高爐布料器的主要故障分析與維護

摘 要：介紹了布料器的結構和工作原理，闡述了布料器使用與維護要點，根據承鋼布料器出現的故障進行分析總結，提出改進方法。

關鍵詞：布料器 使用維護要點 故障分析 改進方法

1.前言

布料器是無鐘爐頂的關鍵設備，其功能是驅動并控制布料溜槽繞高爐中心線的旋轉和傾動，以完成高爐不同的布料要求。承鋼煉鐵廠3#、4#高爐容積為2500立的釩鈦冶煉大高爐，爐頂布料器采用包鋼BGⅢ型布料器，旋轉采用機械傳動，傾斜為液壓傳動，布料器的冷卻采用開式循環水加氮氣實現。潤滑由自動潤滑系統完成；可以實現環形布料、扇形布料、定點布料等多種布料方式，滿足高爐使用要求。

2.布料器的結構組成與各部分功能

2.1.布料器的結構組成

包鋼BGIII型布料器，其主要由布料器外殼，布料溜槽，溜槽托架，托圈，溜槽曲臂，上、下回轉支撐，喉管，β電機，波紋管，各種管道（水管、液壓管、氮氣管）等組成。布料器結構、驅動原理見圖1所示。

2.2.布料器各部分主要功能

布料器外殼主要是起到密封高爐爐頂煤氣的作用，同時是布料器各部件的支撐體。

布料溜槽也叫旋轉溜槽，它主要是把料罐內的原料、燃料按照一定的方式，在爐內合理的布料作用。

溜槽托架主要是懸掛溜槽，使溜槽能夠在溜槽托架上，繞高爐中心線旋轉，也可以上下擺動，還可以旋轉和擺動同時進行。

托圈主要功能是使溜槽能夠上下擺動，同時用于放置回轉支撐。

溜槽曲臂的作用主要是通過托圈的上下移動，帶動曲臂動作，從而實現溜槽的上下擺動。

β電機主要是帶動齒輪旋轉，從而帶動溜槽旋轉。

液壓缸的作用主要是提升托圈，從而帶動曲柄動作使溜槽 角度產生變化，進行高爐布料。

中心喉管的作用主要是使原料通過，落到高爐溜槽上。

3.高爐上料流程與布料器工作原理

3.1.高爐爐頂上料流程

主要是通過主上料皮帶把原料、燃料輸送到爐頂受料斗中，通過擋料閥的開啟把受料斗中的料，分流到下面的兩個并列料罐中，再通過料流閥的調節作用，使料進入下密封閥箱中，最后，料通過布料器的中心喉管流到溜槽上，從而實現高爐上料的過程。

3.2.布料器工作原理

BGIII型布料器，主要包括主傳動與副傳動，二者既可獨立運動，也可合成運動。見圖2所示。

圖2

主傳動： 傳動鏈：立式交流電動機一擺線針輪減速機一直齒小齒輪一上部回轉支承一耳軸轉套一溜槽（旋轉）。

副傳動：傳動鏈：直線油缸一托圈一下部回轉支承一鋼圈一曲柄一耳軸一溜槽（傾動）。其中溜槽擺動角度10°至45°。

也就是說布料器布料時，β電機啟動旋轉，帶動上回轉支撐的外齒圈旋轉，外齒圈旋轉帶動溜槽旋轉；布料器上的3個液壓油缸的伸縮動作，帶動布料器托圈上下移動，托圈移動帶動溜槽曲臂動作，從而溜槽的角度在10°至45之間變化，達到在爐體內不同部位布料的效果。

4.布料器的使用與維護

4.1.布料器的使用

4.2.布料器的維護

維護人員必須按檢查制度要求進行檢查，并填寫記錄。

檢查中發現的問題能夠處理的要及時處理，沒條件處理的要向上級匯報。

每周一、三、五檢查直線油缸系統、β角傳動系統、信號傳遞系統、布料器各法蘭人孔密封、布料器內溫度、進回水情況等。

清掃規定：布料器密封箱上蓋每月吹掃一次，保證上蓋無雜物。

維護記錄：崗位操作人員要將本班的設備運行情況寫入崗位設備交接班記錄中，維護人員要認真填寫檢查記錄。

5.布料器的主要故障與改進

5.1.β角驅動大軸承的故障

軸承在使用一定的時期之后其滾子及外圈都會出現不同程度的磨損，軸承間隙隨磨損而變大，磨損程度較大（本體較小）的軸承滾子會卡在其它管子與軸承外圈之間使大齒輪或雙聯齒輪都不能轉動造成布料器無法正常工作。在軸承磨損前期氣密箱內部就會出現異音，因此在高爐檢修期間一定要打開布料器人孔，在β角轉動時進行仔細檢查分辨，以便能及時發現軸承故障，提前做好準備工作。

5.2.溜槽傾動曲臂及連桿故障

布料器α角傳動裝置實現溜槽傾動，其中間傳動的曲臂及連桿斷裂也是布料器經常出現的較重大故障，因兩部件均在布料器內部，一旦斷裂，布料器將陷入癱瘓狀態，高爐必須休風4-6小時才能處理。出現曲臂或連桿斷裂的故障原因大都是部件自身材料種類的選用或加工處理方法或配合精度出現問題。

2011年1月我廠3#高爐溜槽角度由35度向10度轉換過程中，旋轉機構（β角）電機電流突然升至35A，隨即電機因電流超高停止。經現場檢查后未發現異常情況，后又重新啟動電機。電機再次啟動后，崗位人員聽見布料器內發出兩聲異響，而后消失，布料器α角傳動角度值停止不動作。隨即高爐休風，經對布料器內部檢查發現，布料器α角傳動曲臂均在花鍵配合處斷裂為3段，其中一花鍵軸鍵齒缺損4/5。因曲臂斷裂，造成溜槽角度無法調整，布料器無法進行多環布料。后來經過對斷裂曲臂的鑒定分析，得知斷裂曲臂材質為ZG45。觀察曲臂斷面，發現鑄造顆粒粗大，沒有進行熱處理，存在鑄造內應力。而曲臂花鍵處加工面為應力集中區，花鍵套在交變載荷作用下產生疲勞斷裂，曲臂設計存在缺陷。由于曲臂花鍵套與花鍵軸加工精度差，造成花鍵軸與花鍵套裝配精度差。經現場檢測，花鍵軸鍵齒與花鍵套齒側間隙最大處達1mm。當曲臂運動時，花鍵軸與花鍵套產生運動沖擊，產生疲勞以致造成花鍵套斷裂。

因此在日常檢查時要重點檢查布料器異音情況，高爐休風停機檢修時要進入布料器內部仔細檢查布料器各部件的磨損情況。并建議生產廠家對布料器曲臂進行受力載荷分析，同時對不合理處進行改造。

5.3.布料溜槽的常見故障

布料器溜槽最常見的故障就是磨漏。布料溜槽的正常使用壽命一般為8—10個月。磨漏是指溜槽上的耐磨倒刺襯板以及溜槽本體的嚴重磨損，以溜槽接料點為中心，半徑大小不一的孔洞。出現較大的孔洞后就會影響高爐的正常布料，引起爐況波動。較大的孔洞出現可以通過爐內攝像觀察到。一旦發現溜槽磨漏之后應立即更換，如果不及時更換導致孔洞越來越大，料流直接沖刷到溜槽托架上，造成溜槽托架磨損，嚴重的結果會使溜槽掉入高爐內。嚴格來說發現溜槽出現孔洞再進行更換已經屬于設備病態作業。在對溜槽進行檢查時如果發現溜槽內倒刺襯板已經磨損掉，就應該及時更換溜槽。

2011年4月底定修，在對我廠某高爐溜槽檢查時發現溜槽襯板已經完全磨掉，當時由于備件不到位而沒有更換新溜槽。再到6月初檢查該溜槽時發現溜槽接料點處已經磨漏，孔洞直徑將近400mm。由此可以推測出，在溜槽襯板完全磨掉之后，溜槽本體在料流沖擊下最長經過兩周時間就會磨漏。更換溜槽時間一般需要4—5小時。更換溜槽時應將α角角度調整到50°左右為最佳角度，如果角度過大，安裝時較難掛鉤；而如果角度過小，則在溜槽拆下時不易摘脫。在休風時間不能夠滿足更換溜槽時，也可以對溜槽進行補焊處理，在接料點處或磨漏的孔洞處補焊圓鋼或較厚的耐磨鋼板。

布料溜槽的襯板耐磨性能至關重要，新的耐磨材料和工藝將會是溜槽性能提升的研究方向，目前我廠使用的方法是對襯板采取用硬質合金補焊層來增加其耐磨性。資料顯示，對溜槽內襯表面進行碳化鍍鎢處理將有效增加溜槽使用壽命，可達18個月之久。

5.4.氣密箱迷宮密封間隙過小

布料器安裝在爐頂鋼圈之上，受到爐喉處高溫煤氣的加熱，同時受到爐喉料面處的高溫熱源輻射，還有布料器內部轉動所產生的熱量，這樣的高溫環境會使部分部件產生熱漲。如果氣密箱迷宮密封間隙過小的話，這種熱漲就會引起轉動部分與固定部分相互干涉，產生一定的阻力，導致β角電機電流過大而跳閘。因此在設計迷宮密封時應考慮到布料器所處高溫環境帶來的影響。同時要求我們的高爐操作人員一定要注意對高爐頂溫的控制。

6.結語

布料器是爐頂設備的重要組成部分，承擔著高爐布料的重任，布料器的穩定、高效運行對高爐生產至關重要；本文只對布料器的典型故障進行分析，提出改進方法，同時總結出在布料器的日常維護保養中需要注意的細節問題。煉鐵高爐爐頂布料器的未來發展，如何提高使用壽命、優化設計結構、降低生產成本、易于維護保養、穩定其工作性能等一系列問題，還需要我們煉鐵設備行業各位同仁來進行不斷的科學探索和研究。

參考文獻

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