力装置；多路旋转接头

1 概述

开铁口机，是炼铁厂的一种常用设备，其功能是用来打开高炉铁口，实现现代化高炉冶炼。

1.1 组成部分

开铁口机结构主要由回转部分和钻进部分等组成。钻进部分主要由推进和冲钻部分组成，回转部分将其由停放位置送到工作位置，打开铁口后，再迅速将其送回至停放位置。开铁口机的可靠性和使用性能直接关系到高炉炼铁的生产效率。

1.2 分类

现今，国内外应用于高炉的开铁口机类型较多，可谓五花八门。从传动形式上可分为电动开铁口机、气动开铁口机、气液复合传动开铁口机等；从安装方式上可分为悬挂式开铁口机、落地式开铁口机。落地式气动、液压复合传动的开铁口机在全国大、中、小高炉上应用最多，其次是悬挂式全气动型式和落地式全液压型式。这几种典型的开铁口机的共同结构特点是都具有导向轨梁和送进机构，钻机沿着一定角度的倾斜轨道行进，开出的铁口孔道是和这个角度相同的圆孔，钻机都具有冲打功能。

1.3 应用领域

开铁口机被广泛用于工业、钢铁、冶金等行业。

2 开铁口机凿岩机的研究

经过国产及进口开铁口机用凿岩机的了解对比，选定宜昌市燕狮科技有限公司制造的CHY4000A型凿岩机，该凿岩机经过国内宝钢、首钢、天钢等大中型高炉使用完全可替代德国TMT进口凿岩机，价格仅是进口价格的五分之一。

CHY4000A型凿岩机功能及原理。

2.1 旋转功能

该机旋转动力来自一台液压马达，马达输出经齿轮减速后最终传递给“振打杆”。如图1所示，小齿轮与马达矩形花键连接，大齿轮通过花键套与振打杆异形花键连接，作为输出动力的大齿轮，同时也是振打杆的后端支撑，限制振打杆后退极限位置。该机较大的旋转动力有利于切削，在吹扫排屑辅助下，能顺利地在铁口前端打开一条孔道，且无论开铁口机是钻进还是钻退过程中，都始终保持通道畅通。

图1 CHY4000A结构示意图

2.2 冲击功能

如图1所示，正向冲击时，振打杆在后位。由于“活塞”向前冲击时其冲击功通过振打圈钻杆接套向铁口传递，振打杆不能承受直接打击。因此，开铁口机的重要零件振打杆受到了很好的保护。振打杆的前端与钻杆接套螺纹连接。振打圈、振打杆轴肩均由滑动配合的“支承套”支撑、导向。

2.3 雾化除尘

雾化除尘是用于降低炉前粉尘、烟尘污染的。钻进过程中产生的粉尘在雾化水的作用下凝结成0.5～3mm尘粒，烟尘污染降低73.5%，粉尘污染降低61%，有效控制铁口烟尘、粉尘污染，改善炉前工人的劳动环境。此外，针对以前雾化开铁口机漏水严重等问题，对CHY4000A型凿岩机作出改进。以往的开铁口机吹扫管又细又长，水雾化入口在凿岩机前端。工作时雾化的水在吹扫空气的作用下，直达铁口除尘，但在非工作状态下，残留的水就可能顺着吹扫管与振打杆之间的间隙进入机体内部，侵蚀机内零部件。而CHY4000A型凿岩机的吹扫管较短，便于加工和组装。吹扫管与振打杆连接的地方加了两道密封圈，有效的隔离了吹扫雾化水，保护机内重要零件不受侵蚀。再者，CHY4000A型凿岩机的雾化水是从机体尾部进入的，对整个机体以及振打杆、钻杆、钻头起到了较好的冷却效果，对提高设备使用寿命起到了重要作用。

2.4 背景技术

开铁口机是高炉炉前用于打开铁口的设备。随着炼铁工艺的发展,高炉铁口趋向深度更深，炮泥更硬，热量更大的方向发展。炉前开铁口时采用雾化水吹扫可以压制粉尘，冷却钎具，降低消耗，从而保护铁口，延长高炉寿命。

目前国内开铁口机水雾化吹扫使用的是低压工业水，气压提高时水流无法实现雾化,吹扫不畅，效率低下,钎具寿命短；操作人员全凭经验操作，效果不稳定，存在铁口灌水的危险。

3 开铁口机用多通路旋转接头的研究

目前高炉开铁口机普遍采用液压凿岩机，它具有相对体积小，重量轻，容易实现控制，冲击功大，扭矩大，易于实现过载保护的特点，因此在高炉开铁口机中广泛应用。由于在开铁口过程中凿岩机随钻进的过程而相应移动，向凿岩机输送动力介质的管路成为难点与薄弱环节。唐钢炼铁厂高炉2007年底投产后，短时间内油管多次烧毁，造成事故，后经采取隔热措施后，开铁口机油管寿命也只有两个月，拖链装置最常寿命只能使用半年；

解决上述技术问题的技术方案是：

高炉开铁口机用多通路旋转接头，每套连杆接头的贯穿在移动端铰接头、中间铰接头、固定端铰接头和连接钢管内的油管通路为2～4路。移动端铰接头、中间铰接头、固定端铰接头为相同的接头结构，接头由空心轴，回转套、盖板组成，空心轴体空腔与连接钢管相连接，回转套套装在空心轴外周上，回转套与空心轴外周之间为双轴承相连接，回转套与空心轴外周之间还有密封圈和挡圈。固定端铰接头与开铁口机机架通过鼓形橡胶弹簧固定。

本实用新型由两套相同结构的连杆接头组成，每套连杆接头内有2～4油管通路，共计可达到4～8个油管通路，满足了凿岩机对多通路的要求，本实用新型在耐高温性能，对突发的铁水喷溅适应性以及长寿命等方面，都取得了良好的使用效果，而且平时除了对轴承的定期润滑外，其他是免维护的，这大大改善了开铁口机油管被烧坏以及频繁漏油的状况，避免了开铁口机因损坏不能开口的事故，降低了工人的劳动强度。

附图说明图：图2是本实用新型一套连杆接头的结构示意图；图3是本实用新型一个铰接头的结构示意图。

图2所示，新型的高炉开铁口机用多通路旋转接头由两套完全相同的连杆组成，每个连杆内部均为二通路至四通路，全套合在一起为四通路至八通路。单套连杆机构由移动端铰接头1、中间铰接头2、固定端铰接头3、钢管4组成。固定端铰接头3固定于开铁口机机架上。移动端铰接头1固定在凿岩机小车上，随凿岩机一起前进或后退。中间铰接头2通过连接钢管4分别与移动端铰接头1、固定端铰接头3相连接。

图2 连杆接头的结构示意图

图3 铰接头密封结构

图3所示，三个铰接头内部结构相同，接头由空心轴8，回转套7、盖板6组成，空心轴体空腔与连接钢管4相连接，回转套7套装在空心轴8外周上，回转套7与空心轴8外周之间有轴承9和轴承12相连接，回转套7与空心轴8外周之间还有密封圈11和挡圈10。密封圈11采用进口氟橡胶O型圈，耐温可达到120℃以上，O形圈两侧加装聚四氟乙烯挡圈10，用来提高密封圈11的承压能力，该装置压力可达到14Mpa长期使用不发生泄露，完全能够满足凿岩机使用要求。另外铰接头采用双轴承，可承受较大的侧向力。并且在固定端铰接头3与开铁口机机架通过鼓形橡胶弹簧固定，因此整个装置能够承受很大的侧向位移，不会因凿岩机小车的侧向偏移产生的侧向力而缩短旋转接头的使用寿命。

在实际生产中安装了本实用新型后，当凿岩机钻进时，固定端铰接头保持与机架相对不动，中间铰接头以固定端铰接头为圆心作圆周运动，移动端铰接头则随凿岩机小车作直线运动，当凿岩机后退时，上述机构则作相反运动。该装置经过实际应用，使用寿命可达到一年半以上不泄露，并且使用后期密封件老化只会造成缓慢泄露，因此不会对设备突然形成影响，导致设备事故。此外该装置损坏后修复只需更换密封件与轴承，维修简单，维修成本很低，因此该装置具有广阔 的应用前景与可观的经济效益。

4 结语

本设计根据目前国内开铁口机的现状和发展方向而设计的新型高效开铁口机。设计中采用了一些比较先进的理论和设计理念，并结合在实践过程中了解和发现的问题，综合运用所学到的各种知识在本设计中去解决这些问题。本设计的开铁口机。在设计中采用了一些新技术、新工艺。设计中选用了新型凿岩机及水雾化动力装置，多路旋转接头等先进技术。本设计较好的满足了大高炉的出铁开铁口需求，更好地实现了充分利用现有空间，高效，节能，减排环保节省资金的良好效果。

TF54 【文献标识码】A 【文章编号】1009-5624（2018）02-0125-02

孟勇（1983-），男，河北阜城，工程师，本科，研究方向：高炉。