高炉出铁场泥炮打泡设备液压系统设计

辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页 高炉出铁场泥炮打泡设备液压系统设计摘 要目前由于高炉大型化和高压操作技术的实现以及炉前操作机械化的要求；再加上电动泥炮在实际使用中存在的问题，例如：外形尺寸大，特别是高度太大，妨碍出 铁口附近的风口进行机械化更换工作；打泥活塞推力不足，尤其采用无水泥炮时；丝杠及螺母磨损快、更换 困难等等原因；促使液压泥炮得到迅速发展。液压泥炮打泥推力大，打泥致密，能适应高炉高压操作；压紧机构具有稳定的压紧力，使炮嘴与泥套始终压得很紧，不易漏泥；泥炮结构紧凑，高度矮小，便于操作；油压装置不装在泥炮本体上，从而 简化了泥炮的结构。 鉴于液压泥炮的 优点和电动泥炮的缺点，国内外都在研制液压泥炮，从而使液压泥炮技术得到了迅速的发展。液压泥炮主要由五个部分组成：打泥机构、压紧机构、回转机构、 锁紧机构和液压 控制系统。关键词：液压传动、泥炮、炼铁辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页 The Design of the Hydraulic System of the Clay Gun on Smelting PlantAbstractAt present, because of the blast furnace in front of large-scale and the high-pressured operation technology realization, as well as the request of the stove operation mechamized, In addition the question which exists in the actual use, of the electrical clay gun. For example: The big external dimension, specially, it is too high. Hindering the gusty which nearby the area of the taphole to carry on the mechanized replacement working. The putty pistons thrusting force of hitting the clay is to be insufficient, especially, it is too high. Hindering the gusty which nearby the area of the taphole to carry on the mechanized replacement working. The putty pistons thrusting force of hitting the clay is to be insufficient, especially using the anhydrous clay gun. The guide screw and the nut will be wearing quickly, difficulty replacing and so on. All of these urge the hydraulic pressure clay gin to obtain the rapid development. The hydraulic pressure clay gun has the big thrust force. It hits the clay to be compact. It can adapt to the high pressure operation. The contract organization has stably contracts strength. It causes the artillery mouth and the putty set to be very tightly. The clay gins structure is compact, highly diminutive, is advantageous for the operation. The oil pressure installment dies not install in the clay gun main body. These simplified the clay gun structure. In view of the fact that the hydraulic pressure clay guns merit and the electrical clay guns shortcoming, domestic and foreign are all begin to develop the hydraulic pressure clay gin. These enable the hydraulic pressure clay gin technology to obtain the rapid development. The hydraulic pressure clay gun mainly is composed by five parts: Hitting mechanism, Contracts mechanism, Rotary mechanism, Lock mechanism and the Hydraulic control system.Key word: Hydraulic transmission, Clay gin, Iron-smelting辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III 页 目 录摘 要 .IAbstract.II目 录 .III1 绪论 .11.1 高炉泥炮及其工作过程简介.11.2 泥炮结构常见故障及对策.11.3 高炉泥炮类型及优缺点比较.11.3.1 泥炮的类型及优缺点.21.3.2 液压泥炮优点.21.3.3 液压泥炮结构.21.4 高炉泥炮在国内外发展历程.31.4.1 泥炮国内外发展.31.4.2 液压泥炮主要类型.31.5 高炉液压泥炮课题研究意义以及设计方法.32 泥炮简介 .52.1 高炉对泥炮的要求.52.2 泥炮基本参数的确定.62.2.1 作用在活塞上的压力.62.2.2 泥缸容积.62.2.3 炮嘴吐泥速度.72.2.4 设计参数.73 计算部分 .83.1 打泥机构的计算.83.1.1 泥缸直径和油缸直径的计算.83.1.2 油缸有效行程的计算.9辽宁科技大学本科生毕业设计 第 IV 页 3.1.3 实际最大炮泥单位压力的计算.103.1.4 打泥推力打的计算.103.1.5 泥塞移动速度的计算.113.2 压炮装置的计算.113.2.1 压炮力的计算.113.2.2 压炮油缸直径的计算.123.2.3 实际压炮力的计算.133.3 旋转装置的计算.133.3.1 旋转装置活塞杆的受力分析.133.3.2 旋转油缸直径的计算.143.4 锁紧装置的计算.153.5 液压系统的计算.153.5.1 泥炮各油缸所需流量的计算.153.5.2 液压泵计算.163.5.3 液压泵用电动机的计算.173.6 液压辅件的确定.183.6.1 油箱有效容积的确定.183.6.2 油箱散热功率的计算.183.6.3 油管尺寸的确定.193.7 液压泥炮的组合图.203.8 液压系统的工作原理及流程.203.8.1 工作原理.203.8.2 油的流程.214 元件的选取 .234.1 液压泵及电机的选取.234.2 液压缸的选取.234.2.1 打泥油缸的选取.234.2.2 压炮油缸的选取.23辽宁科技大学本科生毕业设计 第 V 页 4.2.3 旋转油缸的选取.234.2.4 锁紧油缸的选取.244.3 控制阀的选取.244.3.1 电磁溢流阀.244.3.2 减压阀.244.3.3 单向阀.244.3.4 双单向节流阀.244.3.5 手动换向阀.254.3.6 液压锁.254.4 压力表及压力表开关的选取.254.4.1 压力表.254.4.2 压力表开关.254.5 滤油器的选择.264.6 蓄能器的选择.264.7 液压油的选择.285 液压系统性能验算 .305.1 打泥系统的压力损失计算.305.1.1 管路的沿程压力损失计算.305.1.2 管路的局部压力损失计算.335.1.3 阀类元件的局部压力损失计算.335.1.4 系统校核.345.2 液压系统的发热温升计算.345.2.1 液压系统的发热功率计算.346 液压系统油路块的设计 .367 液压站的设计 .37辽宁科技大学本科生毕业设计 第 VI 页 8 液压系统的使用与维护 .388.1 污染的途径.388.2 污染的危害.388.3 油液污染的控制及管理.389 环保性分析 .399.1 噪声污染.399.2 水污染.399.3 能源的浪费.39结 论 .41致 谢 .42参考文献 .43辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页 1 绪论1.1 高炉泥炮及其工作过程简介泥炮属于炉前设备，高炉在炼铁时需要定时出铁，出完铁后要立即将高炉铁口堵住。堵塞出铁口的办法就是用泥炮将一种特制的炮泥推入到出铁口内，炉内高温将泥炮烧结从而实现堵住铁口的目的。在下次出铁时再用泥炮开口机将出铁口打开。泥炮需要在高炉不停风的全风压情况下把堵铁口泥压进出铁口，其压力应大于炉缸内压力，并能顶开放渣铁后填埋铁口内侧的焦炭。因而对泥炮就要有一定的要求，首先泥炮的泥缸应具有足够的容量，以保证供应足够的堵铁口炮泥，能一次堵住出铁口，同时打泥活塞应具有足够大的推力，以克服比较密实的堵铁口炮泥的运动阻力，并将堵铁口泥分布在炉缸内壁上；此外，炮嘴应具有一定的运动轨迹，并能使炮嘴在进入出铁口泥套时，尽量沿直线运动，以免损伤泥套，在工作位置上应有一定的倾斜角度并能进行远距离操作。这样就能做到可靠的工作，并安全实施生产。1.2 泥炮结构常见故障及对策液压泥炮的曲臂因为需要承受大的冲击力，故会常常发生断裂现象。因此为满足其强度要求，其曲臂不能太薄。针对故障原因应制定如下对策：（1）重新调定液压泥炮液压站极限压力，安排检修工人不间断检查，严防超压运行。（2）对现有曲臂备件进行彻底加固，增强其承载能力. 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。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。根据泥缸情况及时更换磨损的泥饼，减少返泥。定期清理泥缸干泥，尤其是加泥孔后部干泥，减少干泥造成的摩擦力，减少打不动泥的次数。 1.3 高炉泥炮类型及优缺点比较辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页 1.3.1 泥炮的类型及优缺点泥炮的类型按其驱动形式可分有气动，电动，和液压传动泥炮。高炉出铁厂相关设备要求能够适应高温,多粉尘，多烟气的恶劣工作环境，并且能够满足工作人员维修方便的要求。泥炮是用来堵铁口的设备，设计时必须考虑到泥炮活塞上的推力，和克服炮泥在缸筒内，铁口和炉内压力对其的总阻力。气动式泥炮由于活塞推力小以及打泥压力不稳定而被淘汰。随着冶炼强度的提高和无水炮泥的推广，电动泥炮在生产实践中也普遍暴露出不少的缺点，主要是打泥能力不足，常达不到所要求的出铁口深度；打泥、压炮机构中的丝杠螺母磨损快，维修费用高、维修工作量大；泥炮本身高度大，影响泥炮附近风口的更换等。某些厂虽然对电动泥炮的机构做了某些改进，提高了打泥推力，但其他缺点始终未能改进。所以现代大型高炉上泥炮都采用液压系统控制。1.3.2 液压泥炮优点液压泥炮液压泥炮打泥推力大，打泥致密，能适应高炉高压操作；压紧机构具有稳定的压紧力，使炮嘴与泥套始终压得很紧，不易漏泥；泥炮结构紧凑，高度矮小，便于操作；油压装置不装在泥炮本体上，从而简化了泥炮的结构。具有重量轻、结构简单、运行平稳可靠、效率高、操作方便、价格低廉等优点。鉴于液压泥炮的优点和电动泥炮的缺点，国内外都在研制液压泥炮。1.3.3 液压泥炮结构液压泥炮由打泥机构、压紧机构、回转机构、锁紧机构、和液压控制系统组成。打泥机构的液压缸与泥缸在同一种心线上，泥缸在前，液压缸在后。液压缸和泥缸之间用法兰和螺栓连接起来，并吊挂在炮架的小车上。在压紧机构中，用液压缸来代替电动泥炮压紧机构中的电动机、齿轮和螺母传动。液压缸活塞的前端与泥炮移动小车前轮的轴相联结。活塞杆做前后转移时就带动小车沿炮架的导向槽移动。回转机构采用特殊的回转油缸，由定叶用联接键和联接螺栓与固定的中心轴套相固定，动叶则用联接键和联接螺栓与回转缸体相固接。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页 1.4 高炉泥炮在国内外发展历程1.4.1 泥炮国内外发展液压泥炮在国内外得到了迅速的发展，在许多国家的大型高炉上均使用了液压泥炮。目前国内还有为数众多的大中型高炉采用 50 年代定型的电动泥炮。国外从 60 年代开始，逐渐普遍采用液压矮泥炮堵塞高炉出铁口。所谓矮泥炮是指泥炮在非堵口位置时，完全处于风口平台以下，在堵口位置时，铁口处的风口平台也能连起来，这就可以不因为泥炮而影响机械化更换风口的实现。1.4.2 液压泥炮主要类型目前比较有代表性的液压泥炮有 MHG 型、IHI 型和 PW 型。1）IHI 型液压泥炮是由日本石川岛播磨公司设计制造的。我国首钢 2 号高炉使用了这种液压泥炮。使用过程中发现压紧机构的滑道易于积灰而迅速磨损，并经常出现因移动阻力大，炮嘴压不紧泥套等问题。2）MHG 型液压泥炮是由日本三菱重工