天鐵無料鐘爐頂系統設備優化

王銀明

（天津天鐵冶金集團有限公司安全技術處，河北涉縣 056404）

天鐵無料鐘爐頂系統設備優化

王銀明

（天津天鐵冶金集團有限公司安全技術處，河北涉縣 056404）

為解決天鐵高爐爐頂系統存在的問題，對無料鐘爐頂系統設備進行優化改造。介紹了高爐無料鐘爐頂的結構組成及存在的故障。對高爐布料器、氣密箱、密封閥等設備部件進行改造，經生產試運行驗證，可充分滿足高爐生產的需求，節省了人力、物力、財力。

高爐 無料鐘爐頂 布料器 氣密箱 密封閥

1 引言

天津天鐵冶金集團有限公司現共有高爐6座。近年來，由于冶煉強度的逐年提高，高爐爐頂壓力逐年增加，高爐無料鐘爐頂系統的設備出現了問題，布料器氣密箱傳動軸時常卡死不轉、密封閥傳動軸抱死和節流閥脫齒等，造成了高爐長時間休風，影響了生產任務的完成，因此決定對高爐爐頂系統的設備部件進行優化改造。

2 高爐無料鐘爐頂結構組成

天津天鐵冶金集團有限公司高爐的串并罐式無料鐘爐頂由2個并列的受料斗、2個上節流閥、2個上密封閥和1個中心料罐、1個下節流閥、1個下密封閥和布料器串接組成。

2.1 布料器組成

布料器由行星減速箱、氣密箱、布料溜槽和控制系統等組成，氣密箱是布料器的主體部件，也是無料鐘爐頂的關鍵部分，氣密箱安裝在爐頂鋼圈上。

2.2 密封閥的組成

密封閥由閥體、傳動臂、傳動軸、定位套、閥座、閥帽及驅動系統組成。其工作原理是由驅動油缸帶動傳動軸臂，通過傳動軸實現閥帽和閥座的密封與分離。

2.3 節流閥的組成

節流閥由閥體、節流板、傳動軸、驅動齒輪、排料口及驅動系統組成。節流閥的工作原理是通過外部驅動力（油缸）帶動齒輪，通過和齒輪連接的傳動軸實現節流板的往復開關。

3 高爐無料鐘系統設備故障

3.1 布料器的氣密箱故障

布料器的氣密箱旋轉圓筒是通過上下兩個大軸承支承的，下軸承承受軸向力的同時也承受徑向力，高爐爐喉部位的高溫煤氣，使軸承內潤滑油在短期溶化流失或蒸發，致使潤滑油短缺，軸承磨損加劇，最后導致傳動氣密箱傳動軸卡死不轉。在針對檢修布料器氣密箱設備部件進行故障分析時，發現布料器的氣密箱下軸承潤滑油短缺使軸承損壞是傳動軸卡死的主要原因。

3.2 密封閥故障

無料鐘爐頂爐喉部位溫度通常可達400～500℃，密封閥的傳動軸也會因高溫和缺少潤滑油而抱死，同時也難以保證密封閥耐熱橡膠圈在容許溫度范圍下的正常工作。

3.3 節流閥故障

通過對節流閥部位的故障分析，認為造成節流閥傳動齒輪脫齒的主要原因有：節流閥的頻繁操作造成開式齒輪的齒頂磨損；傳動軸和軸承套相互磨損造成開式齒輪的中心距加大。

4 高爐無料鐘系統設備改造措施

4.1 布料器的氣密箱傳動軸改造措施

通過現場觀察和資料分析，決定對氣密箱下軸承的潤滑路線進行部分改造，以此來增加軸承潤滑油的注入量和注油次數，從而改變軸承潤滑缺油現象。具體方法如下：在布料器氣密箱軸承座環上打2個深150 mm的圓孔，用油管引出布料器接入干油潤滑系統，使潤滑油直接注入軸承。改進前后油路對比如下：

改造前的注油路線為：潤滑系統→油管→氣密箱上注油孔→隔離圓筒→上軸承箱→齒輪→下軸承箱。

改造后的注油路線為：干油潤滑系統→油管→軸承座環→下軸承箱。

4.2 密封閥的改造措施

在不改變密封閥整體結構的情況下，對密封閥（通常應用于下密封閥）的傳動軸進行了技術改進。沿傳動軸中心在軸向加工成Φ20 mm的通孔，然后在通道內通以冷卻水。根據物質熱脹冷縮的原理，在循環水的冷卻作用下，傳動軸就不會因高爐爐頂溫度的升高而造成抱死現象。

4.3 節流閥的改造措施

針對故障現象，在不改變原設計齒輪分度圓，d= 3 500 mm、壓力角α=20°以及齒寬B=60 mm的基本強度情況下，將齒輪模數m由5 mm改為10 mm，齒輪齒數Z由70改為35，齒輪全齒高h由12.5 mm改為22.5 mm，使得嚙合齒輪接觸長度增加了10.25 mm，增大了齒輪嚙合面和嚙合強度。改造前后齒輪嚙合的技術數據比較見表1。

表1 改造前后齒輪技術數據

5 高爐無料鐘系統設備的改造效果

天津天鐵冶金集團有限公司在3#、4#、5#高爐三座大修擴容后，均采用了先進的串并罐式無料鐘爐頂結構的優化改造，設備布置非常緊湊，舊高爐結構非常適合該項改造，節約了改造資金，減輕了職工的勞動強度。

5.1 布料器的氣密箱傳動軸改造效果

布料器氣密箱下軸承潤滑線路改進后，軸承潤滑良好，布料器的氣密箱使用壽命延長1倍以上，布料器轉動靈活，布料更加均勻，對高爐的穩產起到了關鍵性作用。

5.2 密封閥的改造效果

改造后，通過生產實踐證實，避免了因傳動軸抱死密封閥不能正常開關而造成事故休風的狀況，為高爐順產創造了有利的設備保障條件。

5.3 節流閥的改造效果

改進后的齒輪由于增加了齒輪的接觸長度和嚙合面，使得齒輪磨損造成中心距增大的數值得到了補償，避免了齒輪脫齒現象，提高了節流閥的使用性能。

改造前后的對比情況見表2。

表2 改造前后的對比

6 結語

改進后的無料鐘爐頂系統設備自應用于高爐生產以來，取得了比較理想的效果，解決了天津天鐵冶金集團有限公司高爐布料器氣密箱傳動軸卡死、密封閥傳動軸抱死和節流閥脫齒等問題，降低了因事故休風而帶來的人力、財力、物力的浪費。這使天津天鐵冶金集團無料鐘爐頂系統設備能夠充分適應高風溫、高頂壓、高冶煉強度、長周期生產的要求，使無料鐘爐頂系統的優越性得到充分發揮，為實現年度生產目標奠定了扎實的基礎。

Brief Discussion on Optimization and Modification of Tiantie BF Bell-less Top System

Wang Yinming(Safety Technology Division,Tianjin Tiantie MetallurgyGroupCompanyLimited,SheCounty,Hebei Province 056404,China)

Optimization and modification was carried out at bell-less top equipment of Tiantie BF to tackle the existing problems.The top structure,component and fault are introduced.BF distributor,transmission gearbox and seal valve are modified.Production trial proves that BF production requirement is fully met and manpower,material resource and financial capability saved.

BF,bell-less top,distributor,transmission gearbox,seal valve

王銀明，男，工程師，1989年畢業于天鐵職工大學冶金機械專業，現在天津天鐵冶金集團安全技術處從事冶金機械安全技術管理工作。

（收稿 2012－03－26 編輯 潘娜）