固定式液壓罐口清理機在宣鋼的設計

蘇雅愛

摘要：分析了宣鋼2500m3高爐與150t爐區轉爐之間運輸鐵水罐產生壓罐的原因及后果，通過設計使用固定式液壓罐口清理機，解決了罐口結渣現象，降低鐵水損失，保證生產順行。

關鍵詞 鐵水罐； 結渣 ；清理機； 設計； 效果

1.項目背景

宣鋼兩座2500m3高爐煉鐵的鐵水全部供給兩座150t轉爐煉鋼，因煉鋼150t爐區接鐵能力與高爐供鐵能力不匹配，存在階段性壓鐵罐問題，而煉鐵廠修罐間距高爐較遠，鐵罐不能及時進修罐間處理結渣，造成鐵水罐積渣結蓋，罐容變小，增加了兌鐵次數，嚴重時造成蹲罐，嚴重影響煉鐵、煉鋼的正常生產和正常的鐵路運輸，且罐口結渣僅靠人工無法處理，必須采用專用設備進行清理。

2.項目實施的必要性和有利條件

煉鐵廠共有5座高爐，配備兩個修罐間。舊區配兩部75T天車，共有鐵罐62個，正常運行使用48個；新區配兩部140T天車，共有鐵罐102個，正常運行使用70個。實際生產主要存在以下問題：

2.1.新區修罐間距高爐較遠（距高爐5km，往返需100分鐘），運輸不能滿足每趟進修罐間處理鐵罐的要求。鐵罐積渣得不到及時處理，鐵罐結腮、結蓋，造成剩鐵，致使罐容減少，影響高爐出凈及煉鋼的正常生產節奏。

2.2.煉鋼150t折罐間倒鐵方式為傾翻式，倒鐵過程罐嘴易積渣造成鐵水噴濺，若噴濺嚴重只能回罐，造成鐵罐剩鐵，產生重皮罐。

2.3.隨著鐵水含鈦負荷的升高及壓罐影響，鐵罐結蓋時有發生。結蓋罐供煉鋼后鐵水倒不出來，且沒有好的處理手段，只能安排下運到鑄鐵機用氧氣燒開罐口后鑄鐵。結蓋罐從下計劃到重罐拉到鑄鐵機需4—6小時，燒罐需1小時。若鐵水不好加上壓罐時間長，有可能燒不開造成蹲罐。

2.4.蹲罐處理難度大。首先需用水將鐵水罐冷卻，再將罐口耐材拆掉，用天車將鐵罐倒扣，撞擊鐵罐，將罐鐵磕出，處理完一個蹲罐到使用，需要約20天左右。蹲鐵磕出后，需用氧氣燒成塊，約需一周，既污染環境，又要產生一定勞務費用。

2.5.罐口結渣僅靠人工在短時間內無法處理。

因此，為解決以上問題，必須采用專用設備進行清理，經過現場勘察，在煉鋼150T爐區4個折罐間各上一臺罐口清理機，以及時清理罐口結渣，確保鐵水罐內鐵水全部倒出，保證正常生產，降低鐵水返罐處理損失，提高經濟效益。

3.總體布置與主要技術方案

在煉鋼150T爐區4個折罐間各上一臺罐口清理機，重點處理罐嘴結渣，確保罐內鐵水全部倒凈，以保證鐵罐罐容，滿足高爐、煉鋼正常生產及鐵水罐的循環處理。

若是將設備置于站內的空地，就可以隨時對處于正工作位有結蓋的鐵水罐進行處理，也可以在站內預工作位對罐口進行處理，做到有的放矢，準確快速，實時高效，這樣就解決了因罐口結蓋導致的鐵水殘留問題。

另外，站內運輸車來往頻繁，且空間極其有限，若是移動式清理機，在作業過程中勢必影響到運輸設備的正常運行，擾亂正常的生產秩序，一旦行走裝置出現故障，則將給生產造成極大的負面影響。而固定式清理機則不會因為正常的清理工作和自身的故障影響到運輸設備的正常運行。再者，鐵水罐傾翻屬于定點作業，可用定點設備對其進行處理，這樣更及時，便捷。為此，將罐口清理設備設計為固定裝置較為合理、高效。固定裝置無需移動主機位置，只要將其安置于合理位置，轉動平臺，通過液壓油缸調整工作臂的方向和角度，便能完成對罐口的清理工作。在極其有限的空間內，固定式不僅不會影響運輸設備的正常運行，也可去除因底盤行走裝置帶來的故障，降低故障率，節省維修成本。

固定位置如圖1所示，在砼結構上加裝地腳螺栓，將設備可靠地固定在地面上。同時，為滿足設備拆裝和維修，在站內安裝3T電葫蘆或單腿吊。

圖1（單位：mm）

4.主機說明

固定式全液壓鐵水罐口清理專用設備，主要用于解決鋼廠因鐵水罐口結蓋，導致罐內剩余鐵水不易倒盡的問題；減少因之而產生的消耗，實現節能減排，加快鐵水供給節奏，達到提高經濟效益的目的。其采用全液壓傳動使構造布置方便、靈活，反應迅速、工作平穩，高效率、低噪聲、使用壽命長，液壓傳動已在機械行業得到了極為廣泛的應用。主要結構介紹如下：

4.1.固定基座

固定基座是設備的基礎，作為工作臂回轉平臺的支承，由矩形空心型鋼焊接而成，外形尺寸約為1.7×1.7×2.3m（長×寬×高）。受現場空間的限制，通過加高基座的高度來減小工作臂的體積，以利于非工作狀態下的停放，不影響運輸車的正常工作。

固定基座位置由圖1所示尺寸進行固定。距隔溫板1600mm，梯子寬度800mm，安全通道尺寸為800mm。工人作業區域尺寸為21m?，固定基座所占面積約為2.89m?，固定基座前沿距鐵水傾倒口有寬度為1900mm的作業帶，對工人的正常作業及安全不會產生很大影響。

圖2

4.2.工作裝置

基座上部為可360°回轉的工作裝置平臺，由回轉減速機驅動平臺回轉，工作臂隨平臺轉動以調整方向，回轉角度需根據現場環境和作業要求進行限制和調節。

工作臂設計為兩節工作臂，整體式動臂與小臂鉸接，動臂下鉸點與回轉平臺聯接，并以動臂液壓油缸來支撐和改變動臂的傾角，通過動臂油缸的伸縮可使動臂繞下鉸點轉動而升降。小臂鉸接于動臂上端，小臂與動臂的相對位置由小臂油缸控制，當小臂油缸伸縮時，小臂可繞動臂上鉸點轉動。液壓錘座與小臂前端鉸接，并通過油缸伸縮使液壓錘繞該鉸接點轉動，調整角度和方向。

整體式動臂結構簡單，剛性好，重量輕，操作靈活。在非工作狀態下將小臂折回，回轉至基座一側停放，遠離鐵水罐。這樣既節省空間，同時也減輕了因環境溫度造成的液壓元件內部密封的老化失效，對主要工作元件起到了一定的保護作用。

工作臂作業半徑約5.5m，作業高度約4.3m，實現了站內作業區的全覆蓋，能夠滿足鐵水罐正工作位和站內待處理位兩種工況的作業要求，如圖2所示。

在非工作狀態下，轉動回轉平臺至工作臂與軌道方向成一定角度，將小臂折回停放。按照該方式停放后，設備不會影響機車的正常運行。

工作臂、油缸以及破碎錘都會做相應的隔熱保護措施，保護工作裝置不受高溫的侵害。

4.3.動力

動力源為37KW電機和液壓主泵。電機驅動結構簡單、耐用、可靠，易于維護；液壓齒輪泵具有結構簡單，工藝性好，對油液污染不敏感，維護方便，使用壽命長等特點。

由于現場粉塵污染嚴重，溫度較高，對液壓系統的損害極大，因此將動力系統與主機獨立開來，遠離作業區域，這樣就可以最大程度的保護液壓及動力系統的安全穩定，減低故障率。

4.4.操作室位于主機上方的平臺，離地高度約4m，這樣既可保證操作者的安全，且有良好的工作視線，使其能夠安全準確地作業。操作室內設空調和隔熱防護裝置，保證操作者的安全，同時給操作者提供一個舒適的工作環境。

操作方式通過無線遙控裝置發出的信號來控制主閥，實現機構的各個動作。無線遙控不受操作室限制，使操作更加靈活、方便。

4.5.作業工具采用進口液壓破碎錘，沖擊功730J，沖擊頻率600～1800b/min。此型號液壓破碎錘質量穩定，高效可靠。

在清理罐口結渣時，液壓錘會以0.745噸/次的沖擊力直接作用于結渣，據了解，附著于罐口的結渣易于清理，因此當液壓錘工作時，間接作用于鐵水罐及傾翻機構的沖擊力已經分散和減弱，鐵水罐和傾翻機構所受的力遠小于0.745噸。液壓錘工作時間較短，連續沖擊力不會對鐵水罐架、傾翻機構和運輸設備造成多大影響。

5.主機參數

5.1.重量及作業范圍

重量：約5T；作業半徑：5.5m；作業高度：4.3m

5.2.電機

額定功率：37KW；額定轉速：1470r/min

5.3.液壓系統

主泵：最大排量 40ml/rev；工作壓力：20MPa

5.4.控制系統

無線遙控 液壓先導

5.5.液壓錘

沖擊功：730J；沖擊頻率：600～1800b/min

結束語：

在煉鋼折罐間安裝4臺罐口清理機后，解決了因罐口結渣導致的鐵水殘留問題，原來存在的壓鐵罐現象、結蓋、蹲罐情況也有了明顯改善，保證了煉鐵、煉鋼生產順行和正常的鐵路運輸。在滿足現場生產要求的同時也帶來了效益，經統計平均每天對14個罐口進行處理，可減少重皮罐進行倒渣的鐵水損失，每個鐵水罐約可減少鐵水損失0.4噸，年經濟效益約566萬元。

罐口清理機操作簡單，設備機構故障率低，實現了預期目標。