液压泥炮漏泥问题的分析和探讨

惠 展，邵 琳，康 敏

(中钢集团西安重机有限公司，陕西 西安 710201)

液压泥炮漏泥问题的分析和探讨

惠 展，邵 琳，康 敏

(中钢集团西安重机有限公司，陕西 西安 710201)

通过对液压泥炮的机构组成和结构分析，得出泥炮漏泥的主要因素：压紧力不足、炮嘴易烧伤和炮嘴不能正确对准铁口，并提出了采用提高压紧力、提高炮嘴在铁口附近的速度、保证合适的装配间隙和杆件钢度等措施，从而避免了液压泥炮的漏泥问题，确保液压泥炮工作的可靠性。

液压泥炮；泥塞推力；压紧力

0 前言

液压泥炮是炼铁高炉炉前堵铁口设备，在打泥机构执行完打泥工作后，回转油缸需要保压20～30 min完成闷炮功能，使炮泥充分凝固。泥炮在堵口的过程中，如果出现漏泥现象而不能完成堵口功能，则会造成较大的事故。

1 液压泥炮机构分析

液压泥炮按功能主要分为打泥机构和回转机构。打泥机构采用打泥油缸将炮泥打入铁口，回转机构则以回转油缸驱动回转杆使打泥机构运行于工作位和待机位之间。

另外，为便于炉前布置和满足工艺要求，液压泥炮设有炮身调整机构和角度调整机构。

1.1 打泥机构

如图1所示，液压泥炮的打泥机构多采用打泥油缸活塞杆与驱动腔体固定而缸体运动的方式，泥塞固定在打泥油缸缸体前端，将打泥机构分为泥腔和油腔两个部分。打泥油缸在额定工作压强下，泥塞作用于炮泥的推力即为泥塞推力F1。

1.炮嘴2.泥缸3.泥塞4.打泥油缸5.驱动腔体图1 打泥机构Fig.1 Plugging device

在堵铁口时，作用在泥塞上的推力必须克服炮泥在泥缸内、出铁口槽孔及在炉缸内运动时所产生的总阻力。该阻力主要与出铁口的长度和形状、靠近铁口附近炉缸中焦炭的分布状态及出铁口内是否有焦炭、炮泥质量、铁口中心线水平上的的压力等有关。

随着无水炮泥的采用和高炉工艺的成熟稳定，可以根据高炉容积的大小来选取泥塞推力的大小，见表1。可以看出，随着高炉容积的增大，要求泥塞推力逐步增加。

表1 泥塞推力与高炉容积对照表

1.2 回转机构(以KD型泥炮为例)

如图2所示，KD型液压泥炮回转机构采用回转油缸4驱动由肘板3、连杆2、打泥机构1和基础座5构成的杆机构完成回转工作。为了炮嘴能压紧在铁口泥套上，要求泥炮处于图示泥炮工作位置时回转油缸仍有一定的预留行程。其油缸的预留行程可以满足炮嘴前进100～300 mm。

1.打泥机构2.连杆3.肘板4.回转油缸5.基础座图2 KD型液压泥炮回转机构Fig.2 Slewing mechanism of KD hydraulic clay gun

1.3 炮身调整机构

如图3所示，液压泥炮调整机构采用打泥机构、转臂、基础座和控制连杆组成的四杆机构，其中控制连杆为可调弹性连杆。在泥炮回转的过程中，控制连杆长度相对不变，随着转臂的转动打泥机构的姿态不断变化。

1.打泥机构2.转臂3.基础座4.控制连杆图3 炮身调整机构Fig.3 Adjusting mechanism of gun tube

液压泥炮炮嘴在运行到接近铁口时，为了准确对准铁口，要求有一段直线度。直线度由调整机构中的各杆件决定。采用作图法，以转臂为驱动杆，很容易得到炮嘴的运动轨迹图。

1.4 角度调整机构

如图4所示，由于炼铁工艺的要求，液压泥炮在工作位置时，打泥机构的工作角度通常为9°～13°。此时，鞍座相对固定，可以通过缓冲器的长度来调整炮嘴的工作角度。在设备回转的过程中，缓冲器长度相对不变，打泥机构、缓冲器和鞍座形成“铁三角”，故在回转机构中作为一个杆件而存在。

1.打泥机构2.缓冲器3.鞍座图4 角度调整机构Fig.4 Angle regulation of clay gun

2 液压泥炮结构分析

根据液压泥炮的杆机构分析出，影响炮嘴位置的主要因素是炮身调整机构(图3)及角度调整机构(图4)中杆件的相对位置。吊挂机构对各杆件的影响起着中枢作用，控制连杆及缓冲器作为调整炮嘴用的特殊杆机构也至关重要。

2.1 吊挂机构

如图5所示，吊挂机构上盖用键固定在鞍座上，连接控制连杆。同时，缓冲器一端与上盖相连接，一端与打泥机构相连接。

为避免上盖把合螺栓失效而导致打泥机构脱落，在鞍座上方设有卡环。

1.鞍座2.上盖3.卡环4.键5.缓冲器图5 吊挂机构简图Fig.5 Structure diagram of front swivel bearing

2.2 控制连杆及缓冲器

如图6所示，控制连杆和缓冲器都多采用左右旋螺杆调整装置和碟簧缓冲装置组成。通过调整左右旋螺杆来改变控制连杆或缓冲器的长度。

在设备运行到工作位和待机位时设备会有一定的冲击，而控制连杆和缓冲器的碟簧缓冲装置就是用来吸收缓冲能量进而提高设备寿命。

1.左旋螺杆 2.碟簧3.右旋螺杆图6 控制连杆及缓冲器简图Fig.6 Structure diagram of control rod and buffer

3 漏泥原因分析

3.1 压紧力不足

3.2 炮嘴易烧伤

在回转机构中，可以根据回转油缸的行程来确定打泥机构的回转角度，而图3中转臂的回转角度就是图2中打泥机构的回转角度。利用作图法，根据图2、图3可以确定炮嘴位置与回转油缸行程或回转时间的关系曲线如图7所示。在回转油缸匀速运动的状态下，炮嘴在铁口附近运行速度会有所下降，如果过慢就会受到铁水的冲刷而烧伤，从而出现漏泥的现象。

图7 炮嘴运动速度关系图Fig.7 Velocity curve of nozzle

3.3 炮嘴不能正确对准铁口

设备使用过程中，随着结构间隙的变化以及杆件疲劳变形，炮嘴对铁口的点位会有所变化。

3.3.1 结构间隙对炮嘴的影响

在设备加工超差或使用过程中，吊挂机构上盖与鞍座间的键和键槽间隙过大，会造成打泥机构绕吊挂有一定角度的摆动，从而使炮嘴左右偏离铁口。如图3所示。由于打泥机构吊挂点到炮嘴的距离较长，打泥机构每摆动1°，则炮嘴左右偏离约为50 mm。而安全卡环的间隙会影响到炮嘴的上下位置。

3.3.2 杆件变形对炮嘴的影响

控制连杆及缓冲器中的碟簧在使用过程中会发生疲劳失效，从而使杆件的长度变成一个不定值，造成炮嘴无法准确对准铁口。

从图3可以看出，吊挂点到炮嘴的距离约为吊挂点到控制连杆距离的5倍，也就是说控制连杆的变形量会对炮嘴左右位置造成5倍的影响。

从图4也可看出，缓冲器的变形量会对炮嘴上下位置造成1.5倍的影响。

4 避免漏泥的方法

4.1 提高压紧力

考虑到油缸及液压系统的少量泄漏，液压系统中可以设置补压回路。

4.2 提高炮嘴在铁口附近的速度

为提高炮嘴在铁口附近的速度，一方面在设计液压泥炮时要注意各杆件的关系；另一方面在使用时，可以适当将泥套堵口位前移。如果液压系统运行，也可增加调速阀，控制炮嘴在运行到铁口附近时的速度。

另外，为降低炮嘴的烧伤率，可以考虑炮嘴选用耐热材质。

4.3 保证合适的装配间隙和杆件钢度

设备安装时调整好装配间隙。使用过程中如发现间隙过大，则应对设备进行维修。

液压泥炮回到待机位时有一个有效的缓冲，降低调整杆件的冲击，提高其使用寿命。同时，应定期进行更换调整杆件的碟簧。

5 结论

液压泥炮漏泥现象严重影响着高炉炉前生产，通过提高压紧力、炮嘴在铁口附近的速度以及合适的装配间隙和杆件钢度等可以解决大部分漏泥问题，但同时也要提高炮嘴的耐热能力以及处理好炮嘴与泥套间的配合关系等。通过分析具体漏泥的原因提出有效方案，方能避免液压泥炮的漏泥，确保其工作的可靠性。

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故障诊断

Analysis and discussion of hydraulic clay gun leakage

HUI Zhan，SHAO Lin，KANG Min

(Sinosteel Xi’an Machinery Co.,Ltd., Xi’an 710201, China)

By analyzing the composition and structure of hydraulic clay gun, the main factors of clay gun leakage is concluded, the holding force is insufficient and nozzle is easy to burn and nozzle aligns the taphole position incorrectly. In this paper, some measures are put forward, such as improving holding force, improving the speed of nozzle near the taphole position, ensuring proper assembly clearance and member stiffness to avoid clay gun leakage and ensure the working reliability of clay gun.

clay gun; plugging force; holding force

2016-04-08；

2016-06-24

惠展(1976-)，男，中钢集团西安重机有限公司高级工程师，主要从事炼铁设备的研究和设计。

TF321.5

A

1001-196X(2016)06-0096-04