摘 要 : 液压泥炮是高炉重要的组成部分 , 是堵铁口的专用设备 , 因为泥炮故障造成的高炉慢风、休风现象较多 , 成为制约高炉生产的瓶颈。该文通过分析控制液压泥炮动作的工作原理及其故障 , 总结了炉前泥炮常见故障现象并提出了改进措施。正确分析排除液压泥炮的故障 , 是高炉稳定运行的重要条件。
关键词 : 液压泥炮 ; 高炉 ; 故障分析
0 前言
液压泥炮是堵铁口的专用设备 , 是高炉重要的组成部分。在生产过程中液压泥炮发生故障会产生高炉慢风、休风现象。这种现象一但发生必需迅速排除 , 否则将会对高炉生产造成重大影响。因此 , 如何正确分析快速排除液压泥炮的故障 , 是高炉稳定运行的重要条件。本文在实践和总结专家经验的基础上 , 就液压泥炮常见故障进行分析并给予解决办法。
1 泥炮液压系统常见故障分析
高炉炼铁时要定时出铁 , 出完铁后要将高炉铁口堵住 , 液压泥炮就是炼铁厂堵铁口的专用设备。液压泥炮可由打泥机构、压紧送进机构及回转机构等组成。在现代高炉上常将旋转压炮动作 1 次完成 , 配套液压系统通常都是选用较成熟的手动换向控制系统。
1. 1 原理分析
图 1a 是某公司第二炼铁总厂改造前的第二代泥炮手动换向阀控制系统原理图。本系统可以实现对转炮与打泥 2 个动作的控制。当手动换向阀 1 处于右位时 , 转炮油缸活塞杆伸出 , 转炮装置前进 , 到位后阀 1回到中位 , 液控单向阀保压 , 平衡阀 3 消除转炮过程的冲击。当手动换向阀 2 处于右位时 , 打泥缸活塞杆伸出打泥堵住出铁口 , 阀 2 处于左位时 , 打泥缸活塞杆退回 , 打泥装置退回至填泥位置。要求两执行机构顺序动作 , 无窜动发生。
1. 2 存在问题与原因分析
当打泥装置前进时 , 转炮装置会发生后退现象 , 并且系统运行时会出现 : ①动作保压不正常 ; ②冲击过大 ; ③流量不稳定等现象 , 从而影响打泥质量。由泥炮的工作原理图上可以看出系统的转炮、打泥时的保压问题是由液控单向阀控制完成。工况上要求保压控制在 30 mm 内应力变化 ≤ 5 MPa , 锁紧精度很高 , 但由于回油背压无法排除 , 以及液压缸内泄漏影响了液控单向阀的有效保压。“液压冲击”是由于系统管道中的液体突然改变流速或改变流向时所引起的液体压力突然急剧增高的现象。直动式手动换向阀 1 、 2 对液压冲击的防范能力较差。转炮的平衡阀由于装在液压缸的有杆腔无法控制退炮时的液压冲击。系统单泵作业转炮时速过慢会造成泥炮过铁沟时烧炮嘴 , 如双泵作业系统动力源无备用 , 速度匹配又过大。
1. 3 改进措施
改进后的第三代液压系统原理图如图 1b 所示。为了解决转炮时速过慢问题设计了差动回路以增加进入转炮缸无杆腔的流量 , 当出铁完毕需要堵铁口时 , 推动先导换向阀 1 , 控制油经先导换向阀进入液控比例换向阀 2 的 Y1 腔 , 换向阀换向 , 转炮缸无杆腔进油 ,有杆腔的油经溢流阀 5 和单向阀 6 补油至无杆腔形成差动使转炮缸快速前进。泥炮转至工作位对准铁口后
图 1 泥炮液压系统图
有杆腔压力升高 , 将顺序阀 5 打开泄压。推动先导换向阀 7 , 控制油经先导换向阀进入液控比例换向阀 8的 Y2 腔 , 换向阀换向 , 打泥缸无杆腔进油 , 活塞伸出完成打泥动作。
2 泥炮结构常见故障及对策
2. 1 泥炮曲臂断裂故障
液压泥炮的曲臂因为需要承受大的冲击力 , 因此为满足其强度要达到要求 , 其曲臂不可以太薄。某公司液压泥炮曲臂断裂故障首先发生在 5 # 高炉 , 液压泥炮曲臂断裂严重 , 高炉慢风 , 现场加固后运行 5 天又发生断裂 , 重新加固后隔日高炉休风整体更换液压泥炮。但新液压泥炮使用不到半月又发生曲臂断裂故障 ; 其次发生在 3 # 高炉液压泥炮。分析故障原因有二 : 一是 5 # 高炉液压泥炮曲臂要求整体铸造 ,但发现断裂曲臂为铆焊件 , 折点处焊接不牢 , 导致从折点处断裂。 3 # 高炉液压泥炮曲臂断裂故障经分析发现是由于曲臂图纸要求曲臂板厚度 35 mm , 而实际厚度不到 20 mm , 现场检修加固时刚好有一条缝未加固 , 致使曲臂在此处断裂 , 属备件加工问题 ; 二是 5 #高炉液压泥炮设定压力过高 , 液压泥炮液压站极限压力不能超过 16 MPa , 但发现 5 # 高炉液压站压力达到18. 8 MPa , 严重超压操作 , 致使 5 # 高炉连续发生液压泥炮曲臂断裂故障。针对故障原因 , 制定下列对策 :
(1) 重新设定液压泥炮液压站极限压力 , 规定 1 #～ 5 # 高炉为 15 MPa , 安排检修工不间断检查 , 严防液压泥炮超压运行。
(2) 对现有曲臂备件进行彻底加固 , 使曲臂板厚度达到 50 mm 以上 , 增强其承载能力。
(3) 对曲臂板图纸进行修改 , 曲臂板加厚到 40mm , 并且要求曲臂必须整体铸造 , 严把备件质量关。
2. 2 打泥机构本体
(1) 对泥缸变形采取防护措施 , 泥缸底部加隔热罩 , 灌水渣 , 并要求每炉铁后都向隔热罩里通水冷却泥缸 , 从而有效防止泥缸变形 , 延长其使用寿命 , 减少打不动泥次数。
(2) 根据泥缸变形情况及时更换打泥机构 , 减少因泥缸变形而增加的返泥。
(3) 根据返泥情况及时更换磨损的泥饼 , 减少返泥。
(4) 定期清理泥缸干泥 , 尤其是加泥孔后部干泥 ,做到每炉铁清理 1 次 , 减少干泥造成的摩擦力 , 减少打不动泥的次数。
3 结论
(1) 用液控比例换向阀及先导手动换向阀控制泥炮转动能彻底消除了因为泥炮转动时产生的巨大转动惯量造成的液压冲击。
(2) 只要能将回油路背压腔压力消除干净 , 平衡阀就能满足在 30mm 内压力变化 ≤ 5MPa 的生产要求。
(3) 差动回路的应用可以保证在无需更换泵源的情况下解决了转炮速度过慢的问题。
(4) 液压泥炮的曲臂因为需要承受大的冲击力 ,因此为满足其强度要达到要求 , 其曲臂不可以太薄。
(5) 要保证打泥机构正常工作 , 防止泥缸变形 , 延长其使用寿命 , 需要定期维护清理泥缸。
参考文献 :
[1] 郑贤峰 . 高炉液压泥炮故障分析与对策 [J ]. 冶金设备 ,2004(3) .
[2] 赵刚 . 高炉泥炮第三代液压系统 [J ]. 流体传动与控制 ,2005(5) .
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