炉前设备开口机曲臂改造分析

赵子刚 闫凤龙 王 超 朱印涛

(河北钢铁股份有限公司承德分公司 河北承德067102)

1 引言

2500m3高炉炉前有四个出铁口，日常出铁是两两相对在一个倒场周期内使用，出铁的铁口平均在出铁45 ～60天后进行倒场，两两铁口进行交替出铁，炉前开口机是高炉生产的重要设备。在倒场时间内维修人员需要对炉前的重点设备开口机及泥炮的旋转和连接部位进行检查修复，磨损严重的进行更换，在高炉倒场时对开口机检查修复发现一个共性的问题，每次倒场开口机的旋转曲臂都会磨损、变形严重。如不及时更换就会造成开口机运行不稳定，进而造成开口机在开眼中途造成烧损的情况。为保障生产就需要对其进行更换。为提高设备稳定性，我们有针对性的对此部位进行改造。

2 曲臂故障原因分析

图1 全液压开口机结构图

全液压开口机的回转机构是由U 型曲臂、连接杆、旋转油缸、销轴及铜套组成。使用过程中，由于开口机曲臂旋转，U 型曲臂的重心不断偏移，极易造成销轴及铜套严重磨损，甚至造成曲臂变形，影响设备使用寿命。回转机构平均旋转2000 次后，就需要对销轴、铜套、连接杆以及U 型曲臂进行更换，既增加了生产成本又增大了维修劳动量。通对全液压开口机旋转过程中的曲臂进行受力分析，进而得出造成销轴及铜套严重磨损，甚至造成曲臂变形，影响设备使用寿命的主要原因为曲臂重心偏移。全液压开口机结构如图1 所示。

3 解决方案

3.1 支撑方案力学分析

利用牛顿第三定律对曲臂在旋转过程中重心偏移进行分析，利用第三定律原理给曲臂施加一个支撑力进而实现力的平衡，主要解决思路如图2。

图2 曲臂改造力学简图

3.2 主要改造方案分析

根据开口机回转机构曲臂的形状特点以及旋转运行状况进行分析，计算出回转机构曲臂的重心(曲臂为异形件)，对磨损严重连杆和销轴部位进行受力分析，得出原因是曲臂重心偏移，开口机旋转过程中受力不均造成的，依此制定出相应的改造方案。从力学的角度上，通过对曲臂的运行轨迹进行详细计算和现场实际观察，确定在U 形曲臂下方安装一个支撑托架用于支撑曲臂。通过托架提供一个支撑力与曲臂的重力相平衡，完成对开口机曲臂的改造。

图3 曲臂支撑装置简图

经过受力分析、计算，设计出能承载开口机U 型曲臂重量且运转平稳的支承托辊、轴承及工字钢支架。同时考虑开口机旋转时U 型曲臂始终在支承托辊上运行，要求安装工字钢托架时不影响开口机正常旋转。支承托辊确保开口机旋转时始终支撑在U 型曲臂下表面上，轴承组件要耐高温、防灰尘。工字钢支架固定在U 型曲臂下面时，需要焊接在开口机的底座上，且方便更换支承托辊。支撑装置如图3 所示。

改造后支撑装置与开口机曲臂的结构简图如图4。

图4 支撑装置与开口机曲臂的结构简图

4 总结

现场改造实施后，取得了很好的效果，从一年的使用情况来看，加上托辊后可以使开口机曲臂及其他的连接杆件的使用寿命从45 天延长到1 年，增强了开口机运转的平稳性，使得回转机构的旋转次数约从2000 次延长至15000 次，提高设备使用周期，保障了高炉的稳定生产，降低工人的劳动强度。同时项目的开展从实际出发，改造就地取材，是维检中心在今年提出的创新维检的一个成功例子，同时工人通过在工作中不断创新以及从实际所取得成果，提高了设备使用周期，降低了自身的劳动强度，极大提高了工人创新和改造的积极性。

1]周传典. 高炉炼铁生产技术手册. 北京:冶金工业出版社，2008.

2]彭文生，李志明，黄华梁.机械设计.北京:高等教育出版社，2002.8.