冶金技术专业专科实习报告新版实用

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1、东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 1 专科毕业实习报告专科毕业实习报告 学学 生生 教学中心教学中心 专专 业业 层层 次次 东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 2 冶金技术专业冶金技术专业专科专科实习报告实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究高炉无料钟炉顶设备的研究 摘要：摘要：炼铁是联合型钢铁企业生产中的一个中心环节，生产生铁的质量和产量直接影响到炼钢生产。 高炉生产是获得大量生铁的主要手段。在高炉顶部，炉顶装料设备是用来装料入炉并使炉料在炉内合理分布，同时要起到炉

2、顶密封作用的设备。然而随着高炉冶炼技术的发展，高炉炉顶逐渐被无料钟式炉顶取代。本文主要研究普阳钢铁无料钟炉顶装料装置。 这种炉顶装料装置具有设备结构简单、 传动效率高、设备重量轻、布料灵活、密封性能好等特点，能够满足高炉大型化和超高压操作的要求。 关键词：关键词：高炉高炉 无料钟炉顶无料钟炉顶 布料器布料器 第一章第一章 绪论绪论 1.1 研究背景研究背景 钢铁是国民经济、社会发展和国防建设重要的基础原材料，是工业发展中最重要的基础性结构材料和功能材料， 没有钢铁就没有工业东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 3 化。随着世界各国经

3、济的不断发展，世界钢铁生产还会有增长，而高炉炼铁工艺成熟、产量大，相对能耗低，故在钢铁生产中占举足轻重的地位。但随着钢铁工业产业化发展，高炉生产也面临更加严重的挑战，产量、质量、效益、技术与管理等方而的竞争也会越来越激烈，所以各类新工艺新技术迅速在各个钢铁业中运用。 从古至今，炼铁工艺的研究与开发就从未停止过。单从装料装置看，从最初的敞开式炉顶到密封式炉顶，再到钟式炉顶，一直到今天的无料钟式炉顶， 工艺同趋完善， 密封愈加严密， 布料方式更加合理，效率越来越高，成本越来越低。特别是无料钟炉顶布料器以其布料方式灵活多样，布料均匀的优势，很快在高炉上得到广泛使用。进行炉顶布料装置的研究，不仅能够满

4、足设备更新换代的需要，而且能够促进企业改革发展、提高经济效益。 1.2 高炉炼铁技术综述高炉炼铁技术综述 我国是世界上用铁最早的国家之一据历史资料记载，殷代就出现了铁器，至春秋时代(公元前 6、7 世纪)，中国已有了较大规模的冶炼鼓风炉，发明了生铁的冶炼及铸造技术，铁器在军事上、农业上有了广泛的应用，使社会逐步由铜器社会过渡至铁器社会。公元前513 年，赵国铸“邢鼎” 。公元前 200 多年的战国时代，又发明了自然钢的冶炼法，炼制出非常坚韧而锋利的著名的“干将” 、 “莫邪” 、东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 4 “龙泉” 、

5、 “阿泰一宝剑， 由此演绎出许多神奇迷人的传说。 东汉时期，我国南部地区发明了水力鼓风机和水力鼓风炼铁炉， 这是冶炼史上的一大创举，其结果大大节省了人力，并实现了不间断鼓风，使炉温升高，产量增加。南北朝前后，开始采用右炭作燃料，宋朝开始采用木风箱鼓风，风量大幅度增加。至宋代，又发明了有活塞和活门的木风箱，使冶炼技术日臻完善。 我国冶炼技术的发明比欧洲早 17 个世纪。至公元 1314 世纪时，炼铁技术才传入欧洲。近代炼铁技术的发展，是由 18 世纪欧洲爆发工业革命开始的，18,-20 世纪这 200 年中，炼铁技术经历了以下几个突破性的发展阶段： (1)1709 年，英国首先开始用焦炭代替木炭

6、，这样不仅缓解了当时日益严重的木材危机，而且为以后高炉向大型化发展打下了基础。 (2)19 世纪初，英俄采用蒸汽鼓风机，鼓风能力大大提高，为扩大炉缸直径创造了条件。 (3)1829 年，英国人发明了用高炉煤气加热鼓风、用热风代替冷风的技术，使燃料消耗量大幅下降。同时，炉内温度分布更趋合理。 (4)上世纪 50 年代开始使用人造富矿， 一举解决了天然富矿奇缺、冶金性能差的高炉炉顶装料液压缸耳环断裂分析及结构优化问题。 (5)上世纪 60 年代开始采用综合鼓风，从风口喷入燃料(煤气、天然气或重油)直接代替一部分焦炭，大大缓解了焦煤的供应问题，扩东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学

7、院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 5 大了高炉燃料的来源。 (6)上世纪 90 年代以来，电子计算机的应用使高炉生产实现了人工智能化，多数部位实现了自动化连续控制，大大减轻了工人的劳动强度，提高了劳动生产率。 1.3 生铁冶炼工艺简介生铁冶炼工艺简介 生铁是从铁矿石中还原出来的。铁矿石中的铁多以磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿等铁氧化物的形态存在。天然富矿的资源有限。较贫矿石为了提高品位，改善其冶金性能，一般开采以后需要经过破碎，选矿、烧结(焙烧)等工序制成人造富矿才能进入高炉冶炼。 要从矿石中获得生铁，必须使用还原剂将铁还原出来；同时必须提供热量为还原反应创造温度条件，使炉料化为液

8、体，以便渣铁分离；由于高炉内煤气和炉料逆向流动， 炉料在此期间经历了从固体到软融体再到液体的形态变化，煤气通过必须有通道，高炉料中的焦炭恰好起到了上述三种作用。 它既是还原剂， 又是发热剂， 并起到了骨架作用，为炉内煤气上升提供了通道。矿石中，除了 Fe203、Fe204 等有用矿物以外，还有在高炉条件下不能被还原的 CaO、MgO、A1203 以及少量被还原的 Si02MnO 等脉石，为了使这些脉石溶化成为能够自由流动的炉渣，从而与铁分离，还需加入一定数量的熔剂。由于脉石多为酸性的，所以一般熔剂多采用碱性的石灰石和白云石。熔剂可加在东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科

9、毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 6 烧结矿中，也可直接加在高炉里。另外，为了降低焦比，还可从风口喷入一些重油、煤气或天然气等燃料以代替一部分焦炭。这样，高炉生产所用的原料主要有：铁矿石(天然富矿或人造富矿)、焦炭、熔剂和喷吹物。这些原料(除喷吹物外)按一定比例从炉顶装入炉内。从下部风口鼓入热风，焦炭在风口前燃烧生成煤气，煤气在上升过程中完成还原和加热炉料的任务，最终作为高炉煤气从炉顶逸出。高炉煤气中含有相当数量的 CO、H2等可燃成分，可供热风炉和其它厂作为燃料使用，也可用于煤气发电。 1.4 本课题研究的意义本课题研究的意义 进行炉顶布料装置的研究，不仅能够满足设备更新换代的需要，而

10、且能够促进企业改革发展、提高经济效益。研究无钟炉顶布料设备可以为高炉生产布料操作管理， 高炉上料管理和炉顶设备检修管理奠定良好的理论基础， 同时对生产中各类事故的判断和原因的分析都有很大的帮助。 第二章第二章 高炉炉顶装高炉炉顶装料设备发展进程料设备发展进程 2.1 高炉炉顶装料设备概况高炉炉顶装料设备概况 在高炉顶部，炉顶装料设备 是用来装料入炉并使炉料在炉内合理分布， 同时要起到炉顶密封东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 7 作用的设备。它与铁产量的高低、能源的消耗和企业的效益等等都有直接密切的关系。炉顶装料设备应该满足下列要

11、求： (1)能够满足炉喉的合理布料，并能按生产需要进行炉顶调剂； (2)保证炉顶的可靠密封，使高压操作顺利进行； (3)在满足上面的要求下，设备结构力求简单，制造、运输、安装方便； (4)零件的寿命长，维护修理方便； (5)能实现操作自动化。 布料器作为高炉炉顶装料设备的一个重要部分， 是关系到高炉能否正常生产的关键环节之一。 自研制生产以来主要经历了从钟式巴利式布料器、布朗式布料器、马基式布料器到双钟式炉顶、钟阀式炉顶和无料钟炉顶布料器等几个重要发展阶段。 无料钟布料器的产生被称为高炉布料设备完成的一次新的革命。它一出现就受到广泛的欢迎。目前，世界各国现代化大型高炉均采用无料钟炉顶装置。我国

12、各个大小钢厂在其新建的高炉上也都采用了无料钟炉顶这一先进技术及其设备。 2.2 初期高炉布料器初期高炉布料器 高炉在中国出现，已有 2700 年的历史。2000 年前(西汉末年)已有 50m3 的巨型高炉， 由于古代生产设备差， 技术水平低， 不懂布料，东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 8 煤气利用极差，燃料消耗高，每炼 1 吨铁要用 78 吨木炭。炉顶是敞开式的，煤气直接放散到大气里，致使高炉附近黑烟蔽日。炉料靠人工装入炉内，不但生产不安全，而且装料速度比较慢，生产效率低下。炉项变为封闭式之后，才有了所谓的“炉顶装料设备” 。

13、但是，起初的“炉顶装料设备”仅能把炉料装入炉内，而不能担负起合理布料的任务。 其后， 随着生产技术的发展， 炉顶装料设备不断得到完善。1850 年在英国出现了巴利式布料装置，它用手工操作。炉料放进料斗后，开大钟，炉料沿大钟斜面布到炉内，使炉内料面呈漏斗形：边缘料面高，中心料面低。不仅改善了炉顶劳动条件，还能完成简单的装料和布料任务，初步实现了高炉生产的上部调剂。巴利式布料器的结构如图 1 所示。 东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 9 图1 钟式炉项最初结构一巴利式布料器 1、高炉炉喉 2、炉料3、固定料斗4、圆锥形料钟 5、驱动

14、装置 巴利式布料器是单钟的， 使用过程中密封性不佳的缺陷也是很明显的。加料时，大钟开启，炉内煤气大量从炉顶放出来。尤其是随着高炉容积的护大，炉喉和料钟尺寸随之增加之后，煤气外泄现象更加严重。此外，布料器旋转的歪嘴放料口很大，料流时间短，不能克服大料斗内炉料的不均匀性。 2.3 钟式炉顶布料器钟式炉顶布料器 为了切断煤气外逸，确保安全，人们在料钟的上面再增加一个盖子，其开闭与料钟形成反连锁(料钟开，盖子就关；料钟关，盖子就东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 10 开)，这就是双钟式炉顶的雏形。针对起初的双钟式炉顶炉料偏析严重的问题而

15、设计的一种细长型的盖涅特布料器，曾流行一时。随后，1907 年美国马基公司首次设计的马基式布料器(图 2)，逐渐取代了盖涅特布料器，马基式布料器继承了巴利式大钟、大斗的优点，并且用双钟、双斗克服加料时煤气漏出的缺陷。它吸收了布朗式布料器旋转的长处，使小钟、小斗一起旋转，把炉料按六站(每站 604)放到大斗内。这样就使炉料堆尖较均匀地分布在大斗里。早在 20 世纪 40 年代初，就曾被公认为世界最好的密封煤气和装料设备。在它出现的短短20 年内，美国 150 座高炉几乎全部采用；除美国之外，它在世界范围内也得到迅速推广。 马基式布料器在常压高炉上使用，其密封性尚能满足要求；炉顶压力超过 147K

16、Pa 以上，容易漏气，使大钟很快磨损，更换大钟，要费很多时间。因此，马基式炉顶已不能适应现代高炉生产的需要。东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 11 图 2 马基式布料器 1、旋转小斗2、大料斗 3、大钟 为解决这些缺点，双钟式炉项技术出现了，这项技术在世界范围内得到了广泛采用。至今己有上百年历史，仍是中小型高炉的常用装料设备。它是由受料斗、小钟料斗、小料钟、大钟料斗、大料钟、布料器等组成。 图 3 为双钟式高炉装料设备。装料时，受料斗接受料车或皮带送入的炉料，并进入小钟斗，然后打开小钟将炉料倒入大钟斗，关闭小钟，再打开大钟，将炉

17、料按要求布到炉内。大小钟的启闭必须交错进行，保证装料时煤气密封。大小钟之间有效容积必须大于一个最大料批的总容积。 料车上料的高炉其大小钟之间有效容积常为料车容积的5 倍。 东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 12 图 13 双钟式高炉装料设备 1、大钟2、大料斗3、炉顶支圈4、拉杆5、煤气封盖 6、保护钟7、楔形连接键8、加强钟 由于高炉冶炼技术的发展，高炉容积不断扩大，炉顶压力不断提高，双钟式炉顶具有的体积笨重，密封性能差，维护工作量大，不能实现高压操作等缺点，已不能满足生产的要求。大钟和大料斗的寿命随着炉顶压力的提高而显著的缩

18、短，通常只有一年，这样大大的降低了冶炼的质量。 此后随着高炉大型化和炉顶压力的提高， 许多国家竟相研制新型炉顶装料设备，出现了以双室密封的三钟、四钟型装料设备和使用盘东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 13 式阀减小密封面积的钟阀式装料设备。三钟、四钟型装料设备由于其结构复杂，高度增加，均压繁琐，不但制造安装要求严格且不便于维修和管理，故未得到普遍采用。 钟阀式炉顶装料设备是20世纪60年代初由日本石川岛播磨厂开发出来的，它博采了三钟炉顶的长处，将最上部的料钟改为蝶型密封阀进行密封，满足了高炉的高压甚至超高压操作。同时，采用了可调

19、炉喉挡料板来解决传统的钟式炉顶径向布料能力的不足。 这种装料设备即保留了具有布料作用的大小料钟，又加设了软质填料的密封阀门，这样便解决了炉顶高压煤气的密封问题。钟阀式炉顶有多种，用的最多的是双钟双阀炉顶。这种设计的主要目的是为了使煤气不泄漏、设备少磨损，并解决了炉料在圆周及径向分布的均匀性和合理性问题，但结果是炉顶越来越高，设备越来越重，构造越来越复杂，建造维修费用越来越增加。 2.4 无料钟妒顶技术无料钟妒顶技术 1970 年卢森堡威尔斯厂和保罗伍尔斯(PaulWurth)公司所发明制造的无料钟布料器，即 PW 式无料钟炉顶设备，它克服了马基式布料器的基本缺陷，在技术上是一次大的飞跃【191

20、。世界上第一套无料钟炉顶设备安装于德国 Hamborg 厂 4 号高炉(1445m3)，该高炉于 1972 年 1 月开炉： 1976 月， 德国蒂森钢铁公司的 Schwelgern 厂(施东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 14 魏尔根厂)l 号炉(4630 所 3)大修时也改成了无料钟炉顶设备，成为世界上第一座装有无料钟炉顶设备的大型高炉。二十多年来，高炉无料钟炉顶在世界各国得到了迅速推广， 尤其是特大型高炉使用无料钟炉顶设备己成为一种趋势。我国的宝钢、鞍钢、首钢、武钢、马钢、攀钢等钢铁集团新建和改扩建的大高炉均采用了无料钟炉

21、顶技术。 炉顶构造大大简化，设备重量大大减轻，而且，密封性和布料灵活性都大大增强，使用寿命也大大提高，完全满足了高炉大型化和超高压操作的要求，是高炉炉顶装料设备的一次质的飞跃。PW 无料钟炉顶设备问世以后风行全球，从 1972 年正式在高炉上应用到现在，全世界已有几百余座高炉使用了这种无料钟炉顶，形成了 PW 公司的垄断局面。 高炉无料钟炉顶装置是现代发展的趋势，它的特点是： (1)可以把原料布到整个料面上， 包括炉喉节面， 而料钟只能进行环形布料 (单环)； (2)围绕高炉中心线可以实现炉喉任何宽度的环形布料， 且每次布料的料层可以很薄； (3)可以减少原料的偏析和滚动，各处透气性较均匀；

22、(4)由于原料由一股小流进入炉内， 不影响炉喉的煤气通道， 因此，在炉料粒度相同的情况下由煤气带出的炉尘比料钟装料的少， 而大钟装料时，原料猛然从大钟上一起落下，减少了煤气的通道，增加了煤东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 15 气的速度，从而增加了炉尘的吹出量； (5)无料钟炉顶可使高炉煤气曲线上升， 延长炉料和煤气的接触时间，有利于煤气能量的利用和整个截面的化学反应，可实现定点布料和定弧段的扇形布料等非对称布料，当炉内料柱发生偏行或“管道”时可以及时采取有效的补救措施。 从设备方面来看： (1)由于无料钟炉顶取消了大钟、 大料

23、斗和旧式布料器等笨重而要求精密加工的零件，比较彻底地解决了制造、运输、安装和维护更换等问题。 (2)炉顶有上、下两层密封阀不受炉料的磨损，寿命较长，阀和阀座的重量及尺寸较小，可以整体更换，亦可单独更换某个零件，简化了炉顶结构，极大地减轻了设备重量，降低了炉顶的高度，节省了设备的投资； (3)无料钟炉顶把布料和密封分开， 由不同的零件负担， 由钟式炉顶的单层、大面积、硬密封改为多层、小面积、软密封，有利于炉顶压力的提高和调整。莱钢 750m3 高炉无料钟炉顶工作压力可达015MPa，加速了炉内的化学反应，节省能源。布料器在高压区工作不受炉顶充排压的影响，而钟式炉顶只能在常压下工作； (4)料流控

24、制由体积、 时间控制发展为重量控制， 因而可实现理想的布料以提高效率节省能源； 东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 16 (5)溜槽工作虽然很灵活， 但其传动和控制系统却非常复杂， 因此高炉上料系统和布料系统均采用计算机控制， 炉顶凡有传动的单项设备都装有位置检测的信号发生装置，实现控制集中以利于自动联锁。此外，并列无料钟炉顶气密箱不用气冷气封，而是采用水冷水封：溜槽吊挂采用了 u 型托架与溜槽分体式结构； 下密封阀增加了氮气吹扫结构；上密封阀采用了软、硬密封结构：A、B 角的发迅装置采用了密闭式结构等新技术，提高了炉顶的性能和使

25、用寿命，方便了维修。这些都是钟式炉顶设备所无法比拟的， 因此炉顶装料设备的设计与开发具有十分重要的意义。 无料钟炉顶也有某些缺点。布料器密封性能差、氮气消耗大。而且布料传动齿轮箱内部直接与炉顶高温接触， 内部零件长时间处于高温下工作， 容易损坏， 设备更换频繁， 这些都是生产者不愿意看到的。无料钟炉顶的另一个缺点是布料器传动系统太复杂，溜槽虽然很灵活，但自动控制很复杂，工艺操作上不易掌握。目前国内外的经验表明，溜槽仍采用固定一两个角度的环形布料，没有充分发挥灵活布料的作用。 2.4 炉顶布料设备研究现状炉顶布料设备研究现状 目前世界上 300m3至 4000m3各种高炉的新建和改造性大修上，均

26、采用无料钟炉顶新技术，无料钟炉顶成为普遍受欢迎的炉顶设备。东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 17 布料设备作为无料钟炉顶的核心部分， 它的研制和开发一直受到世界的关注。 国外研制的 PW 布料器由行星减速箱和气密箱两大部分组成的， 其气密箱通过外壳支持在高炉上， 行星减速箱直接处于炉喉顶部，为了确保轴承和传动零件的工作温度不超过 50，必须通冷却气，冷却气由两条环形缝隙排入炉内。行星减速箱处于大气的环境中工作， 不必通冷却气。 带动气密箱内两齿轮的两根同心轴伸入气密箱内，所以在转轴处需要密封。 溜槽的倾角可以在布料器的转动时变动

27、也可以在布料器不转时变动，当需要调节倾角时，开动倾动电机，使中心的太阳轮转动，从而使行星齿轮的转速增大或减小，起到调节溜槽倾角的作用。具体采用蜗轮箱传动，通过蜗杆、小齿轮和扇形齿轮使溜槽驱动轴通过花键连接带动溜槽旋转。PW 传动如图 4、图 5 所示： 东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 18 图 14 P 缈布料器传动系统立体图 图15 PW 布料器传动系统运动学简图 1、主电机2、副电机3、行星减速机 4、倾动箱(左、右)5、溜槽6、中心喉管7、固定套筒 8、旋转套筒 通过在生产实践中的应用，PW 型炉顶技术虽然有很多优点，但

28、也存在问题： 东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 19 (1)布料器整体更换周期短。 原因是传动件磨损损坏。 新设备更新周期基本在 20 个月以上，以后逐年下降，平均只有 18 个月，甚至12 个月； (2)布料器易损件更换周期短。 布料溜槽的易损件主要是旋转溜槽衬板和中心喉管； (3)布料器传动结构复杂，布料器故障停机率高； (4)布料器氮气耗量大，造成能源浪费大。 我国从 70 年代开始研制无料钟炉项，1979 年第一座无科钟炉顶在首钢投产。现在全国已有 50 余座高炉采用无料钟炉顶，其中一部分是引进 PW 公司的技术和装备，

29、一部分是国内自行研制开发的。例如 BT 型、BG 型、船型炉顶装置等。国内设计的炉顶布料器，其结构与国外设计的有些不同。 初期只是为了安装和调整方便以及减少冷却气和提高传动的效率， 对国外的设计做了两处改动。 (1)行星减速箱内减少了一对齿轮，使减速箱的结构得到了简化，少一层齿轮可以少一层分箱面，使安装和调整比较方便；(2)由旋转屏风改为固定屏风，把气冷改为水冷，这样炉喉内的辐射热不易传入气密箱内，这样可以减少冷却气的用量。类似的改动设计不断出现。 1、BT 型高炉无料钟炉顶是包头钢铁设计研究总院开发的。1980年 8 月，包钢公司决定在 l 号高炉大修时改用无料钟炉顶，包头钢铁设计研究院经过

30、仔细研究，设计了 BT 一 81 型全电动无料钟炉顶布东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 20 料器，并进行了实物模拟。结果表明了该设计原理正确，结构合理，运行平稳可靠，溜槽的旋转和摆动灵活，可以满足高炉多种布料的要求。 同时也暴露了不足： 溜槽旋转到两摆角提升机构之间时稍有波动，托圈在旋转时尚有摆动以及润滑问题等，必须加以改进。因此 BT 一81 型布料器没有在高炉上使用。针对 BT 一 81 型布料器在实验中出现的问题，进一步简化其结构，实现了单环、多环、定点布料集于一体的布料系统， 即 BT 一 83 型布料装置。 如图 6

31、 所示为 BT 型布料器结构原理图。 东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 21 图 16 BT 型布料器结构原理图 1、布料溜槽2、密封 3、旋转圆筒4、托圈5、大齿轮 6、油缸 7、中心喉管8、电机 9、减速器 lO、小齿轮 11、耳轴12、旋转框架 13、箱体14、溜槽托架 布料溜槽 1 的水平旋转运动是由一台交流变级调速电机 8 驱动的。溜槽托架 14 的耳轴 11 支承在旋转圆筒 3 上，而旋转圆筒 3 与大齿圈 5 联为一体。布料溜槽 1 的上下摆动是由布置在箱体 13 外面顶部的三个液压缸 6 实现的。每个油缸的活塞杆

32、与可上下移动的托圈 4铰接。旋转框架 12 可以绕高炉中心线在托圈 4 内以与旋转圆筒 3 相同的角速度自由转动。和溜槽托架耳轴联为一体的曲柄一端自由地 东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 22 支承在旋转框架 12 上。当托圈 4 上下移动时，就会带动曲柄绕耳轴 11 旋转，由此便实现了溜槽的摆动。由结构原理可看出，溜槽的两种运动是各自独立的，可以单独工作，也可同时工作，以此来完成多种布料。密封箱采用普通工业水开式循环冷却，采用氮气密封。此后，在总结 BT 型布料器使用十几年经验教训的基础上，针对高炉的具体情况，开发了适合中小型

33、高炉使用的 BTI和 BTI爿型布料器。这些布料器保留了 BT 型布料器的主要设计思想，几乎继承了 BT 型布料器的全部优点，同时也克服了 BT 型布料器的不足。新的 BTIII 型布料器中，溜槽的摆动采用了三组滚珠丝杠及一套伺服电机侧置蜗杆减速机代替原来三支液压缸及液压比例调速系统， 单排滚动回转支承改为双联滚珠回转支承，实现了托圈升降的机械同步，保证了升降运动的平稳性，彻底摆脱了 BT 型布料器存在的三缸同步问题。对于旋转圆筒上的两处旋转密封，在结构上将原来的 5 道径向填料密封改为 2 道径向与 4 道轴向填料复合密封： 采用耐高温又有自润滑性的碳纤维或陶瓷纤维作为密封填料，既减小了摩擦

34、阻力，又能在满足要求的前提下延长使用寿命， 同时可以减少或取消密封氮气。BT 型系列已在国内中、小高炉上推广应用，效果良好。 2、 自 80 年代初开始包钢炼铁厂与包头钢铁设计研究院等单位共同协作开发研制了具有我国知识产权特色的BG系列型无料钟炉顶布料器，1985 年 3 月，第一台 BGI 型布料器在包钢 1 号高炉正式投东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 23 入使用。 这台布料器与国内外普遍采用的 PW 型无料钟炉顶布料器相比较，具有完全不同的传动机构。而 BGI 型布料器是采用交叉滚柱(或球)轴承将一个旋转圆筒吊在顶盖上，

35、圆筒与轴承外圈相连，轴承内圈与顶盖相连，圆筒下端用两根花键轴悬吊溜槽托架和溜槽，这样圆筒的旋转就使溜槽随之绕高炉中心线旋转，实现溜槽的旋转运动，达到沿圆周均匀布料的目的。溜槽的倾角口角运动是通过液压系统操纵与溜槽用花键轴相连的曲柄滑块机构实现的， 该曲柄一端的滑块在一个带有水平旋转托辊并可在一个带有滚道的托圈内回转的浮动框架内滑动，当液压缸提升托圈时，通过托辊使浮动框架上下移动并可带动曲柄绕花键轴旋转，从而达到溜槽上下摆动的目的。实现角的改变，通过控制系统对角和角进行控制，使其实现不同的组合， 即可实现高炉生产工艺所需的各种布料方式， 满足高炉布料需要。BGI 布料器初次在包钢使用，即显出其独

36、到的优点，受到有关方面的认可，但是也还存在角运动控制精度太低，其显示误差大于 1。等缺陷，这些缺陷的存在严重地制约了布料器的使用，提高口角控制精度成为布料器设计是否成功的关键环节。 1990 年又针对 BG 型布料器存在的问题进行了改造，设计了 BGII 型布料器。到目前为止，包钢 1 号、3 号高炉的 BGII 型布料器已运行了 7 年以上，除正常计划检修外，没发生任何设备事故，这东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 24 说明 BGII 型布料器已经成熟。 如图 7 所示：布料溜槽旋转和摆动的传动过程： 主传动一溜槽的旋转：主电

37、机 1 一小齿轮 10 一大齿圈 1l 一旋转圆筒 3 一溜槽 4； 副传动一溜槽的摆动： 液压缸 2 一托圈 8 一浮动旋转框架 7 一曲柄 5 一溜槽 4。 由结构原理看出，主、副传动是相互独立的。可单独工作也可同时工作，以此来完成多种布料。 BGII 型布料器的主要特点： (1)BGII 型布料器机构设计合理、结构简单，各主要传动力与运动部分受力明确，工作可靠，运动阻力小，驱动机构简单，整机使用寿命长，设备重量轻，制造调整安装方便。 (2)BGII 型布料器还具有良好的维修性。 (3)BGII 型布料器采用了开式水冷系统，冷却更为可靠。 (4)BGII 与 PW 型布料器相比，润滑简单。

38、 BGII 型布料器内，氮气主要起正压密封作用，因为整个气密箱水冷效果很好，使耗氮量减低。 东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 25 图7 BGII 型结构、驱动原理图 1、电机2、液压缸3、旋转圆筒4、溜槽5、曲柄 6、托盘7、浮动旋转框架 8、升降托圈 9、中心喉管10、小齿轮 11、大齿圈12、轴承 3、以僧全松为代表，中国钢铁工贸集团公司、包头钢铁公司和包头钢铁设计研究院在BG型基础上共同研制了第三代BG型无料钟炉顶“钢丝绳传动的高炉炉顶溜槽布料器”即嚣型布料器。这种无料钟炉顶在使用中经过多次改进，现已正常应用于包钢 1

39、号高炉(1513 m3)，3 号高炉(2200m3)，十多年的生产实践证明它性能良好、运行稳定，完全满足大、中型高炉强化生产的需要。 东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 26 图 8 SS 型结构、驱动原理简图 1、针摆减速 2、轴承 3、中心喉管 4、旋转体 5、钢绳 6、溜槽托架 7、溜槽 SS 型布料器结构如图所示。它由旋转减速机、旋转体、布料器箱体、槽托架、溜槽、钢丝绳传动的溜槽倾动装置、检测及控制系统组成。 SS 型布料器的优点： (1)结构简单、制造容易、投资省。豁型布料器采用通用减速机传动旋转体，代替复杂的行星差动减

40、速机传动旋转体；钢丝绳传动溜槽摆动，代替了行星差动减速机传动、左右倾动减速机传动溜槽摆动，使得布料器内设备结构简单化，投资降低。 (2)运转性能好。SS 型布料器由于用一根钢丝传动，所以彻底解东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 27 决了溜槽两边耳轴同步、受力相等的问题。 (3)控制精度高， 布料性能好。 控制精度主要在于倾动角的控制，SS 型布料器采用伺服电机控制，钢丝绳传动溜槽倾动。整个系统没有积累误差，倾角误差在 1。以下。 (4)易维修，使用寿命长。 (5)SS 布料器采用了水冷气封技术。水冷气封是指主要采用水冷却，用氮气

41、密封，其耗氮量小。水冷气封技术有利于延长布料器的使用寿命。 SS 型布料器由于结构简单，其旋转减速机与倾动钢丝绳传动减速机均设置在布料器外部，更换检修方便。实践证明，多年来腮型布料器在我国炼铁厂运行安全可靠，这种布料器满足高炉生产工艺要求，可以替代 PW 布料器，而它本身具有的构造简单、维修方便、成本低廉、对炉顶温度限制不太严格等优点又是 PW 布料器所不如的。但是 SS 型布料器与 PW 型布料器相比，存在的缺点是：倾动角摆动范小,，密封性能还不够优越。 以上通过对高炉布料器发展进程的了解，并通过对 PW 型、BT型系列、BG 型系列、鼹型布料器的工作原理、结构特点等进行的分析和比较，可以看

42、出高炉炉顶装料装置是在不断更新换代过程中的。新型的布料设备都是在借鉴其它布料器的特点， 进行进一步完善优化设计出来的。最终都是想使设备具有结构简单、密封性能良好、制造东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 28 容易、维修方便、工作可靠、成本降低的特点，最终实现高炉稳产、高产、低耗、长寿的目的。从目前的发展现状来看，不同系列的布料器虽然有其自身的优点，但还存在很多不足之处，如何取长补短，使设计更加完善，并能在实际生产中更易于推广，将成为我们的设计目标。我国已经形成了具有自主知识产权的专利产品。中国钢铁技术已经开始进入仿、创并举的新时期

43、，今后类似 BT 型、BG 型、嬲型无料钟炉顶的发明将会不断出现。 东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 29 第三章第三章 无料钟炉顶设备结构及无料钟炉顶设备结构及工艺工艺原理原理 图 9 无料钟炉顶装料装置 如图 9 所示，是串罐式无料钟炉顶布料装置，主要由受料漏斗、上节流阀、上密封阀及料罐、下节流阀、下密封阀、布料器等六部分构成。 无料钟炉项布料的具体操作过程如下： 当称量料罐需要装料时，料车移动到炉顶受料漏斗上， 由料车卷扬机的主令控制器释放相应的触点，使料罐的放散阀打开，然后打开上密封阀，此时下密封是关闭东北大学继续教育学

44、院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 30 的。当第一车料装入称量料罐后，关闭上密封和放散阀。为了减小下密封阀的压力差，打开均压阀使料罐内充入均压煤气。此时第二车料已到炉顶，然后把料罐内的煤气放散掉，打开上密封。同样的方式进行装料入罐。关闭上密封，再次进行均压，等待往炉内装料。装料顺序一般是一次矿石、一次焦炭，形成批料，当料线到需要装料的位置时，发出装料入炉的信号，探尺自动提升到最高位置，同时布料器启动旋转，在料罐均压正常的情况下打开下密封阀。当旋转溜槽转到预定的开始布料位置时，布料器控制系统使一个触点动作，使料流调节阀的闸口打开到规定的开口度，原料

45、按预定的卸料方式、时间往炉内布料。料流调节阀开度的大小不同可获得不同的料流速度，一般是卸球团矿时开度小些，卸烧结矿时开度大些，卸焦炭开度最大。规定的卸料时间是根据旋转的转速，料罐内原料的体积，使每次布料达到10 圈左右的料层数目。当料罐“卸空”信号由测力仪(电子秤)或同位素探测发出后，先完全打开料流调节阀，以防卡料，而后料流控制闸门和下密封阀相继关闭，放散罐内的压力，准备接受下一批料。在此同时，旋转溜槽转到停机位置，躲开探料设备的工作。如此反复，其布料工艺流程如图 10。 东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 31 图 9 无料钟炉

46、顶装料设备工艺流程图 整个无料钟炉顶由 PLC 控制， 可进行单罐工作和双罐交替工作，可实现以料尺到位为启动信号的炉顶槽下全自动上料， 也可根据示意图实现一批料自动或一罐料自动等分步上料。为适应高压炉顶的需要， 料罐均排压系统设有高压操作或常压操作选择以及均压回收和排压放散等。操作方式分为“自动” 、 “手动”和“机旁 ，三种操作方式。 东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 32 第四章第四章 小结小结 进行炉顶布料装置的研究，不仅能够满足设备更新换代的需要，而且能够促进企业改革发展、提高经济效益。研究无钟炉顶布料设备可以为高炉生产

47、布料操作管理， 高炉上料管理和炉顶设备检修管理奠定良好的理论基础， 同时对生产中各类事故的判断和原因的分析都有很大的帮助。 本论文针对炉顶装料装置存在的发展历史，经过比较分析，研究现在大新高炉使用新型无炉顶的优势。 这种新型无料钟炉顶装料装置主要由受料漏斗、 上节流阀、 上密封阀及料罐、 下节流阀、 下密封阀、布料器等六部分构成。 此装置结构合理， 便于安装和维护， 布料灵活，密封可靠，减少了能耗，降低了成本。 参考文献参考文献 【1】 张寿荣， 当代高炉炼铁发展趋向及我们的对策 钢铁， 1996，(5)：I-16 【2】张文新国内外高炉的生产现状及发展趋向钢铁钒钛，1997，(2)：3543 【3】王维兴中国炼铁技术发展钢铁，2003，(5)：6166 张寿荣， 当代高炉炼铁发展趋向及我们的对策 钢铁， 1996， (5)：I-16 东北大学继续教育学院专科毕业实习报告东北大学继续教育学院专科毕业实习报告 高炉无料钟炉顶设备的研究 33 【4】张文新国内外高炉的生产现状及发展趋向钢铁钒钛，1997，(2)：3543 【5】王维兴中国炼铁技术发展钢铁，2003，(5)：6166 【6】金玉喜现代高炉新技术发展与评价包钢科技，1997，(3)：5688 【7】汪建新，郭九春，王聪颖无钟炉顶布料器在包钢的使用与发展钢铁，1998，(4)：58