大型高爐風口更換機結構設計及運用

苗 豐

（北京中冶設備研究設計總院有限公司 北京100029）

1 前言

大型高爐是目前煉鐵行業常用的煉鐵系統，高爐的風口是定期檢修的主要部位。其中風口直吹管和風口小套是經常需要更換的部件，風口直吹管長3324mm，重量約1400kg，風口小套雖然不長但是重量卻有500kg之多。21世紀初以前，拆裝風口直吹管和風口小套都要靠人工來完成，而且現場環境比較惡劣，勞動強度比較大，尤其是風口小套的拆卸，需要8～10人才能把風口小套從高爐上拆下來，而且花費時間比較長。因此高爐風口操作作業急需用一種先進設備代替人工勞動，風口更換機就是適應時代需要而逐步發展起來的先進設備。

2 概述

風口更換機是裝拆風口直吹管和風口小套的專用設備。風口更換機中的叉車為操作平臺，打擊錘為裝拆工具，液壓缸為輔助動力。打擊錘動力源為壓縮空氣，液壓缸所用液壓油來自叉車本身液壓系統而不是由專門液壓站提供。高爐風口平臺上的壓縮空氣管道接口很多，為風口更換機的使用提供了便利條件。

3 主要結構設計

風口更換機主要由叉車、打擊錘、移動架、一個大油缸、三個小油缸以及拉桿組成。它可以實現兩種功能：拆裝風口直吹管和更換風口小套。

叉車是風口更換機的操作平臺，它的作用相當于風口上方的環形軌道以及軌道中的電動葫蘆，但是它具有自己顯著的特點，那就是它可以人為地隨時隨意移動。叉車選用林德產品，并且特殊訂貨以滿足風口更換機的各個動作。該叉車除了具備普通叉車的一切功能外，還增加了控制風口更換機中三個油缸動作的手柄。根據風口直吹管和更換機的結構，用特殊制作的車叉代替了普通的車叉。車叉對比如圖1所示。

圖1 貨叉對比示意圖

叉車本身就可以拆裝和更換風口直吹管，只需要一個司機和一個指揮者就可以進行操作，而且不需要其它附屬設備。以前拆裝和更換風口直吹管需要五六個工人而且還需要電動葫蘆、導鏈等器械，完成一個拆裝工序需要50min。用叉車拆裝則只需要10min就可以完成。兩者一比較就不難看出，用叉車拆裝風口直吹管既省人力，又節約時間，效率提高了好幾倍。風口更換機裝拆風口直吹管如圖2所示。

圖2 風口更換機裝拆風口直吹管示意圖

風口更換機另一個重要用途是更換風口小套。打擊錘是風口更換機的核心部件之一。目前打擊錘已在高爐開鐵口機中普遍使用。它的動力來源于壓縮空氣，其穩定性、可靠性特別高，優于其它同類產品。用打擊錘來代替人工不是憑空想象出來的，經過現場實際考察和試驗，用數據證明這是可行的。風口更換機問世之前，從風口往外拔風口小套是依靠十個工人同時拉動撞擊錘撞擊鉤住小套的拉桿，一般需要15min才能把小套打出來，如果碰上不好拆的風口小套，則需要半小時甚至更長的時間。這種依靠人工打出風口小套有本身缺陷，一是十個人用力不可能完全一致，二是沖擊頻率比較低，所以需要花費的時間比較長。打擊錘則沒有這種缺陷，它的沖擊功可達500J，沖擊頻率為1650次／min，所以它只需要幾分鐘就可以把小套從風口里拆下來，收到事半功倍的效果。

由于高爐風口平臺空間位置有限，要想使風口更換機實現其功能而不與現場發生干涉，還需要進一步進行結構設計。風口更換機中的移動架和油缸是拆裝風口小套的不可忽缺的部件。拉緊油缸的拉撥力用于協助打擊錘將口風小套拆下，其拉撥力F＝15000kN。打擊錘安裝在折疊的移動架上。移動架為兩層，每層之間的能相對滑動，其相對滑動依靠油缸的行程來實現。第一層滑動距離為150mm，第二層滑動距離為500mm，當二層移動架都縮回時，叉車加上打擊錘、打擊桿的總長度能減少650mm，減少的長度足夠叉車能把風口小套從風口里取出并且叉車與風口平臺上的其它設備不發生干涉。另外為了使拉桿可靠的勾住小套端面，專門增設一小油缸使拉桿可以繞著鉸接點旋轉。至此，風口更換機的功能就實現了。風口更換機裝拆風口小套如圖3所示。

圖3 風口更換機裝拆風口小套示意圖

另外，風口更換機的打擊錘的操作手柄也安裝在叉車司機室中，打擊錘所需的的氣動三聯件安裝在叉車尾部，進氣管口安裝了快速更換接頭。

4 使用效果

風口更換機已相繼在寶鋼二號高爐、四號高爐和太鋼五號高爐、六號高爐投入使用，使用效果非常明顯。它不僅提高了高爐檢修效率，而且大大降低了一線工人的勞動強度，為鋼廠節能增效增加了一個重重的砝碼，得到用戶的一致好評。

5 結束語

風口更換機在大型高爐使用效果良好，用風口更換機代替人工操作已經是鋼鐵行業的一大趨勢，只有好的品牌設備才會受到用戶的青睞。不久的將來，風口更換機必將被鋼鐵行業廣泛地采用，憑借自身的性能優勢在煉鐵系統占有一席之地。

［1］成大先主編.機械設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，1993.

［2］趙又紅.無閣型氣動鑿巖機結構參數優化設計的研究［D］.湘潭大學，2003.

［3］張玉成.氣動鑿巖機參數計算［J］.鑿巖機機械氣動工具，2000（2）：6－14.

［4］劉素霞.高爐風口鑄造工藝改進［J］.天津冶金，2000（6）.

［5］姜赤軍，劉恒權.新型高爐風口設計［J］.鞍鋼技術，2003（1）.