济钢1750 m3高炉炉前全液压开口机技术改进

杨士岭 王立波

(济南钢铁集团有限公司)

济钢1750 m3高炉炉前全液压开口机技术改进

杨士岭 王立波

(济南钢铁集团有限公司)

针对济钢1750 m3高炉炉前CHY2000型全液压开口机在生产使用中存在的缺陷，对其液压控制系统和雾化水系统进行了优化。尤其是对凿岩机冲击系统的改进，有效的解决了凿岩机冲击的问题。

高炉 开口机 液压 行程节流阀

0 前言

济钢共有三座1750 m3高炉，原炉前开口机均采用气液混合式开口机，此种开口机旋转采用液压为动力源，凿岩机部分采用高压气体为动力源，其不论开孔能力、开孔速度、开孔质量还是作业强度、安全性等，都已无法适应高炉冶炼发展需要。为此，济钢炼铁厂于2009年率先在1号1750 m3高炉炉前进行了全液压开口机改造，在使用过程中，暴露出一些问题，经与厂家进行协商，对其液压系统和雾化水系统存在的问题进行优化，为2号、3号1750 m3高炉炉前全液压开口机的成功改进奠定了基础。

1 全液压开口机的结构及性能

1.1 结构

济钢1750 m3高炉炉前采用CHY2000型全液压开口机，此开口机主要由三部分组成，即雾化水系统、液压系统和机械部分。其中雾化水系统通过调节压缩空气和水的流量，控制开口机的吹灰清扫和对钻杆、钻头的冷却。液压系统控制开口机的回转运动、倾动运动和凿岩机的进给、钻进、振打，其液压系统工作原理如图1所示。

图1 开口机液压原理图

机械部分主要由回转机构和钻进机构两部分组成。一是回转机构主要包括基座、转臂和回转油缸等。其功能是将开铁口机送至工作位置或避让位置，并将工作时产生的反力传递给基础。当回转油缸活塞杆伸出时，开铁口机进入工作位置，反之为退让位置。二是钻进机构主要包括推进油马达、推进横梁、链条、行走小车液压凿岩机、钻杆和钻头等，其中液压凿岩机包括冲击器和转钎两个液压工作机构。其功能是推进马达通过链条和行走小车，带动凿岩机等在推进横梁上运动，并为凿岩机提供工作反力，凿岩机冲击回转打开铁口，然后快速回退。

1.2 性能

CHY2000型全液压开口机是新一代多功能开口机，与气－液混合式开口机相比:全液压开口机工作平稳性高，冲击力小，易于传递较大的力和扭矩，而且在相同功率的条件下，液压传动装置易于实现过载保护，调速性能好，动作可靠，起闭迅速，操作维护方便等特点。而且其机械结构具有体积小、结构紧凑，节约空间环境等特点，适用于1000 m3～2700 m3范围的高炉上使用。济钢全液压开口机主要性能参数见表1。

表1 济钢全液压开口机主要性能参数

2 存在问题及分析

通过对1号1750 m3高炉全液压开口机的改造和在生产中的使用情况，结合开口机液压控制系统和雾化水控制系统原理，对存在的问题分析如下:

2.1 旋转液压控制油路设计不合理

全液压开口机应用后，发现开口机在旋转过程中，出现旋转速度过快，对开口机的机械结构造成严重的损伤，经常出现开口机底座地脚螺栓松动，凿岩机行走大梁变形等问题。虽通过调节旋转机构控制回路中的节流阀来控制管路中液压油的流量，来控制开口机转壁速度，但没有从根本上解决开口机的缓冲问题。改造后的全液压开口机在应用到7个月时，出现开口机吊挂机构与凿岩机小车行走大梁断裂，致使开口机的核心部件凿岩机和小车行走大梁坠入铁沟，造成开口机无法进行开铁口工作，影响了高炉的正常生产。同时，增加了备件费用的巨大支出。

2.2 凿岩机冲击频率小

开口机在应用一段时间后，发现凿岩机的冲击频率小，开铁口速度慢，不能够满足高炉生产的需求。

2.3 液压站的局限性

1号1750 m3高炉全液压开口机改造时单独建立了开口机液压站，随着2号1750 m3高炉全液压开口机的相继改造，发现此高炉空间布局存在一定的局限性，以及单独建立开口机液压站费用比较高，而且备件不统一的问题。

2.4 加油方式单一

液压系统漏油的现象时有发生，漏油严重时就要对油箱进行补油，以往对油箱加油都是利用加油机进行加油，问题是用滤油机加油操作不方便和型号种类繁多，造成加油不及时、备件的不便管理和成本费用增加。

2.5 雾化水效果不理想

图2 开口机雾化水原理图

开口机雾化水系统的工作原理(如图2所示)是以高压风和工业水为介质，利用风带着水形成雾化，对铁口通道进行吹扫，降低钻杆和钻头的温度，延长钻杆和钻头的使用寿命。但在在使用过程中，出现雾化效果不理想，雾化水系统管路结垢、阀芯范卡等问题。

3 改进措施

经过对原全液压开口机液压控制系统的原理进行分析和对生产实践经验进行总结，将全液压开口机液压控制系统的液压原理图进行了改进(如图3所示)及雾化水介质的优化，并在原有条件的基础上进行了改造。

图3 开口机液压改进后原理图

3.1 旋转液压控制油路添加行程节流阀

针对开口机在旋转过程中无缓冲装置的问题，采取在全液压开口机旋转控制液压回路上添加了一套行程节流阀［1］，通过开口机在旋转过程中位置的不同来控制行程节流阀的变化，利用节流阀开度的大小控制旋转液压回路油液流量的大小，进而控制开口机旋转油缸伸缩速度的快、慢，生产过程中根据需要进行调节，此项改进从根本上解决了开口机的缓冲问题，避免了凿岩机和小车行走大梁坠入铁沟现象的发生。

3.2 优化凿岩机液压冲击控制系统

为解决凿岩机冲击频率小的问题，通过查阅液压手册和对液压冲击系统的分析，并与厂家专业人员研究和实验，对其凿岩机冲击系统进行了改进，改进后的凿岩机冲击系统由控制阀组、中空式活塞杆油缸组成。其中控制阀组是由两个溢流阀、二位四通电液换向阀、二位二通电磁阀和节流阀组成［2］。此系统额定压力12 MPa，冲击液压缸实际工作压力8 MPa;冲击工作流量是12～70 L/min;冲击频率是20～60 Hz(可调);液压缸 理论输出力60 kN，行程50 mm。此系统以一种比较简单的方式解决了原开口机振打液压系统的不足、简化了系统的组成、保证了工作的效率和振打效果、降低了成本。

3.3 添加切换阀台

针对2号1750 m3是否单独建立液压站的问题，经广大工程技术人员的研究进行了如下改造，采用开口机与液压炮共用一个液压站，在液压炮和开口机操作室内添加了一个切换阀台。在开口机工作时，将三通球阀［3］切换到开口机位置，不工作时切换到液压炮位置，这样解决了需单独建立开口机液压站难题，也节约了建立开口机液压站的费用，后来推广到3号1750 m3高炉。

3.4 改变加油方式

根据以往加油方式的局限性，对液压站循环泵工作原理进行分析和改进，利用循环泵进行加油。方法是在原循环泵吸油口处添加了一旁通管路，管路上加有球阀和橡胶软管，正常生产时旁通管路上的球阀关闭。补油时先将橡胶软管插入液压油油桶内，将旁通管路上的球阀打开，关闭泵与油箱进口的球阀，通过循环泵的吸油对油箱进行加油，此加油方法方便快捷，代替了以往加油时必须使用加油机的问题，而且加油速度要比加油机快。同时，保证了对新液压油的过滤，在备件方面循环泵的备件型号比较统一，省去了加油机的备件费用。

3.5 改善雾化水介质

通过对雾化水系统的分析和排查，发现其主要原因是压缩空气气压不稳和工业水脏，导致雾化水系统管路结垢和阀芯范卡，后经对雾化水介质进行优化，用中压氮代替压缩空气，软水代替工业水，通过对雾化水介质的优化解决了气体介质压力不稳和水脏的难题，避免了雾化水系统管路结垢和阀芯范卡的现象。

4 改进效果

1)通过对1号1750 m3高炉炉前全液压开口机的改进和应用，使得设备工作稳定性得以大幅度提高，事故率稳步降低，基本实现对高炉生产的零影响，具有较高的经济效益，有效的提升了对新设备的认知水平和管理水平。

2)行程节流阀在开口机旋转液压控制回路上的应用，彻底的解决了开口机在旋转过程中的缓冲问题，使开口机自身机械结构的备件使用周期延长了1倍，大大降低了备件费用的成本。

3)对凿岩机液压冲击系统的改进，提高了凿岩机的冲击频率，使开铁口时间由原来的平均20 min降低到了10 min，同时也为凿岩机在今后研发上提供了新的方向。

4)雾化水系统介质的优化，大大降低了炉前钻杆和钻头的消耗，分别由原来的1.4根/炉次和2.1个/炉次降低到了0.45根/炉次和1.1个/炉次。并将1号1750 m3高炉炉前全液压开口机的改进措施相继在2号、3号1750 m3高炉上进行了推广和应用，均取得了良好的效果。

［1］ 陈奎生主编.液压与气压传动［M］.武汉:武汉理工大学出版社，2001:65－80.

［2］ 雷天觉主编.新编液压工程手册.北京:北京理工大学出版社，1998:312－363.

［3］ 路甬祥主编.液压气动技术手册［M］.北京:机械工业出版社，2002:204－271.

TECHNOLOGICAL IMPROVEMENT TO THE FULL HYDRAULIC OPENING MACHINE IN JINAN STEELS 1750 m3BF

Yang Shiling Wang Libo
(Iron － making Plant of Jinan Iron and Steel Co.，Ltd)

Aiming at the existing defects of CHY2000 full hydraulic opening machine in Jinan Steel 1750 m3 blast furnace，its hydraulic control system and the spray water system are optimized，especially the impact system of the rock drill，which effectively solve the impacting problems of rock drill.

blast furnace opening machine hydraulic stroke throttle valve

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联系人:杨士岭，副厂长，博士，高级工程师，山东.济南(250101)，济南钢铁集团有限公司炼铁厂;

2011—8—15