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高炉无料钟炉顶下密封阀和下节流阀的设计【优秀机械设备全套课程毕业设计含7张CAD图纸+带外文翻译+44页加正文16700字】

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高炉无料钟炉顶下密封阀和下节流阀的设计【优秀机械设备全套课程毕业设计含7张CAD图纸+带外文翻译+44页加正文16700字】

【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

AY下密封阀-P11.dwg

下密封阀轴.dwg

从动端半轴.dwg

外文翻译.doc

密封座.dwg

总装图.dwg

节流阀箱体装配完.dwg

节流阀箱安装总图.dwg

英文.doc

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高炉无料钟炉顶下密封阀和下节流阀的设计

摘    要     

炼铁是钢铁生产中的一个重要环节，生产出产品（主要是生铁）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。然而随着高炉冶炼技术的发展，传统炉顶仍然存在着设备复杂、密封性能差和氮气使用量高等缺点。本文介绍了高炉无料钟炉顶装料布料装置的概况，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，同时起到炉顶密封作用的设备。而高炉无料钟炉顶中的密封阀、料流调节阀关键设备的结构特点并对所存在的问题进行研究与探讨。本次设计的主要内容有：传动方案的比较及方案的确定,电机和液压缸的选择与验算，减速机、轴、键的选择与校核和润滑等内容。本装置的设计简化了炉顶结构，提高了炉顶布料装置的可靠性、密封性，降低了经济成本，对于今后高炉炉顶设备的研究，提供了新的思路。

关键词：无料钟炉顶，装料布料装置，密封阀，节流阀                      

Abstrct

Iron-smelting iron and steel production is an important aspect of producing products (mainly iron) the quality and yield a direct impact on steel production. Blast furnace pig iron production is heavily the primary means. In the blast furnace at the top, top loading equipment is used to loading into the furnace and the furnace charge a reasonable distribution, and to play a top role in sealing the equipment. However, with blast furnace smelting technology development, there are still top of traditional complex equipment, poor performance sealed and nitrogen use of the Higher shortcomings. This paper describes the blast furnace of bell-less top fabric loading device profile, in blast furnace at the top, top loading equipment into the furnace is used for loading and charge a reasonable distribution in the furnace, while a top role in sealing Equipment. The blast furnace of bell-less top of the valve seals, material flow control valve key equipment and the structural characteristics of the problems existing research and study. The design elements include: Drive for comparison and for sure, the electrical and hydraulic cylinders and the choice of checking, reducer, reel, and the choice of key check and lubrication, and other content. This device simplifies the design of the top structure, improve the reliability of the device fabric top, seal and reduce the economic costs, the future of blast furnace top equipment, providing a new way of thinking.

Key words: bell-less top，fabric loading device，ealing valve，aterial flow valve 

目 录

摘    要 I

Abstrct II

1绪论 1

1.1选题的背景和目的 1

1.1.1 选题背景 1

1.1.2 选题的目的 1

1.2 现代高炉的发展和发展前景 1

1.3 无料钟炉顶设备的优越性 2

1.4 高炉炉顶工作原理和操作 3

1.4.1 无料钟高炉炉顶的组成 3

1.4.2 无料钟高炉炉顶的布料过程 3

1.4.3 无料钟高炉炉顶的研究意义及发展方向 6

1.5 高炉炉顶密封阀与节流阀的概述 6

1.5.1 密封阀结构特征和用途 6

1.5.2 下节流阀与下密封阀作用 7

1.6 本课题设计的主要内容 8

2 总体方案设计 9

2.1 高炉的主要结构和作用 9

2.2 高炉主要设备的设计特点 10

2.2.1 布料器 10

2.2.2 料罐 11

2.2.3料流调节阀 11

2.2.4下密封阀 12

2.2.5 无料钟炉顶在技术上的优、缺点 12

2.3 具体方案的确定 15

2.3.1 下节流阀运动方案的确定 15

2.3.2 下节流阀传动方案的确定 15

2.3.3 下密封阀运动方案的确定 15

2.3.4 下密封阀传动方案的确定 15

2.2.5 下密封阀的性能 15

2.4无料钟炉顶特点 16

3 下节流阀的设计计算 17

3.1 下节流阀驱动行程的计算 17

3.2 轴的校核 18

3.2 精确校核轴的疲劳强度 21

3.3 键的选择和校核 24

3.3.1 选择键联接的类型和尺寸 24

3.3.2 校核键联接的强度 24

3.4 花键的校核 24

3.5 滚筒电机的选择 26

4 下密封阀的设计计算 27

4.1 下密封阀中液压缸的设计选取 27

4.2 下密轴的强度校核 29

4.3 平键校核 32

5 润滑方法的选择 33

5.1 润滑 33

5.1.1 减速器的润滑 33

5.1.2 下密封阀润滑方式选择 34

5.1.3 下节流阀润滑方式选择 34

6 设备可靠性与经济性分析 35

6.1 设备的可靠性 35

6.2 设备的经济可行性分析 35

结 束 语 36

致　　谢 38

参考文献 39


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）：1－16

[2] 金立新. 袁晓东. 张树春.宣钢中型高炉无料钟炉顶设备的应用及分析.2007-6. 

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[14] 王庆．无料钟炉顶：中小高炉优化新趋势．中国冶金报．2003

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[16] 徐灏. 机械设计手册4. [M] 北京：机械工业出版社

[17] 严允进．炼铁机械（第2 版）．北京：冶金工业出版社．2002，119

[18] 付丽华，宋华．旋转溜槽布料器的冷却、密封和润滑，润滑与密封，2005，5

[19] 成大先. 机械设计手册[M]. 北京：化学工业出版社.2002.


内容简介：
辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页 焊缝无损检测现状 澳大利亚 K M 声检测 20 世纪 60 年代，超声检测就被作为焊缝检验的一种 术。从那时起，这种技术就得到广泛的发展，日益被人们所接受。因此，超声检测现已成为一项重要技术，用来判定很多在役检验的焊接结构，如海上结构、核工业及压力容器工业，以及海洋应用的某一范围。 在在役检验方面，超声检测之所以比 X 射线照相更受欢迎，是由于射线照相的内在局限性和应用超声所获得的实际利益。如上所述，射线照相在辨别立体缺陷时非常有效，但在检查或测量 平面缺陷，有可能是最严重的缺陷类型裂纹时，其能力则有 限。超声波经平面和立体缺陷散射，可用于探测这两种类型缺陷，并测量 其尺寸，如果采用适当的方法，超声甚至能探测出闭合的裂纹。超声还能容易地给出与缺陷有关的深度信息，而X 射线，还需专门且昂贵的技术（如 能获得这些信息。在节约资金方面，通过提高生产率，超声 检测 比射线照相可获得更大的利益。 90 年代，人们对射线安全性的日益关注严重阻碍了 X 射线照相的继续使用。 在过去的几十年里，超声检验已从一种单纯的人工操作技术，经过计算机辅助处理的人工操作技术，到自动扫描仪的 使用，最近发展为焊缝评估用联接多个压电传感器的全自动系统。对日益完善的系统在缺陷探测方面应用的可靠性研究已形成建立超声焊缝检验可信度的一个重要因素。如 对 钢构件检验方法（ I , 和 进 行研究的目的是要获得超声检验在核工业和压力容器工业中的最佳应用 。在 究之外，已进行了某些工作来确定检验特殊焊缝几何形状的可靠方法，包括单面 V 形坡口焊缝、双面 及对接焊缝。这些研究中的几项已用射线照相和超声检验的可靠性作了比较，结果表明，用超声探测缺陷的可靠性随着该系统完善的程度而增大。根据 结果还表明人工操作超声技术，甚至使用最不完善的超声方法，对存在的不连续处的拒收率等于或大于射线照相的拒收率。 超声检测焊接结构要求不仅能可靠地探测缺陷，而且 能 精确地对缺陷定位和测量其大小，使接收拒 收准则能够正确实施，人工 操作的超声系统通常使用的技术是 20 第 2 页 衰减（ 图 6减或与来自钻孔的幅度比较。 然而，这些技术都有误差，这种误差不仅是由缺陷形状、方向和位置的影响引起的，而且还 由衰减、耦 合、分辨力及设备特征引起。结合计算机辅助处理的超声系统使得用于缺陷探测及测量的好方法 如声时衍射法 ( 图 于实施，在 中，标准方法加上 所要求的缺陷拒收率，可得到近乎完美的结果 。在测量缺陷大小方面，根据合成的小孔聚焦（ 其派生方法如 进行超声成 像 的自动超声系统已取得了重要进展。 （ a） 20减技术 （ b） 术 图 1 超声测量缺陷尺寸 对于焊缝超声检验可靠方法的开发要求了解 声波与各种类型焊缝缺陷的相互作用、超声波在复杂几何体中的传播、检验某一结构中表面闭 合缺陷 所引起的特殊问题、复合层和其它显微组织对超声波传播的影响 。虽然超声波在铁素体和轻质合金焊缝中的传播相对来说不是很复杂，但对奥氏体焊缝的显微组织已引起特别注意。这些材料对超声波的衰减很严重，由于存在大晶粒散射而 使背底噪声高，除非沿着主要晶轴传播 ，否则还导致超声波束的偏移。因此，最近的研究已直接面向开发专门的超声技术去处理这些复杂情况，特别 ,和 对超声波在奥氏体材料中传播的详细模拟试验，已取得了重大进展。将来，这些模型应能更精确地估算特殊缺陷的位置和大小误差，为奥氏体钢和奥氏体焊缝钢检验采用改进的规则 奠定基础。 目前，人们对降低焊缝检验成本的需求日益增长。在现代超声系统中，自动扫描仪的出现、多个探头的使用及计算机辅助处理通过提高检验速度和 检 验的可靠性 降低了成本，但使用自动化设备时， 设备和校准费用增高了。同时、由于近 来超声 系统的发展，分析超声数 据的 费用有可能提高，因为各种类型的缺陷（甚至很小的缺陷）都能探测到，而不管这些缺陷是否严重。对这个问题的解决方法就是改进缺陷严重性接收拒收准则辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页 的自动化应用。因此，现在要努力开发神经网络，使其用于超声系统中对缺陷类型、尺寸和位置进行分级，得出的结果符合特定的检验规则 。在模拟的焊缝缺陷（已获得 100正确的缺陷类型分辨力）和真实的焊缝缺陷（使用不同方法获得约为 90的成功率）研究方面，一些试验室已获得非常有价值的结果。借助于神经网络，接收拒收准则在自动化应用方面的预备工作也已进行 。神经网络只能在有 代表性的数据上试用后，才能证明它们是成功的。然而，获得代表性数据的费用很高。一种替代方法，是在网络上采用从超声波与焊缝缺陷相互作用的加强数学模型产生的数据。这些模型是 下一个续项目的开发。在这些数学模型变得更 完善之前，对于焊缝的超声判定，强调使用合格的科技人员是有必要的 。 今后，进一步优化焊缝超声检验仍有很多困难，先进方法如 应用有可能取得实质性的改进，同时，神经网络的实施还只是个开始。在焊接应用中，改进的超声产生和探测有多种选择方法，如使用相控阵、激光技术（如下所述）和其它特种探头。在超声可靠性范围内需考虑其它一些因素，如 残余应力、较高频率的影响及对真实缺陷而不是模拟缺陷更全面的考虑 。 对检验的总经济效益也应给予更多的考虑。要获得最大经济效益就需对所给的某项检验选择最适合的技术，包括使用一种以上的技术 来判定焊接结构的不同部位。例如，磁粉检验与超声结合快速而经济有效地探测焊缝表面裂纹。新的电磁方法在这种情况下也起着作用（如下面所讨论的）。还存在的问题是如何将超声检验技术的进展补充到焊缝判定规则中。 在线焊缝检验 在自动焊接过程中，焊接工艺的在线监测和控制能提高焊缝质量并增加产量，通过实时无损评价技术与焊接工艺的结合，可达到焊缝的监测和控制。另外，如果产生了焊接缺陷，则在这些缺陷被后续焊道覆盖前，对这些缺陷进行修 补 以减少焊后的检验和修补。 高质量 焊缝取决于与焊接准备工作有关的正确的焊池尺寸、几何形状和位置。 在线自动焊缝监测系统通常具有可提供焊池状况信息的传感器。利用这些信息，确定焊池状况与至少 一个临界焊接参数（如电流、电压、焊距 位置和传送速度）间的关系，通过传感器的反馈线路调整焊接工艺（图 3）。该系统可连续调节工艺参数来维持期望的稳定工辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页 艺状态，且不需要操作人员介入。 图 2 描述焊接工艺引入检测原理 示意图 焊接的动态特征意味着数据采集和处理必须能迅速获得焊接过程中的有用信息，两级实时射线照相分析包括快速寻找缺陷区域，并对缺陷进行仔细辨别和定位的系统已达到这个要求。实时射线照相图 像 已用于对接接头焊缝电弧焊条件 的控制 ； 焊池凹陷的实时射线照相图 像 和池后焊缝迅速固化图 像 的综合方法可用于焊缝熔透和质量控制。 在线超声传感已用于确定金属极气体电弧焊 (钨极气体保护电弧焊（ 接工艺的质量，这种技术可实时探测焊池几何形状和焊缝缺陷。该技术评价了焊条处熔化的焊池质量和焊条后固化的焊缝金属质量，可探测侧壁不完全熔透和密集气孔。使用具有 92成功率的专家系统技术可将这些不连续与完好焊缝区分开来，遗憾的是这个专家系统的算法不能成功地识别不连续的类型。正确辨别密集气孔的比率为 70%，正确辨别侧壁不完全熔化则为 63。 人 已表明 电阻点焊可用超声法监测，并在电阻点焊在线监测系统开发方面有所进展。 使用压电传感器和 耦 合剂因存在 耦 合介质使焊缝不纯净，对生产是不利的，为了解辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页 决这个问题，已研制出一种非接触式超声系统。该系统用一种受脉冲作用的 钕 光来产生超声波，用电磁声传感器（ 收。 另外，两种非接 触检测技术正在研究过程中，第一种技术使用双波长光导 纤维 传感器可同 时观察来自焊接过程的红外线（ 紫外线 （ ，射线由热熔池和由光束 /气体 相互作用发出的等离子体产生。这种技术已成功地用于显示激光焊中所遇 到的干扰 。第二种技术使用录像图像 在线处理，它可保证 接中焊缝接头区和焊道中心线的冷却速率 ，模糊逻辑控制装置和人工神经网络可用这个信息来修改工艺参数。 结论及今后的工作 近几年在焊缝 术方面已取得了重大进展，特别是用超声和电磁方法测量裂纹尺寸和残余应力，以及焊接工艺的在线监测方面。成本效益与诸多因素有关，如 敏度、速度和覆盖面，这些方面的要求导致焊缝自动超声检验系统的应用得以扩大，特别是在核工业和压力容器领域。非接触式 术已取得迅速发展，今后在自动数据处理的神经网络不断 发展的同时，还应提高其检验速度。 总之，焊缝 别是在使检验成本降至最低而不损坏结构完整性方 面 ，仍有很多难题，通过焊接工程师与 家之间的密切合作，这些难题正在得到解决，既具备 识又具备焊缝生产，断裂力学和结构力学知识，是获得最佳效果的基础。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1页 of as OT in 960s is of in eg in In in a of of as a in is to in to in As is is in to or as to be by of by a as to in of in 990s a to In a to a to of to of on of of a in of as in 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2页 to of of of a of of be to an or of of to to be on of 0dB dB or a to be by of by of of as (b),eg to in of in by in of of of to an of of of in of by to of a of of on in s of to 宁科技大学本科生毕业设计 第 3页 of is a) 20 (b) a) 0dB is at is to b) A to of of to In of of In s is an to of of of in by of On in to in of be or to be in of on 宁科技大学本科生毕业设计 第 4页 is of to be in to a in in on a 100% in on of 0% a od in of if be on to is 200M, it of be in in An be to of of of is a 。 an in of in of of in eg by of as A of to be in eg of of to be to of of in is of a of to of a is in 宁科技大学本科生毕业设计 第 5页 in a to as in in in of to in be by of a be to do be by to a in of in to on of a of at of eg be by a to be 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 6页 of of he of be to in A a by of in of in A of 71678 to of of in of an a 2%. 宁科技大学本科生毕业设计 第 7页 to as 0% of 3% of et TA be in an a of of by To a a d: an of is by to in of MA is by a an to of at of of In of in In DT in in onof 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 8页 of DT by s is to as DT in of in in a of DT of in as of to DT in is no in an of by of in In DT of in by DT so is on a of DT 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页 高炉无料钟炉顶下密封阀 和下 节流 阀 的设计 摘 要 炼铁是钢铁生产中的一个重要环节，生产出产品（主要是生铁）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。然而随着高炉冶炼技术的发展，传统炉顶仍然存在着设备复杂、密封性能差和氮气使用量高等缺点。本文介绍了高炉无料钟炉顶装料布料装置的概况，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，同时起到炉顶密封作用的设备。而高炉无料钟炉顶中的密封阀、料流调节阀关键设备的结构特点并对所存在的问题进行研究与探讨。本次设计的主要 内容有：传动方案的比较及方案的确定 ,电机和液压缸的选择与验算，减速机、轴、键的选择与校核和润滑等内容。 本装置的设计简化了炉顶结构，提高了炉顶布料装置的可靠性、密封性，降低了经济成本，对于今后高炉炉顶设备的研究，提供了新的思路。 关键词 ： 无料钟炉顶 ， 装料布料装置 ， 密封阀 ，节流阀 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 is an of a on is In at is to a to a in of of of in at is a in a in of of of of of of of of a of 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 目 录 摘 要 . I . 绪论 . 1 题的背景和目的 . 1 题背景 . 1 题的目的 . 1 代高炉的发展和发展前景 . 1 料钟炉顶设备的优越性 . 2 炉炉顶工作原理和操作 . 3 料钟高炉炉顶的组成 . 3 料钟高炉炉顶的布料过程 . 3 料钟高炉炉顶的研究意义及发展方向 . 6 炉炉顶密封阀与节流阀的概述 . 6 封阀结构特征和用途 . 6 节流阀与下密封阀作用 . 7 课题设计的主要内容 . 8 2 总体方案设计 . 9 炉的主要结构和作用 . 9 炉主要设备的设计特点 . 10 料器 . 10 罐 . 11 流调节阀 . 11 密封阀 . 12 料钟炉顶在技术上的优、缺点 . 12 体方案的确定 . 15 节流阀运动方案的确定 . 15 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 节流阀传动方案的确定 . 15 密封阀运动方案的确定 . 15 密封阀传动方案的确定 . 15 密封阀的性能 . 15 料钟炉顶特点 . 16 3 下节流阀的设计计算 . 17 节流阀驱动行程的计算 . 17 的校核 . 18 确校核轴的疲劳强度 . 21 的选择和校核 . 24 择键联接的类 型和尺寸 . 24 核键联接的强度 . 24 键的校核 . 24 筒电机的选择 . 26 4 下密封阀的设计计算 . 27 密封阀中液压缸的设计选取 . 27 密轴的强度校核 . 29 键校核 . 32 5 润滑方法的选择 . 33 滑 . 33 速器的润滑 . 33 密封阀润滑方式选择 . 34 节流阀润滑方式选择 . 34 6 设备可靠性与经济性分析 . 35 备的可靠性 . 35 备的经济可行性分析 . 35 结 束 语 . 36 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 V 页 致 谢 . 38 参考文献 . 39 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页 1 绪论 题 的背景和 目的 题背景 在国民经济快速发展的拉动下，中国钢铁工业进入快速发展阶段，这也带动了高炉炼铁的快速发展。伴随着中国生铁产 量的高速增长，中国 高炉炼铁技术 水平也取得了一定进展。南京博物院 1959 年 6 月在徐州利国驿峒山北 400 米处微山湖的南岸，清理汉代炼铁炉的遗迹。 1970 年 8 月，九四二四厂 (后易名为上海梅山冶金公司 )一座 1060 立方米高炉 出铁。翌年 5月 18日第二座同容积高炉建成投产。 1976年 6 11月，南钢一号高炉 (300 立方米 )大修期间对槽下上料设备彻底改造 取消小行车 、称量车，代之以链板机、皮带机、电动翻板、电子秤称量斗 ， 实现上料系统远距离集中控制操作。 1985、1986年，上海梅山冶金公司两座高炉进行大修改造。二号高 炉炉容扩大 到 1250立方米，成为江苏之最。大修后的热风炉为改进内燃型，采用集中送风，并有烟气预热回收系统。一号高炉用热管式换热器预热助燃空气，二号高炉用分离式 热管预热助燃空气和煤气。1987年全厂平均风温达到 1083 ，创历史水平 。 其中一号高炉年平均风温达到 1111 ，为国内最好水平。泥炮和堵渣机亦由电动改为液压 传动，堵口时推力增大，从而增加了可靠性。 目前，我国高炉炼铁也由原来的钟式炉顶逐渐被无料钟炉顶所代替 1。 题的目的 高炉炼铁一直是重要的炼铁工艺，也是技术进步和创新的重要领域。 近年来，随着高炉设备的水平不断提高，中型、小型高炉逐渐被大型、巨型高炉代替。这就要求高炉炼铁技术在高炉装备提高喷煤比、延长高炉寿命、提高高炉原燃料质量、改进高炉操作等方面要有明显的进步。 中国高炉炼铁在高效、低耗、长寿、优化操作技术等方面取得了进步。但是，精料技术、喷吹煤粉、热风温度等方面是呈下降态势。近年来，大型高炉生产技术水平，取得了明显进步，宝钢、马钢、上钢一厂、鞍钢、首钢等企业大高炉利用系数和燃料比等指标已达到先进水平。今后要进一步改善原燃料质量和提高热风温度 2。 代高炉的发展 和发展前景 高炉大型化、现代化要求，促使世界各国对高炉炉顶装料布料装置进行了各种探讨 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页 和开发。早在 20世纪 70年代初期，先后由卢森堡、西德、苏联等国对炉顶 实现无料钟布料，作出了种种设想和尝试。无料钟炉顶与有料钟炉顶装料设备相比，具有布料灵活、重量轻、维修方便，而且密封性能好等特点，给高压炉顶提供了优秀的条件。因此在新建、改建的高炉上都选用了无料钟布料装 置 3。 随着高炉大型化和冶炼强度的提高 , 炉顶装料设备的性能也要求相应提高。设备结构的合理性、装备的选进性直接影响着高炉的产量和产品质量。现有高炉设备的结构及零部件有 些已不能满足这种要求 , 迫切需要改进。 目前世界上大型高炉炉顶装料设备形式多样 ,有并罐无料钟、串罐无料钟、三罐无料钟及双钟四阀型等 ,这几种形式的无料钟各有其特点 ,都能满足高炉正常生产要求。其中串罐无料钟占主导地位。目前新建或改扩建的大型高炉上 ,基本上采用串罐无料钟炉顶。随着高炉操作稳定及长寿 ,无料钟炉顶的布料控制优越性充分显露出来。 料钟炉顶设备的优越性 无料钟炉顶装置与以前的钟式炉顶或钟阀式加活动炉喉板的装料设备相比具有很大的优越性，一是布料灵活，有利于改善布料，提高煤气利用率；二是密封性好，有利于炉顶压力；三是维护方便，有利于提高高炉作业率。因此，自无料钟炉顶设备问世以来，迅速在各国高炉上推广应用，我国各大钢铁厂高炉也相继采用，先后由首钢、梅山、重钢、攀钢、唐钢、宝钢、鞍钢、武钢、马钢、等厂装备了无料钟炉顶装料装置。我国高炉设备，通过多年的引进、研制、开发，完全可用国内技术设计、制造。 无料钟高炉炉顶技术 从 70年代发展到现在已日益完善 ,目前世界上大型高炉炉顶装料设备形式多样 ,有并罐无料钟、串罐无料钟 型等 ,这几种 形式的无料钟各有其特点 ,都能满足高炉正常生产要求。其中串罐无料钟占主导地位。目前新建或改 扩建的大型高炉上 ,基本上采用串罐无料钟炉顶。随着高炉操作稳定及长寿 ,无料钟炉顶的布料控制优越性充分显露出来。 串罐顾名是思义是罐上下串通的，而且并罐是两个罐并列放置的形式。由于形式不同，串罐形式要少一套上、下密封阀和一个下料流阀、更重要的是串罐形式的冶炼工艺上，具有布料偏析小，称量正确的优点。正因为这样，对于现代高炉冶炼来说，实现正确下料控制的计算机功能易于实施，也是串罐无料钟炉顶，在世界各地纷纷采用的主要原因。我国宝钢二号高炉、一号高炉易地大修的高炉、鞍钢、马钢的大型高炉也先后引进一部 分卢森堡技术和装备。在 国内首批实现高度自动化的串罐式无料钟炉顶 4。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页 炉炉顶工作原理和操作 料钟高炉炉顶的组成 高炉无料钟炉顶主要 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。 为了能够交替地往两个料罐装料，受料漏斗做成可以移动的。每个密封罐的容积约为半批料（相当于料车上料时两车料）。在料罐的顶部和下部设有密封阀起炉顶密封作用。每个料罐独有均压设备。在下密封阀的上面设有料流调节闸门，可以控制原料流量。布料器的溜槽可以绕高炉中心线进行转动，溜槽的倾角可以调节。 完成高炉圆周布料 和径向布料，结构总图如图 示 5。 料钟高炉炉顶的 布料过程 开上密封阀料车上料一批料罐料满关上密阀均压煤气压力、开下密阀下料下料完成下密阀关排压阀开排空料罐煤气开上密封阀循环往复 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页 料斗布料器下密封阀下节流阀上密封阀上节流阀图 炉无料钟炉顶装料装置总图 无料钟炉顶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，形成一批料，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 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页 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 。 图 无料钟炉顶装料设备 工艺流程图 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 6 页 料钟高炉炉顶的研究意义及发展方向 今天的无料钟式炉顶，工艺日趋完善，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。然而无料钟炉顶也存在如下缺点：设备笨重、结构复杂、传动效率低。炉顶布料装置的通病是密封性能差，氮气消耗量大，生产成本高， 所以通 过对高炉炉顶 结构和性能的分析进行设计并进一步的对其进行改进，使其更加适应 当今大规模的生产 ，从而提高工作效率。 研究方向主要集中在继续提高炉顶设备使用率、合理利用资源、实现超高喷煤，进一步延长炉役寿命和环境保护等几个领域，进而不断提高高炉生产效率和设备使用率，降低能耗，有效保护环境，实现可持续发展 7 。 炉炉顶密封阀与节流阀的概述 随着高炉生产获得更大经济效益的同时，对其炉顶的装料设备的机械性能的要求也越来越严格，在均排压系统能正常工作的条件下，上下密封阀密封效果的好坏直接影响高炉高压操作工艺 。 封阀结构特征和用途 密封阀的 结构特征： 结构简单 :分为几个单独阀门 ， 每个阀门为独立液压油缸控制开关 ,阀门为旋 开阀 ,密封件、密封面不与料流接触 ; 体积 小、重量轻 :单个阀体 积小。安装、更换、维护方便 ,并且传动结构均在外部 ,便于检查、维修 ; 密封好、寿命长、顶压提高 ,整体阀门密封性能良好 ,工作压力为 150体寿命为一代炉龄。 密封阀的用途：是安装在料罐炉料进口处，下密封阀安装在料罐下料口处用来对料罐进行煤气密封，以保证高炉的带压操作。密封效果不好会引起煤气泄露，漏出的煤气不但会使维护炉顶人员中毒，而且夹带着大量炉料、粉尘的煤气对其他设备的接触面都产生强烈的磨损，煤气泄漏所造成的设备损坏是炉顶设备损坏的普遍现象，也是炉顶设备损坏的主要原因。炉顶设备造价很高，而且更换炉顶设备需要耗费大量人力物力 财力。因此，保证密封性就能保证了高炉的顺利生产。由于上、下密封阀长期在高温、大负荷以及粉尘、炉料、煤气的冲 刷腐蚀等恶劣工况下工作，因此要求上、下密封阀具有相当高的密封阀 8。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 7 页 节流阀与下密封阀作用 下 节流阀的阀板和滚筒用两个电机分别驱动的方法，控制合适的阀门开度，以达到控制料流的目的。该 节流 阀安装于高压储料罐的排料口之下，它有一个外壳密封箱，上与高压储料罐相连，下与下密封阀箱相接。其内部是一个滚筒给料机，该滚筒给料机包括一个扇形阀、滚筒、阀芯过料管，以及位于阀箱外面的扇形阀驱动装置和滚筒驱动 装置。通过调整扇形阀的开度和滚筒的转速，达到控制高压储料罐的排料速度以调节料流的目的。 节流阀具有以下特点： 1、构造较简单，便于制造和维修，成本低。 2、调节精度不高，不能作调节使用 。 3、密封面易冲蚀，不能作切断介质用。 4、密封性好较差。 如图 密封阀是靠 2个液压缸来完成阀的开闭动作。阀的开启和关闭均由 2个动作来完成 ,即阀的倾动和旋转。阀的倾动是由倾动液压缸动作完成的它使阀板从阀座上脱开 ,以避免阀板密封面在转动时产生滑动摩擦。阀的旋转是由旋转液压缸动作完成的 ,它使阀板绕空心转臂旋转一定的角度 ,以避 免阀板被料流冲刷。 如图 节流阀 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 8 页 图 密封阀 课题设计的主要内容 本毕业设计课题名称为：高炉无料钟炉顶下密封阀和下节流阀设计，基于这一课题，首先详尽了解高炉无料钟的炉顶设计，通过结构和性能的分析进一步完成本次课题，为满足现在高炉 炼铁的大规模生产，并能满足降低成本，提高效率和效益。本次课题设计的主要内容大致如下： 1. 大量收集与本课题相关的国内外资料，整理资料内容，分析各种高炉炉顶的结构设计方案，比较炉顶装料设备的优缺点。并了解高炉炉顶的装料设备在国内外的应用情况及发展动态，掌握密封阀和节流阀的类型、特点、应用范围，工作原理、传动方式和结构特点。 2. 针对炉顶装置的现存情况，对无料钟炉顶装置进行分析，设计高炉无料钟炉顶下节流阀和下密封阀。目的延长设备的使用寿命，降低生产成本，提高工作效率，减小环境污染，增加效益。 3. 拟定下节流阀和下密封阀的设 计方案并进行优化设计，选择最佳的设计方案，对下节流阀的电机和下密封阀的液压缸进行设计选择，并对其进行校核，确定 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 9 页 所选择的电机和液压缸满足所需要求。 4. 对下节流阀和下密封阀的零、部件进行设计计算。并对其中重要的零、部件进行校核计算。确保下节流阀和下密封阀在工作中安全、可靠。 5. 对所设计的下节流阀和下密封阀进行经济性分析 910。 2 总体方案设计 炉的主要结构和作用 高炉用于冶炼液态铁水的主要设备。其横断面为圆形的炼铁竖炉，用钢板作炉壳，里面砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、 炉缸五部分。护喉之上设置装料设备；炉缸上部沿圆周均匀设风口，热风通过热风围管、支管和弯头、直吹管，由风口鼓入炉内；风口平面之下有出渣口和出铁口。近代巨型高炉由于渣量少，不设出渣口。 高炉的主要组成部分 : 高炉炉壳：现代化高炉广泛使用焊接的钢板炉壳，只有极少数最小的土高炉才用钢箍加固的砖壳。炉壳的作用是固定冷却设备，保证高炉砌体牢固，密封炉体，有的还承受炉顶载荷。 炉喉：高炉本体的最上部分，呈圆筒形。炉喉既是炉料的加入口，也是煤气的导出口。它对炉料和煤气的上部分布起控制和调节作用。炉喉直径应和炉缸直径、炉 腰直径及大钟直径比例适当。 炉身：高炉铁矿石间接还原的主要区域，呈圆锥台简称圆台形，由上向下逐渐扩大，用以使炉料在遇热发生体积膨胀后不致形成料拱，并减小炉料下降阻找力。 炉腰：高炉直径最大的部位。它使炉身和炉腹得以合理过渡。由于在炉腰部位有炉渣形成，并且粘稠的初成渣会使炉料透气性恶化，为减小煤气流的阻力，在渣量大时可适当扩大炉腰直径。 炉腹：高炉熔化和造渣的主要区段，呈倒锥台形。为适应炉料熔化后体积收缩的特点，其直径自上而下逐渐缩小，形成一定的炉腹角。 炉缸：高炉燃料燃烧、渣铁反应和贮存及排放区域，呈圆筒形 。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 10 页 炉底：高炉炉底砌体不仅要承受炉料、渣液及铁水的静压力，而且受到 14004600的高温、机械和化学侵蚀、其侵蚀程度决定着高炉的一代寿命。 炉基：它的作用是将所集中承担的重量按照地层承载能力均匀地传给地层，因而其形状都是向下扩大的。高炉和炉基的总重量常为高炉容积的 10 18倍（吨）。 炉衬：高炉炉衬组成高炉的工作空间，并起到减少高炉热损失、保护炉壳和其它金属结构免受热应力和化学侵蚀的作用。炉衬是用能够抵抗高温作用的耐火材料砌筑而成的。 炉喉护板：炉喉在炉料频繁撞击和高温的煤气流冲刷下，工作条件十分恶劣，维护其圆筒形状不 被破坏是高炉上部调节的先决条件。为此，在炉喉设置保护板（钢砖） 11。 炉主要设备的设计特点 料器 布料器主要由气密箱、布料溜槽、传动装置等组成。布料装置是整个炉顶装料设备的核心，其运动分为溜槽的轴向旋转与径向倾动，二者既可以单独实现，又可以同时实现即为螺旋运动。 布料器的旋转漏斗由内外漏斗组成。外漏斗由铸钢 成，下部圆筒部分也可用厚钢板卷成悍成。圆筒外表面需光滑加工，以减少填料密封的摩擦阻力和保证较好的密封效果。内漏斗由上下两部分组成。上部是焊接件，其内表 面用锰钢板保护 。 布料器的转速公式 为了圆周均匀布料，布料器溜槽要有一定的转速。该转速由主电机 递，与副电机无关。设溜槽的转速为 834121 设计时，布料器的转速 后选择足够功率的交流或直流电动机，再根据上述公式分配速 比 12。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 11 页 罐 料罐，其作用是接受和贮存炉料。 随着无料钟炉顶的广泛使用和不断改进，不仅设备结构有了很大变化，并且在总体布置上也出现了多种型式，概括起来大致可分为并罐式、串罐式和串并罐式三种。 并罐式无料钟炉顶是由两个并列的料罐布置在高炉中心线两侧，料批由带式上料机输送到炉顶，经过移动小车装入料罐。 串罐式无料钟炉顶是由布置在高炉中心线上的旋转料罐和其下的密封料罐串联形成。缺点是密封阀操纵机构的尺寸过于庞大。 串并罐式无料钟炉顶是由至少两个并列的受料罐和相应数量的上波纹管、上节流阀和上 密封阀 与一个中心料罐串联形成上、下两层贮料罐，组织料批进行装料 13。 流调节阀 料流调节阀 是无料钟炉顶中控制单位时间内料流量的关键设备，它与布料器溜槽进行合理配合达到各种布料的要求。 该 料流调节阀 安装于高压储料罐的排料口之下， 下密封阀之上，它有一个外壳密封箱，上与高压储料罐相连，下与下密封阀箱相接。其内部是一个滚筒给料机，该滚筒给料机包括一个扇形阀、滚筒、阀芯过料管，以及位于阀箱外面的扇形阀驱动装置和滚筒驱动装置。通过调整扇形阀的开度和滚筒的转速，达到控制高压储料罐的排料速度以调节料流的目的。料流调 节阀（简称节流阀）的阀板和滚筒用两个电机分别驱动的方 法， 控制合适的阀门开度，以达到控制料流的目的。 如图 图 下料流调节阀结构图 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 12 页 密封阀 下密封阀安装于下阀箱内下料闸下面，它与上密封阀、均压阀及均压放散阀、料流调节阀共同配合完成炉内下料和保证高炉装料装置的高压密封，是保证炉顶高压的关键设备之一，它必须具有良好的高压密封性能，实现炉顶高压操作。溜槽布料器的上、下密封阀直径很小，又嵌有弹性良好的橡胶密封圈，密封性能良好，能承受高压操作。下密封阀上部 有一个节 流阀承受罐内炉料重量，密封阀只管密封，不与炉料接触，因此阀体寿命长，密封有保证。因此无钟布料在国内外得到了广泛的应用。上密封阀与下密封阀的工作原理基本上是相同的 ,均是靠 2 个液压缸来完成阀的开闭动作。阀的开启和关闭均由 2 个动作来完成 ,即阀的倾动和旋转。阀的倾动是由倾动液压缸动作完成的 ,它使阀板从阀座上脱开 ,以避免阀板密封面在转动时产生滑动摩擦。阀的旋转是由旋转液压缸动作完成的 ,它使阀板绕空心转臂旋转一定的角度 ,以避免阀板被料流冲刷。阀的关闭动作与阀的开启动作相反进行。液压缸的行程终点均设 有接近开关 ,与其他相关设备进行自动联锁操作 14。 如图 、 下 法兰组件 2、 下 密封阀座 3、阀板组件 4、曲柄 图 封阀结构图 料钟炉顶在技术上的优、缺点 无钟炉顶自从 70 年代初出现以来 , 实践证明有以下优点 ： 1 布料灵活 ； 2 密封可靠 , 有利于提高炉顶压力 ； 3 结构先进 , 设备采用积木式和小型化 , 规格系列化 , 具有一定的互换性 , 维修更换方便 ； 4 寿命长 , 自动化程度高。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 13 页 这些优点在大高炉上得到了充分的体现 , 使无料钟炉顶在 1000m 以上高炉上得到了迅速推 广。无料钟炉顶按料罐的布置方式可分为并罐和串罐两种 , 其结构如图 罐无钟炉顶示意图 并罐和串罐无料钟炉顶从膨胀节以下部位是相同的 , 水冷传动箱均采用水冷气封 , 设独立的闭路循环水冷系统。并罐无钟比串罐无钟炉顶设备多了一个料罐 , 并要多设一套均压放散系统 , 因此其上料作业率要高于串罐无钟炉顶 ,休风率低于串罐无钟炉顶 15。 辽宁科技大学本科生毕业设计 第 14 页 图 罐无钟炉顶示意图 无料钟炉顶在大高炉上占绝对优势 , 国内并罐与串罐并存 , 并罐在布料上存在不可避免的偏析问题 , 出现“蛇形”现象 , 特别 是特大型高炉使炉料在高炉圆周方向上分布不均匀 , 产生偏析 , 因而影响煤气流的合理分布 ,并且“蛇形”现象对中心喉管磨损严重 , 目前 , 在并罐无料钟炉顶上安装了对中装置后 , 虽然对布料效果有所改善 , 但仍然还存在着一定的问题。 25最近有研究表明 , 并罐无料钟的布料偏析和“蛇形”布料 , 造成小粒度料先行 , 大粒度料后行 , 布料中将小粒度布在靠炉壁一侧 , 大粒度料布在中心 , 发展了中心气流 , 抑制边缘气流 , 一方面保护了炉壁 , 提高了高炉的寿命 , 另一方面有利于高炉顺行。但串罐无料钟炉顶由于料罐中设有插入件 , 出现了大料先行 , 小料后行的现象 , 发展了边缘气流 , 抑制中心气流 , 不利于高炉顺行和长寿。以料车上料为例 , 无
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本文标题：高炉无料钟炉顶下密封阀和下节流阀的设计【优秀机械设备全套课程毕业设计含7张CAD图纸+带外文翻译+44页加正文16700字】
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