固定式液压罐口清理机在宣钢的设计

苏雅爱

摘要：分析了宣钢2500m3高炉与150t炉区转炉之间运输铁水罐产生压罐的原因及后果，通过设计使用固定式液压罐口清理机，解决了罐口结渣现象，降低铁水损失，保证生产顺行。

关键词 铁水罐； 结渣 ；清理机； 设计； 效果

1.项目背景

宣钢两座2500m3高炉炼铁的铁水全部供给两座150t转炉炼钢，因炼钢150t炉区接铁能力与高炉供铁能力不匹配，存在阶段性压铁罐问题，而炼铁厂修罐间距高炉较远，铁罐不能及时进修罐间处理结渣，造成铁水罐积渣结盖，罐容变小，增加了兑铁次数，严重时造成蹲罐，严重影响炼铁、炼钢的正常生产和正常的铁路运输，且罐口结渣仅靠人工无法处理，必须采用专用设备进行清理。

2.项目实施的必要性和有利条件

炼铁厂共有5座高炉，配备两个修罐间。旧区配两部75T天车，共有铁罐62个，正常运行使用48个；新区配两部140T天车，共有铁罐102个，正常运行使用70个。实际生产主要存在以下问题：

2.1.新区修罐间距高炉较远（距高炉5km，往返需100分钟），运输不能满足每趟进修罐间处理铁罐的要求。铁罐积渣得不到及时处理，铁罐结腮、结盖，造成剩铁，致使罐容减少，影响高炉出净及炼钢的正常生产节奏。

2.2.炼钢150t折罐间倒铁方式为倾翻式，倒铁过程罐嘴易积渣造成铁水喷溅，若喷溅严重只能回罐，造成铁罐剩铁，产生重皮罐。

2.3.随着铁水含钛负荷的升高及压罐影响，铁罐结盖时有发生。结盖罐供炼钢后铁水倒不出来，且没有好的处理手段，只能安排下运到铸铁机用氧气烧开罐口后铸铁。结盖罐从下计划到重罐拉到铸铁机需4—6小时，烧罐需1小时。若铁水不好加上压罐时间长，有可能烧不开造成蹲罐。

2.4.蹲罐处理难度大。首先需用水将铁水罐冷却，再将罐口耐材拆掉，用天车将铁罐倒扣，撞击铁罐，将罐铁磕出，处理完一个蹲罐到使用，需要约20天左右。蹲铁磕出后，需用氧气烧成块，约需一周，既污染环境，又要产生一定劳务费用。

2.5.罐口结渣仅靠人工在短时间内无法处理。

因此，为解决以上问题，必须采用专用设备进行清理，经过现场勘察，在炼钢150T炉区4个折罐间各上一台罐口清理机，以及时清理罐口结渣，确保铁水罐内铁水全部倒出，保证正常生产，降低铁水返罐处理损失，提高经济效益。

3.总体布置与主要技术方案

在炼钢150T炉区4个折罐间各上一台罐口清理机，重点处理罐嘴结渣，确保罐内铁水全部倒净，以保证铁罐罐容，满足高炉、炼钢正常生产及铁水罐的循环处理。

若是将设备置于站内的空地，就可以随时对处于正工作位有结盖的铁水罐进行处理，也可以在站内预工作位对罐口进行处理，做到有的放矢，准确快速，实时高效，这样就解决了因罐口结盖导致的铁水残留问题。

另外，站内运输车来往频繁，且空间极其有限，若是移动式清理机，在作业过程中势必影响到运输设备的正常运行，扰乱正常的生产秩序，一旦行走装置出现故障，则将给生产造成极大的负面影响。而固定式清理机则不会因为正常的清理工作和自身的故障影响到运输设备的正常运行。再者，铁水罐倾翻属于定点作业，可用定点设备对其进行处理，这样更及时，便捷。为此，将罐口清理设备设计为固定装置较为合理、高效。固定装置无需移动主机位置，只要将其安置于合理位置，转动平台，通过液压油缸调整工作臂的方向和角度，便能完成对罐口的清理工作。在极其有限的空间内，固定式不仅不会影响运输设备的正常运行，也可去除因底盘行走装置带来的故障，降低故障率，节省维修成本。

固定位置如图1所示，在砼结构上加装地脚螺栓，将设备可靠地固定在地面上。同时，为满足设备拆装和维修，在站内安装3T电葫芦或单腿吊。

图1（单位：mm）

4.主机说明

固定式全液压铁水罐口清理专用设备，主要用于解决钢厂因铁水罐口结盖，导致罐内剩余铁水不易倒尽的问题；减少因之而产生的消耗，实现节能减排，加快铁水供给节奏，达到提高经济效益的目的。其采用全液压传动使构造布置方便、灵活，反应迅速、工作平稳，高效率、低噪声、使用寿命长，液压传动已在机械行业得到了极为广泛的应用。主要结构介绍如下：

4.1.固定基座

固定基座是设备的基础，作为工作臂回转平台的支承，由矩形空心型钢焊接而成，外形尺寸约为1.7×1.7×2.3m（长×宽×高）。受现场空间的限制，通过加高基座的高度来减小工作臂的体积，以利于非工作状态下的停放，不影响运输车的正常工作。

固定基座位置由图1所示尺寸进行固定。距隔温板1600mm，梯子宽度800mm，安全通道尺寸为800mm。工人作业区域尺寸为21m?，固定基座所占面积约为2.89m?，固定基座前沿距铁水倾倒口有宽度为1900mm的作业带，对工人的正常作业及安全不会产生很大影响。

图2

4.2.工作装置

基座上部为可360°回转的工作装置平台，由回转减速机驱动平台回转，工作臂随平台转动以调整方向，回转角度需根据现场环境和作业要求进行限制和调节。

工作臂设计为两节工作臂，整体式动臂与小臂铰接，动臂下铰点与回转平台联接，并以动臂液压油缸来支撑和改变动臂的倾角，通过动臂油缸的伸缩可使动臂绕下铰点转动而升降。小臂铰接于动臂上端，小臂与动臂的相对位置由小臂油缸控制，当小臂油缸伸缩时，小臂可绕动臂上铰点转动。液压锤座与小臂前端铰接，并通过油缸伸缩使液压锤绕该铰接点转动，调整角度和方向。

整体式动臂结构简单，刚性好，重量轻，操作灵活。在非工作状态下将小臂折回，回转至基座一侧停放，远离铁水罐。这样既节省空间，同时也减轻了因环境温度造成的液压元件内部密封的老化失效，对主要工作元件起到了一定的保护作用。

工作臂作业半径约5.5m，作业高度约4.3m，实现了站内作业区的全覆盖，能够满足铁水罐正工作位和站内待处理位两种工况的作业要求，如图2所示。

在非工作状态下，转动回转平台至工作臂与轨道方向成一定角度，将小臂折回停放。按照该方式停放后，设备不会影响机车的正常运行。

工作臂、油缸以及破碎锤都会做相应的隔热保护措施，保护工作装置不受高温的侵害。

4.3.动力

动力源为37KW电机和液压主泵。电机驱动结构简单、耐用、可靠，易于维护；液压齿轮泵具有结构简单，工艺性好，对油液污染不敏感，维护方便，使用寿命长等特点。

由于现场粉尘污染严重，温度较高，对液压系统的损害极大，因此将动力系统与主机独立开来，远离作业区域，这样就可以最大程度的保护液压及动力系统的安全稳定，减低故障率。

4.4.操作室位于主机上方的平台，离地高度约4m，这样既可保证操作者的安全，且有良好的工作视线，使其能够安全准确地作业。操作室内设空调和隔热防护装置，保证操作者的安全，同时给操作者提供一个舒适的工作环境。

操作方式通过无线遥控装置发出的信号来控制主阀，实现机构的各个动作。无线遥控不受操作室限制，使操作更加灵活、方便。

4.5.作业工具采用进口液压破碎锤，冲击功730J，冲击频率600～1800b/min。此型号液压破碎锤质量稳定，高效可靠。

在清理罐口结渣时，液压锤会以0.745吨/次的冲击力直接作用于结渣，据了解，附着于罐口的结渣易于清理，因此当液压锤工作时，间接作用于铁水罐及倾翻机构的冲击力已经分散和减弱，铁水罐和倾翻机构所受的力远小于0.745吨。液压锤工作时间较短，连续冲击力不会对铁水罐架、倾翻机构和运输设备造成多大影响。

5.主机参数

5.1.重量及作业范围

重量：约5T；作业半径：5.5m；作业高度：4.3m

5.2.电机

额定功率：37KW；额定转速：1470r/min

5.3.液压系统

主泵：最大排量 40ml/rev；工作压力：20MPa

5.4.控制系统

无线遥控 液压先导

5.5.液压锤

冲击功：730J；冲击频率：600～1800b/min

结束语：

在炼钢折罐间安装4台罐口清理机后，解决了因罐口结渣导致的铁水残留问题，原来存在的压铁罐现象、结盖、蹲罐情况也有了明显改善，保证了炼铁、炼钢生产顺行和正常的铁路运输。在满足现场生产要求的同时也带来了效益，经统计平均每天对14个罐口进行处理，可减少重皮罐进行倒渣的铁水损失，每个铁水罐约可减少铁水损失0.4吨，年经济效益约566万元。

罐口清理机操作简单，设备机构故障率低，实现了预期目标。