1200m3无料钟布料器结构设计第1章绪论1.1高炉无钟炉顶布料器1.1.1高炉炼铁在国民经济中占据重要地位钢铁是国民经济、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化。据总部位于布鲁塞尔的国际钢铁协会公布：2008年中国生铁产量5.02亿吨，占全球产量的37.8％，我国自1996年成为世界第一产铁大国后，一直都保持较快的增长率。高炉生产是目前获得大量生铁的主要手段。目前高炉生产的生铁占世界生铁产量的95%左右[1]，在炼铁生产中占统治地位。1.1.2高炉炉顶的发展历程炉顶装料设备是用来装料入炉并使炉料在炉内合理分布，同时要起炉顶密封作用的设备。现代大型高炉每天要把上万吨的炉料装入炉内，设备的起制动频繁，受载大，机械零件表面不断受到炉料的冲击和磨损，此外装料设备长期处于高温、高压的状态，工作环境繁重而且恶劣，这使得炉顶装料设备寿命显著缩短。因此，炉顶装料设备应该满足下列要求[2]：(1)能够满足炉喉的合理布料，并能按生产需要进行上部调剂；(2)保证炉顶的可靠密封，使高压操作能够顺利进行；(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，能实现自动化操作。布料器作为高炉炉顶装料设备的一个重要的组成部分，直接关系到高炉能否正常生产，它的研制和开发一直受到世界的关注。随着技术不断进步，布料器的形式也在发生重大的改变，由敞开式炉顶、钟式炉顶布料器逐渐向无钟式炉顶布料器发展。20世纪70年代，在高炉炼铁行业，卢森堡PAULWURTH公司（即PW公司）首先推出了无料钟炉顶布料器，并获得专利。该布料器与钟式炉顶布料器相比，具有布料工艺性能好、结构紧凑、操作稳定、维修简便等特点，为采用现代炼铁工艺，提高炉顶压力，改善炉料结构，减少维修成本创造了条件，在技术上是一次大的飞跃。图1-1PW布料器三十多年来，高炉无料钟炉顶在世界各国得到了迅速推广，目前世界上300m3至4000m3各种高炉的新建和改造性大修上，均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[3]。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。但是随着无钟炉顶布料器的广泛应用，其缺点也日益暴露出来：(1)设备重量大、结构和传动系统复杂(见图1-2)、传动效率低，布料器故障停机率高；图1-2PW布料器传动系统(2)无钟炉顶布料装置的通病是密封性能不够理想，氮气消耗量大，生产成本高，能源浪费大。(3)布料器内部依靠氮气冷却，箱体内的有些部件或某些部位得不到充分的冷却，零件长时间处于高温下工作，容易损坏，设备更换频繁。(4)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。1.1.3新型无钟炉顶布料器的研制自从PW无料钟炉顶布料器诞生以来，人们就没有停止对布料器及布料理论的研究，用以满足冶炼技术更新换代的需要，促进企业改革发展、提高经济效益。在PW式无钟布料器的基础上，国内外各钢铁公司及炼铁设备制造厂家竞相研究新型无钟炉顶布料器，克服现有布料器的缺点，使得高炉设备水平不断提高。下面介绍几种新型的无钟布料器:(1)万向节无钟炉顶布料器西门子奥钢联(SiemensVAI)于2006年研究出一种最新的万向节无钟炉顶布料器[4](见图1-3)。它具备与PW无料钟炉顶布料器相同的功能，即旋转和倾动。但是其驱动机构和执行机构不再采用齿轮、行星轮、差动减速器、蜗轮蜗杆等机构，完全由液压驱动机构和曲柄连杆机构实现，而其溜槽则通过环形万向节悬吊。当用单个液压缸进行驱动时，可以实现溜槽的倾动，当用两个液压缸进行驱动时，其合成运动则能实现溜槽的旋转运动。这种布料器的传动机构都布置在箱体之外，故不会受炉内高温高压气体的作用，也优化了传动部件的工作条件。该布料器另外一些重大的改进是改变了溜槽的结够，并且延长了溜槽的寿命，采用封闭的水冷系统等等。其优点也很明显。虽然该布料器采用计算机自动控制系统，但是由于利用万向节悬挂溜槽，而万向节传动的运动规律本身就很复杂，可以肯定的是，该布料器溜槽运动的数学模型非常复杂，必导致对溜槽运动的控制变...
