液压泥炮常见故障分析

刘桂中 巨飞焕

（1：中钢集团西安重机有限公司 陕西 西安 710201；2：庆安集团有限公司 陕西 西安 710077）

1 前言

液压泥炮是高炉炼铁设备中堵铁口的专用设备，其能否正常使用，直接影响着高炉的生产及安全。液压泥炮由于长期工作在高温多尘的恶劣环境中，即使保障良好的润滑、冷却等维护措施，依然会出现各种故障，常见故障有漏泥、返泥和漏油［1-3］。

2 工作原理

液压泥炮由打泥机构、吊挂机构、控制连杆、回转机构、基础座等组成，结构图如图1所示。基础座将整个设备固定在炉前基础上，通过回转油缸驱动回转机构，带动基础座、回转机构、控制连杆和打泥机构组成的四杆机构，将打泥机构从待机位送入铁沟上方工作位，由打泥机构中的打泥油缸将泥缸中的炮泥打入铁口。油缸持续保压20～30min，待炮泥凝固后，液压泥炮打泥油缸退回，回转油缸退回，设备回到待机位填充炮泥，准备下一次工作循环［4-6］。

图1 液压泥炮结构组成

吊挂机构和控制连杆在起到衔接功能的同时，具备炮嘴的上下和左右调整功能。而打泥机构和回转机构是液压泥炮的核心部件。

2.1 打泥机构

如图2，泥塞将打泥机构分为泥腔、油腔和空气腔。泥腔由炮嘴和泥缸组成；油腔即为打泥油缸内部的有杆腔和无杆腔；空气腔则由打泥油缸外壁与驱动腔体内壁组成。打泥机构采用打泥油缸活塞杆与驱动腔体固定、缸体运动的方式。由缸体推动泥塞前进，打出炮泥进行堵口。

图2 打泥机构简图

2.2 回转机构

如图3，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构成的杆机构完成液压泥炮的回转工作。

图3 回转机构简图

3 故障分析

3.1 漏泥

漏泥现象即为在液压泥炮在堵口的过程中，炮泥从炮嘴与泥套间漏出的现象。出现漏泥，轻则炮嘴容易烧伤，重则无法完成堵口，进而造成较大的事故［7］。

3.1.1 原因分析

之所以出现漏泥现象，根本原因在于炮嘴与泥套贴合不够紧密。贴合不够紧密主要表现在斜度不一致、泥套或炮嘴存在损伤、炮嘴复位不准确和泥炮压紧力不够四个方面。

液压泥炮正常打泥角度通常为10°，当炮嘴与泥套结合面角度出现偏差时，就会出现漏泥现象。角度偏差在保证泥套角度无误后，通常是由于泥炮机构累计误差造成。泥套或炮嘴存在损伤，多是没及时修复泥套和修复烧伤的炮嘴造成。炮嘴复位不准确主要由于液压泥炮机构累计误差造成。当液压泥炮压紧力小于打泥反力时则会出现退炮现象，从而导致漏泥。

3.1.2 处置方案

当存在炮嘴与泥套角度偏差时，首先修复泥套工作角度；其次观察炮嘴上下偏差还是左右偏差，对于上下偏差可以通过调整吊挂机构中的缓冲器进行调整，对于左右偏差可以通过调整控制连杆的长短来调整。

当泥套或炮嘴损伤时，首先及时修复泥套；其次修复炮嘴接触面，通常采用焊接后打磨平整的办法。当炮嘴多次使用后失去修复价值时及时进行备件更换。为了减少炮嘴的消耗量，也可以在炮嘴前端增加炮嘴垫。

当出现炮嘴复位不准确时，即每次堵铁口时，炮嘴不在同一位置。这时，需要检查液压泥炮各关节节点是否存在松动，需要进行调整或修复。

当出现退炮现象时，需检查液压系统和回转油缸是否存在泄露情况。同时，由于泥炮设计压力存有富裕量，可以适当降低打泥油缸的工作压力，保障液压泥炮压紧力大于打泥反力。

3.2 返泥

如图2，工作时，如果泥塞隔离功能失效，则会出现泥腔中的炮泥进入空气腔，增大打泥油缸阻力，甚至拉伸打泥油缸，导致打泥油缸外泄［8］。

3.2.1 原因分析

在打泥机构工作的过程中，由打泥油缸推动泥塞在泥缸里运动，通过压缩泥缸中的炮泥，使其从炮口推出，并推入出铁口中，完成打泥过程。当完成堵口后打泥油缸退回，泥塞会将泥缸表面的炮泥带到漏泥口排出。泥塞多采用耐磨铸钢件或铜涨圈。当泥塞磨损到一定程度，泥塞与泥缸之间的间隙就会增大，在打泥的过程中，打泥反力将炮泥通过间隙挤压到空气腔。由于过量炮泥被带回，漏泥口不能及时清理，造成返泥，在增加打泥油缸阻力的同时，将会进一步破坏油缸活塞杆密封，导致油缸漏油。

3.2.2 处置方案

当出现返泥现象时，需要及时更换打泥活塞的铜涨圈和刮泥环。铜涨圈设计有最大补偿量，与镀铬的泥缸配合使用，可以有效降低返泥现象，并保障泥缸使用寿命。日常定期人工掏泥必不可少。当返泥严重造成打泥油缸阻力过大时或泄露时，需要将打泥机构进行更换返回专业厂家维修。

3.3 漏油

液压泥炮漏油主要体现在打泥油缸和回转油缸密封失效而漏油，有内泄和外泄两种方式。回转油缸结构型式与普通液压缸相似，而打泥油缸是专有结构型式，以打泥油缸为例进行分析［9，10］。

3.3.1 原因分析

如图4，打泥油缸由缸头、活塞、缸体、缸底和活塞杆等主要零件组成，采用活塞杆固定，缸体运动的方式。

图4 打泥油缸

液压泥炮长期处于炉前高温多尘的环境中，并且打泥机构在工作时需要20～30min位于铁水沟正上方，承受着巨大的热辐射。因此，对打泥油缸通常都会采用隔热或冷却装置。即使如此，在油品清洁度不够或者使用周期较长时，也会出现漏油问题。而漏油主要是因为密封失效所致。

如图4，缸头与缸体、缸底与缸体、活塞与活塞杆之间的密封都为静密封，活塞与缸体、活塞杆与缸底之间的密封为动密封。静密封损害的原因多在于加工精度和安装不规范；而动态密封则还与密封质量和操作规范性有很大关系。活塞内外圈密封失效会造成内泄，其余密封失效则会造成外泄。

3.3.2 处置方案

当出现内泄时，主要表现为打击无力，甚至无法正常驱动，但外表面看不到液压油泄露。这时，可以固定缸体，保持进油口进油，打开出油口，看是否有液压油排出。如果确定内泄，则需要检查是否存在缸体、活塞杆等零件拉伸，并且及时更换密封。

当出现外泄时，在打泥机构漏泥口或后法兰连接面会有液压油泄露。如果确定外泄，则需要检查是否存在缸体、活塞杆等零件拉伸，并且及时更换密封。

只要存在液压油泄露，都应及时更换备件，将失效油缸返给专业厂家维修，同时检测液压油清洁度是否达到标准。对于专业维修厂家，则需要全面进行拆解、测量和分析。从密封材质、沟槽尺寸、粗糙度、主要零件同心度、圆柱度、装配工艺等方面进行全面分析和改进。

4 结论

综上所述，液压泥炮的核心部件是打泥机构和回转油缸。通过压炮力、间隙控制和材质选择等来避免漏泥、返泥现象；通过选用密封件、控制加工精度和安装工艺来提高液压油缸的寿命。为了提高液压泥炮的可靠性和寿命，控制系统、规范操作和良好维护也同样至关重要。