礦熱爐出鐵口堵口機設計開題報告

題目：某礦熱爐堵口機設計1. 畢業(yè)設計（論文）綜述1.1研究背景高爐和礦熱爐煉鐵工序是鋼鐵企業(yè)的基礎，礦熱爐爐容的大小決定著鋼鐵企業(yè)的規(guī)模與裝備水平，特別大型化礦熱爐對設備的制造工藝及技術提出更高要求，礦熱爐裝備水平的高低密切影響著設備維修費用及工藝消耗件成本的多少。礦熱爐堵鐵口機是高爐爐前的關鍵設備之一，其運行效果的好壞直接影響到高爐的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全。本文的研究內容結合我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展要求，針對煉鐵廠堵鐵口機裝備存在的問題，旨在突破目前我國礦熱爐開鐵口領域存在的技術瓶頸，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，推動相關行業(yè)的發(fā)展。高爐泥炮又名液壓泥炮，屬于冶煉行業(yè)必備的爐前設備，其作用是能夠迅速準確堵塞放鐵后的出鐵口，使高爐快速進入下一循環(huán)的作業(yè)。在生產(chǎn)實踐中研制出的各種類型的堵鐵口機，俗稱泥炮。根據(jù)其動力類型分為汽動泥炮電動泥炮、液壓泥炮。由于汽動泥炮的推力受一定條件的限制不能繼續(xù)加大推泥能力，因此在實踐中已被淘汰。目前在生產(chǎn)上多采用電動泥炮及液壓泥炮。高爐泥炮屬于冶煉行業(yè)必備的爐前設備,其作用是能夠迅速準確堵塞放鐵后的出鐵口,使高爐快速進入下一循環(huán)的作業(yè),較之機械泥炮,液壓泥炮具有重量輕、結構簡單、運行平穩(wěn)、性能穩(wěn)定可靠、效率高、操作方便、價格低廉等特點,是目前大中小型煉鐵廠家較理想的爐前設備。液壓泥炮由轉炮機構、壓炮機構、打泥機構、液壓站、操作臺等部分組成,按泥缸容積分為0.05、0.06、0.08、0.13、0.163、0.26等多種規(guī)格型號,分別適合配備于不同容積的高爐。液壓泥炮具體配套參數(shù)如下:泥炮規(guī)格(立方米)0.05,0.06,0.08,0.13,0.163,0.26分別適合于與:60120,100150,150250,250380,380460,460以上立方米的高爐配套。1.2研究意義通常,在高爐前會配備液壓泥炮和液壓開口機,分別用來完成冶煉出鐵時堵鐵口和打開鐵口的作業(yè)。在完成堵鐵口作業(yè)后,有時會出現(xiàn)液壓泥炮回轉系統(tǒng)的手動換向閥失靈,液壓泥炮不能及時退回,導致燒炮,進而高爐休風的事故,需要更換液壓泥炮及5h左右維修來恢復高爐生產(chǎn)。這對液壓泥炮結構改造提出了要求。分析認為,可以將液壓泥炮的旋轉回路與開口機的鉆削回路之間安裝一旁通回路,通過開口機的鉆削回路來實現(xiàn)液壓泥炮的退回。細化為:機械上,在液壓泥炮旋轉回路的無桿腔與開口機鉆削馬達的逆旋油路之間也用16mm3mm的無縫管進行對接,焊接時采用氬弧焊。在兩個管路中間分別安裝一個16mm的高壓截止閥來控制油路的開、閉。高爐正常時,這兩個截止閥是關閉的。當手動換向閥出現(xiàn)故障時,快速關閉開口機的鉆削回路的兩個截止閥,打開兩個旁通截止閥,啟動開口機油泵,實現(xiàn)液壓泥炮退回。當更換好手動換向閥后,關閉旁通截止閥,打開開口機的鉆削油路截止閥,重新利用液壓泥炮系統(tǒng)進行堵鐵口作業(yè)。以上改造操作在國內安鋼煉鐵廠兩座2000級高爐上得到應用,從專業(yè)人員的反饋看,改造后,燒壞炮身的事故不再發(fā)生,且維修工和操作工的勞動量大大降低,效果很好。1.3國內外相關研究現(xiàn)狀 國外主流礦熱爐和現(xiàn)代化礦熱爐大多都使用結構小、推力大、工作穩(wěn)定的液壓泥炮。我國近代礦熱爐也普遍采用液壓泥炮，提高了利用系數(shù)。液壓泥炮并因為其機構簡單、緊湊，活塞推力大，工作穩(wěn)定可靠而得到迅速推廣應用。液壓泥炮雖然解決了電動泥炮存在的一些問題，但仍存在泥炮高度大和回轉機構的油缸易磨損等問題。液壓泥炮在國外也得到了迅速的發(fā)展，在許多國家的大型礦熱爐上均使用了液壓泥炮。目前比較有代表性的液壓泥炮有MHG型、IHI型和PW型。IHI型液壓泥炮是由日本石川島播磨公司設計制造的。該泥炮由打泥機構、壓緊機構、回轉機構、鎖緊機構和液壓裝置等組成。我國首鋼2號礦熱爐使用了這種液壓泥炮。使用過程中發(fā)現(xiàn)壓緊機構的滑道易于積灰而迅速磨損，并經(jīng)常出現(xiàn)因移動阻力大，炮嘴壓不緊泥套等問題。MHG型液壓泥炮是由日本三菱重工公司設計制造的。其由打泥機構、壓緊機構、回轉機構、鎖緊機構和液壓裝置組成。我國寶鋼1號礦熱爐使用了這種液壓泥炮。PW型液壓泥炮是由盧森堡PW公司設計的，用于歐洲的一些礦熱爐上。泥炮由打泥機構和回轉機構組成，它沒有專門的壓炮機構和鎖緊裝置，依靠回轉機構使炮嘴壓緊在出鐵口的泥套上。為了使炮身在轉向和壓緊出鐵口時有一定的傾斜度，泥炮回轉機構的支柱是傾斜的，當炮身繞傾斜支柱回轉時，炮身邊回轉，邊傾斜向出鐵口。當炮嘴接近出鐵口時，炮嘴在水平面內做近似直線運動。這種泥炮回轉機構的特點是不用油馬達，而是采用活塞油缸。油缸通過一組桿機構帶動旋轉臂架回轉，打泥時，另由蓄壓器向回轉機構的液壓缸補壓，使炮嘴壓緊在出鐵口上。隨著礦熱爐大型化和高壓操作技術的實現(xiàn)以及爐前操作機械化的要求，液壓泥炮將會得到更廣泛的使用，從而取代電動泥炮，成為將來泥炮機構中的主宰。按照驅動方式的不同泥炮可分為氣動式、電動式和液壓式。氣動式泥炮由于活塞推力小以及打泥壓力不穩(wěn)定而被淘汰。目前我國礦熱爐上廣泛使用電動泥炮，由于礦熱爐大型化和高壓操作技術的實現(xiàn)以及爐前操作機械化的要求；再加上電動泥炮在實際使用中存在的問題，例如：外形尺寸大，特別是高度太大，妨礙出鐵口附近的風口進行機械化更換工作；打泥活塞推力不足，尤其采用無水泥炮時；絲杠及螺母磨損快、更換困難等等原因；促使液壓泥炮得到迅速發(fā)展。液壓泥炮打泥推力大，打泥致密，能適應礦熱爐高壓操作；壓緊機構具有穩(wěn)定的壓緊力，使炮嘴與泥套始終壓得很緊，不易漏泥；泥炮結構緊湊，高度矮小，便于操作；油壓裝置不裝在泥炮本體上，從而簡化了泥炮的結構。鑒于液壓泥炮的優(yōu)點和電動泥炮的缺點，國內外都在研制液壓泥炮。液壓泥炮由打泥機構、壓緊機構、回轉機構、鎖緊機構、和液壓控制系統(tǒng)組成。打泥機構的液壓缸與泥缸在同一種心線上，泥缸在前，液壓缸在后。液壓缸和泥缸之間用法蘭和螺栓連接起來，并吊掛在炮架的小車上。在壓緊機構中，用液壓缸來代替電動泥炮壓緊機構中的電動機、齒輪和螺母傳動。液壓缸活塞的前端與泥炮移動小車前輪的軸相聯(lián)結?；钊麠U做前后轉移時就帶動小車沿炮架的導向槽移動?；剞D機構采用特殊的回轉油缸，由定葉用聯(lián)接鍵和聯(lián)接螺栓與固定的中心軸套相固定，動葉則用聯(lián)接鍵和聯(lián)接螺栓與回轉缸體相固接。2. 本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施2.1主要內容本次畢業(yè)設計主要闡述了基于礦熱爐泥炮液壓控制系統(tǒng)設計，簡述了泥炮的工藝，液壓系統(tǒng)原理，以及泥炮液壓系統(tǒng)的工藝流程和控制系統(tǒng)從啟動系統(tǒng)到停止系統(tǒng)的自動控制過程。本次設計包含：課題本身的背景、由來、意義、主要工藝類型、國內外礦熱爐泥炮液壓技術的發(fā)展現(xiàn)狀以及對未來發(fā)展的展望；主要進行了礦熱爐出鐵口堵口機的設計，包括堵口機的堵口機構、連桿、懸掛機構、回轉機構等方面的內容。2.2研究方案按照驅動方式的不同泥炮可分為氣動式、電動式和液壓式。氣動式泥炮由于活塞推力小以及打泥壓力不穩(wěn)定而被淘汰。目前我國礦熱爐上廣泛使用電動泥炮，由于礦熱爐大型化和高壓操作技術的實現(xiàn)以及爐前操作機械化的要求；再加上電動泥炮在實際使用中存在的問題，例如：外形尺寸大，特別是高度太大，妨礙出鐵口附近的風口進行機械化更換工作；打泥活塞推力不足，尤其采用無水泥炮時；絲杠及螺母磨損快、更換困難等等原因；促使液壓泥炮得到迅速發(fā)展。液壓泥炮打泥推力大，打泥致密，能適應礦熱爐高壓操作；壓緊機構具有穩(wěn)定的壓緊力，使炮嘴與泥套始終壓得很緊，不易漏泥；泥炮結構緊湊，高度矮小，便于操作；油壓裝置不裝在泥炮本體上，從而簡化了泥炮的結構。鑒于液壓泥炮的優(yōu)點和電動泥炮的缺點，國內外都在研制液壓泥炮。液壓泥炮由打泥機構、壓緊機構、回轉機構、鎖緊機構、和液壓控制系統(tǒng)組成。打泥機構的液壓缸與泥缸在同一種心線上，泥缸在前，液壓缸在后。液壓缸和泥缸之間用法蘭和螺栓連接起來，并吊掛在炮架的小車上。在壓緊機構中，用液壓缸來代替電動泥炮壓緊機構中的電動機、齒輪和螺母傳動。液壓缸活塞的前端與泥炮移動小車前輪的軸相聯(lián)結?；钊麠U做前后轉移時就帶動小車沿炮架的導向槽移動?；剞D機構采用特殊的回轉油缸，由定葉用聯(lián)接鍵和聯(lián)接螺栓與固定的中心軸套相固定，動葉則用聯(lián)接鍵和聯(lián)接螺栓與回轉缸體相固接。礦熱爐出鐵口堵口機的結構方案一如圖2.1所示:打泥機構1、吊掛機構2、調整桿3、回轉機構4、管道系統(tǒng)5組成圖2.1 礦熱爐出鐵口堵口機的結構組成礦熱爐出鐵口堵口機的結構方案二如圖2.2所示堵口機構1、懸掛機構2、連桿3、回轉機構4組成圖2.2 礦熱爐出鐵口堵口機的結構組成方案一結構復雜，回轉機構設計不夠合理，連桿受力較大，存在安全隱患；方案二采用連桿結構，回轉半徑大，適用于多種場地。本次設計最終確定方案二為最終結構方案。本次畢業(yè)設計礦熱爐堵口機設計,其設計方案為： （1） 主要設計參數(shù)的設計： a. 泥缸有效容積 b. 堵泥單位壓力 c. 泥缸內徑 d. 打泥活塞總推力 e. 炮嘴出口直徑 f. 炮嘴吐泥速度 g. 炮嘴打泥時移動行程 h. 最大壓炮力 i. 炮身傾角 j. 回轉角度 k. 回轉時間 （2） 結構特點的分析： 該泥炮主要由回轉機構、打泥機構和底座三部分組成。泥炮的回轉、打泥機構分別由兩個油缸驅動。采用全液壓驅動和斜底座，不但能使泥炮自身體積矮小、緊湊，而且操作平穩(wěn)可靠。打泥機構推力大，效率高，可適應高壓操作?；剞D掃啪速度快，壓炮力穩(wěn)定。 由于采用了特殊的連桿機構，泥炮的回轉機構可使炮嘴在進出鐵口的一段距離內基本保持直線運動。在退回停放位置時，其回轉角度很大，超過160“時無轉動死點。 另外，回轉機構具有壓炮能力，從而省去了單獨的壓炮、鎖炮機構，不必在爐殼上再設描鉤套。 打泥機構的炮身與搖臂之間采用空間鉸接形式。借助于尾部的垂直調節(jié)裝置及控制桿，可以在上、下、左、右各個方向對炮嘴進行微調。 （3） 設計計算： a. 炮泥推力計算 b. 炮口軌跡計算 c. 驅動油缸的工作原理及推力計算3.本課題研究的重點及難點，前期已開展工作本課題研究的重點及難點在于礦熱爐出鐵口堵口機的設計，包括堵口機的堵口機構、連桿、懸掛機構、回轉機構等方面的內容。故本次課題研究的重點在礦熱爐煉鐵時要定期出鐵，完成出鐵后要將礦熱爐鐵口堵住，液壓泥炮是鐵口封堵的專用設備。但液壓泥炮主要是由泥炮本體機構、液壓系統(tǒng)和電控裝置三部分組成，其中液壓系統(tǒng)作為控制心臟, 直接影響著泥炮的性能和動作的可靠性，因此出鐵口堵口機的設計有關重要。 泥炮液壓系統(tǒng)設計中常存在的問題:泥炮回轉速度對泥炮本身和鐵口的壽命均有影響，如何實現(xiàn)其快速穩(wěn)定的運動是以往設計中常存在的問題。而由于爐頂壓力的提高，大、中型高爐主要采用無水炮泥堵鐵口，這就使打泥機構作用在旋轉機構上的反作用力加大，使打泥中泥炮易出現(xiàn)退炮現(xiàn)象。此外，泥柄子和油缸活塞壽命短也是經(jīng)常存在的問題。前期從中國知網(wǎng)查閱各類資料對礦熱爐出鐵口堵口機有了初步的認知和了解，并且加強對機械制圖和AUTO-CAD的訓練，即便后期制圖的順利進行。4.完成本課題的工作方案及進度計劃（按周次填寫）第1-3周 ：熟悉任務書，查詢和閱讀相關資料，方案論證，制定總體方案，寫出開題報告，開題報告答辯，地點：校內； 第4-7周 ： 方案論證，深化方案具體實施步驟；地點：校內； 第8-11周 ：礦熱爐堵口機的具體方案設計，圖紙準備，準備中期答辯；地點：校內； 第12-13周 ： 完善設計，書寫畢業(yè)設計論文,地點：校內； 第14-15周 ： 修改、完善畢業(yè)設計論文并打??；準備答辯,地點：校內。 5 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導教師： 年 月 日 6 所在系審查意見： 系主管領導： 年 月 日參考文獻1 馬愛琴，王愛國.高爐泥炮工藝及自動控制系統(tǒng)J.2004，（03）:9-11.2 金艷娟.高爐泥炮技術.冶金工業(yè)出版社J.2005，（03）:34-39.3 溫大威.高爐泥炮技術現(xiàn)狀及發(fā)展J.2003，（03）:2-6.4 章兆舟.我國高爐泥炮技術的發(fā)展和應用J.2002，（04）:14-17.5 高俊. 3200m3高爐泥炮液壓系統(tǒng)設計J. 冶金設備, 2009,(05):77-79. 6 姚桐，?？〗?PLC在高爐噴吹煤粉控制系統(tǒng)中的應用J.2004，（07）:42-44.7 李文霞，路海風.PLC控制系統(tǒng)在噴煤工程中的設計與應用J.2005，（10）:29-33.8 尹建威，祁海龍.工業(yè)以太網(wǎng)和PLC在高爐泥炮系統(tǒng)中的應用J.2004，（06）:98-101.9 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