天铁无料钟炉顶系统设备优化

王银明

（天津天铁冶金集团有限公司安全技术处，河北涉县 056404）

天铁无料钟炉顶系统设备优化

王银明

（天津天铁冶金集团有限公司安全技术处，河北涉县 056404）

为解决天铁高炉炉顶系统存在的问题，对无料钟炉顶系统设备进行优化改造。介绍了高炉无料钟炉顶的结构组成及存在的故障。对高炉布料器、气密箱、密封阀等设备部件进行改造，经生产试运行验证，可充分满足高炉生产的需求，节省了人力、物力、财力。

高炉 无料钟炉顶 布料器 气密箱 密封阀

1 引言

天津天铁冶金集团有限公司现共有高炉6座。近年来，由于冶炼强度的逐年提高，高炉炉顶压力逐年增加，高炉无料钟炉顶系统的设备出现了问题，布料器气密箱传动轴时常卡死不转、密封阀传动轴抱死和节流阀脱齿等，造成了高炉长时间休风，影响了生产任务的完成，因此决定对高炉炉顶系统的设备部件进行优化改造。

2 高炉无料钟炉顶结构组成

天津天铁冶金集团有限公司高炉的串并罐式无料钟炉顶由2个并列的受料斗、2个上节流阀、2个上密封阀和1个中心料罐、1个下节流阀、1个下密封阀和布料器串接组成。

2.1 布料器组成

布料器由行星减速箱、气密箱、布料溜槽和控制系统等组成，气密箱是布料器的主体部件，也是无料钟炉顶的关键部分，气密箱安装在炉顶钢圈上。

2.2 密封阀的组成

密封阀由阀体、传动臂、传动轴、定位套、阀座、阀帽及驱动系统组成。其工作原理是由驱动油缸带动传动轴臂，通过传动轴实现阀帽和阀座的密封与分离。

2.3 节流阀的组成

节流阀由阀体、节流板、传动轴、驱动齿轮、排料口及驱动系统组成。节流阀的工作原理是通过外部驱动力（油缸）带动齿轮，通过和齿轮连接的传动轴实现节流板的往复开关。

3 高炉无料钟系统设备故障

3.1 布料器的气密箱故障

布料器的气密箱旋转圆筒是通过上下两个大轴承支承的，下轴承承受轴向力的同时也承受径向力，高炉炉喉部位的高温煤气，使轴承内润滑油在短期溶化流失或蒸发，致使润滑油短缺，轴承磨损加剧，最后导致传动气密箱传动轴卡死不转。在针对检修布料器气密箱设备部件进行故障分析时，发现布料器的气密箱下轴承润滑油短缺使轴承损坏是传动轴卡死的主要原因。

3.2 密封阀故障

无料钟炉顶炉喉部位温度通常可达400～500℃，密封阀的传动轴也会因高温和缺少润滑油而抱死，同时也难以保证密封阀耐热橡胶圈在容许温度范围下的正常工作。

3.3 节流阀故障

通过对节流阀部位的故障分析，认为造成节流阀传动齿轮脱齿的主要原因有：节流阀的频繁操作造成开式齿轮的齿顶磨损；传动轴和轴承套相互磨损造成开式齿轮的中心距加大。

4 高炉无料钟系统设备改造措施

4.1 布料器的气密箱传动轴改造措施

通过现场观察和资料分析，决定对气密箱下轴承的润滑路线进行部分改造，以此来增加轴承润滑油的注入量和注油次数，从而改变轴承润滑缺油现象。具体方法如下：在布料器气密箱轴承座环上打2个深150 mm的圆孔，用油管引出布料器接入干油润滑系统，使润滑油直接注入轴承。改进前后油路对比如下：

改造前的注油路线为：润滑系统→油管→气密箱上注油孔→隔离圆筒→上轴承箱→齿轮→下轴承箱。

改造后的注油路线为：干油润滑系统→油管→轴承座环→下轴承箱。

4.2 密封阀的改造措施

在不改变密封阀整体结构的情况下，对密封阀（通常应用于下密封阀）的传动轴进行了技术改进。沿传动轴中心在轴向加工成Φ20 mm的通孔，然后在通道内通以冷却水。根据物质热胀冷缩的原理，在循环水的冷却作用下，传动轴就不会因高炉炉顶温度的升高而造成抱死现象。

4.3 节流阀的改造措施

针对故障现象，在不改变原设计齿轮分度圆，d= 3 500 mm、压力角α=20°以及齿宽B=60 mm的基本强度情况下，将齿轮模数m由5 mm改为10 mm，齿轮齿数Z由70改为35，齿轮全齿高h由12.5 mm改为22.5 mm，使得啮合齿轮接触长度增加了10.25 mm，增大了齿轮啮合面和啮合强度。改造前后齿轮啮合的技术数据比较见表1。

表1 改造前后齿轮技术数据

5 高炉无料钟系统设备的改造效果

天津天铁冶金集团有限公司在3#、4#、5#高炉三座大修扩容后，均采用了先进的串并罐式无料钟炉顶结构的优化改造，设备布置非常紧凑，旧高炉结构非常适合该项改造，节约了改造资金，减轻了职工的劳动强度。

5.1 布料器的气密箱传动轴改造效果

布料器气密箱下轴承润滑线路改进后，轴承润滑良好，布料器的气密箱使用寿命延长1倍以上，布料器转动灵活，布料更加均匀，对高炉的稳产起到了关键性作用。

5.2 密封阀的改造效果

改造后，通过生产实践证实，避免了因传动轴抱死密封阀不能正常开关而造成事故休风的状况，为高炉顺产创造了有利的设备保障条件。

5.3 节流阀的改造效果

改进后的齿轮由于增加了齿轮的接触长度和啮合面，使得齿轮磨损造成中心距增大的数值得到了补偿，避免了齿轮脱齿现象，提高了节流阀的使用性能。

改造前后的对比情况见表2。

表2 改造前后的对比

6 结语

改进后的无料钟炉顶系统设备自应用于高炉生产以来，取得了比较理想的效果，解决了天津天铁冶金集团有限公司高炉布料器气密箱传动轴卡死、密封阀传动轴抱死和节流阀脱齿等问题，降低了因事故休风而带来的人力、财力、物力的浪费。这使天津天铁冶金集团无料钟炉顶系统设备能够充分适应高风温、高顶压、高冶炼强度、长周期生产的要求，使无料钟炉顶系统的优越性得到充分发挥，为实现年度生产目标奠定了扎实的基础。

Brief Discussion on Optimization and Modification of Tiantie BF Bell-less Top System

Wang Yinming(Safety Technology Division,Tianjin Tiantie MetallurgyGroupCompanyLimited,SheCounty,Hebei Province 056404,China)

Optimization and modification was carried out at bell-less top equipment of Tiantie BF to tackle the existing problems.The top structure,component and fault are introduced.BF distributor,transmission gearbox and seal valve are modified.Production trial proves that BF production requirement is fully met and manpower,material resource and financial capability saved.

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王银明，男，工程师，1989年毕业于天铁职工大学冶金机械专业，现在天津天铁冶金集团安全技术处从事冶金机械安全技术管理工作。

（收稿 2012－03－26 编辑 潘娜）