大型高炉风口更换机结构设计及运用

苗 丰

（北京中冶设备研究设计总院有限公司 北京100029）

1 前言

大型高炉是目前炼铁行业常用的炼铁系统，高炉的风口是定期检修的主要部位。其中风口直吹管和风口小套是经常需要更换的部件，风口直吹管长3324mm，重量约1400kg，风口小套虽然不长但是重量却有500kg之多。21世纪初以前，拆装风口直吹管和风口小套都要靠人工来完成，而且现场环境比较恶劣，劳动强度比较大，尤其是风口小套的拆卸，需要8～10人才能把风口小套从高炉上拆下来，而且花费时间比较长。因此高炉风口操作作业急需用一种先进设备代替人工劳动，风口更换机就是适应时代需要而逐步发展起来的先进设备。

2 概述

风口更换机是装拆风口直吹管和风口小套的专用设备。风口更换机中的叉车为操作平台，打击锤为装拆工具，液压缸为辅助动力。打击锤动力源为压缩空气，液压缸所用液压油来自叉车本身液压系统而不是由专门液压站提供。高炉风口平台上的压缩空气管道接口很多，为风口更换机的使用提供了便利条件。

3 主要结构设计

风口更换机主要由叉车、打击锤、移动架、一个大油缸、三个小油缸以及拉杆组成。它可以实现两种功能：拆装风口直吹管和更换风口小套。

叉车是风口更换机的操作平台，它的作用相当于风口上方的环形轨道以及轨道中的电动葫芦，但是它具有自己显著的特点，那就是它可以人为地随时随意移动。叉车选用林德产品，并且特殊订货以满足风口更换机的各个动作。该叉车除了具备普通叉车的一切功能外，还增加了控制风口更换机中三个油缸动作的手柄。根据风口直吹管和更换机的结构，用特殊制作的车叉代替了普通的车叉。车叉对比如图1所示。

图1 货叉对比示意图

叉车本身就可以拆装和更换风口直吹管，只需要一个司机和一个指挥者就可以进行操作，而且不需要其它附属设备。以前拆装和更换风口直吹管需要五六个工人而且还需要电动葫芦、导链等器械，完成一个拆装工序需要50min。用叉车拆装则只需要10min就可以完成。两者一比较就不难看出，用叉车拆装风口直吹管既省人力，又节约时间，效率提高了好几倍。风口更换机装拆风口直吹管如图2所示。

图2 风口更换机装拆风口直吹管示意图

风口更换机另一个重要用途是更换风口小套。打击锤是风口更换机的核心部件之一。目前打击锤已在高炉开铁口机中普遍使用。它的动力来源于压缩空气，其稳定性、可靠性特别高，优于其它同类产品。用打击锤来代替人工不是凭空想象出来的，经过现场实际考察和试验，用数据证明这是可行的。风口更换机问世之前，从风口往外拔风口小套是依靠十个工人同时拉动撞击锤撞击钩住小套的拉杆，一般需要15min才能把小套打出来，如果碰上不好拆的风口小套，则需要半小时甚至更长的时间。这种依靠人工打出风口小套有本身缺陷，一是十个人用力不可能完全一致，二是冲击频率比较低，所以需要花费的时间比较长。打击锤则没有这种缺陷，它的冲击功可达500J，冲击频率为1650次／min，所以它只需要几分钟就可以把小套从风口里拆下来，收到事半功倍的效果。

由于高炉风口平台空间位置有限，要想使风口更换机实现其功能而不与现场发生干涉，还需要进一步进行结构设计。风口更换机中的移动架和油缸是拆装风口小套的不可忽缺的部件。拉紧油缸的拉拨力用于协助打击锤将口风小套拆下，其拉拨力F＝15000kN。打击锤安装在折叠的移动架上。移动架为两层，每层之间的能相对滑动，其相对滑动依靠油缸的行程来实现。第一层滑动距离为150mm，第二层滑动距离为500mm，当二层移动架都缩回时，叉车加上打击锤、打击杆的总长度能减少650mm，减少的长度足够叉车能把风口小套从风口里取出并且叉车与风口平台上的其它设备不发生干涉。另外为了使拉杆可靠的勾住小套端面，专门增设一小油缸使拉杆可以绕着铰接点旋转。至此，风口更换机的功能就实现了。风口更换机装拆风口小套如图3所示。

图3 风口更换机装拆风口小套示意图

另外，风口更换机的打击锤的操作手柄也安装在叉车司机室中，打击锤所需的的气动三联件安装在叉车尾部，进气管口安装了快速更换接头。

4 使用效果

风口更换机已相继在宝钢二号高炉、四号高炉和太钢五号高炉、六号高炉投入使用，使用效果非常明显。它不仅提高了高炉检修效率，而且大大降低了一线工人的劳动强度，为钢厂节能增效增加了一个重重的砝码，得到用户的一致好评。

5 结束语

风口更换机在大型高炉使用效果良好，用风口更换机代替人工操作已经是钢铁行业的一大趋势，只有好的品牌设备才会受到用户的青睐。不久的将来，风口更换机必将被钢铁行业广泛地采用，凭借自身的性能优势在炼铁系统占有一席之地。

［1］成大先主编.机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社，1993.

［2］赵又红.无阁型气动凿岩机结构参数优化设计的研究［D］.湘潭大学，2003.

［3］张玉成.气动凿岩机参数计算［J］.凿岩机机械气动工具，2000（2）：6－14.

［4］刘素霞.高炉风口铸造工艺改进［J］.天津冶金，2000（6）.

［5］姜赤军，刘恒权.新型高炉风口设计［J］.鞍钢技术，2003（1）.