基于减轻振动的转炉捅风眼机优化改造.doc

基于减轻振动的转炉捅风眼机优化改造苏振 （铜业公司精炼车间）摘要：捅风眼机是转炉吹炼工序的重要设备，铜业公司精炼车间转炉捅风眼机由于设计目标与实际使用情况存在较大出入，导致机体捅打振动很大，故障频发。经过理论分析，减轻滑座重量，设计改造缓冲气缸，从根本上减轻振动引起的故障，可以在满足生产需求的前提下，降低劳动强度，提高生产效率。关键词：捅风眼机 滑座重量 缸体缓冲。一、前言捅风眼机是铜冶炼转炉的关键设备之一，是保证吹炼工艺过程顺利进行必不可少的辅助设备。转炉吹炼时，进入转炉内的空气参与冰铜的反应，冰铜中会有金属铜析出，部分金属铜会粘结在直风管管壁及出口，甚至堵塞管口，影响转炉的吹炼1。所以必须清理供风通道，为了降低劳动强度，我车间引进了江西华正新技术有限公司设计制造的HZPM160-1300-4-C型机械捅风眼机。我车间有3台150T转炉，设计风眼54个，直径50mm,风眼间距152mm,每台转炉配备一台捅风眼机，型号HZPM160-1300-4-C，该捅风眼机主要参数如下2：1） 气源压力： 5.57kg/cm2;2） 电动机： 2.2Kw,380V,50Hz,H级绝缘；3） 气缸直径： 160mm;4） 气缸行程： 1300mm;5） 冲程时间： 1.5S；6） 回程时间： 2S；7） 捅打力量： 25000N；8） 行走速度： 390mm/s;该捅风眼机设计同时捅打4钎杆，滑座重量206kg，缸筒与缸盖采用拉杆连接式，但在实际使用中，由于空压风气源压力等限制，一般捅打1根钎杆，造成滑座重量设计过剩，惯性太大，加之缸体缓冲效果不明显，振动很大，导致捅风眼机气缸地脚螺栓和拉杆振断，引发设备故障。为了解决上述问题，需要对捅风眼机进行优化改造。二、捅风眼机改造捅风眼机是一种较为成熟的机械设备，在国内，很多单位已经熟练使用，因此，捅风眼机在设计上不会存在很大缺陷，所以，本文只针对我车间捅风眼机实际存在的问题提出改造方案。2014年5月8日我车间成立考察小组赴金川公司考察，我跟随考察小组对转炉捅风眼机进行实地考察。通过考察，我发现其捅风眼机运行平稳故障率低，金川公司捅风眼机运行平稳大致归因于以下2个方面：1、气缸缸体设计自带缓冲金川公司捅风眼机，图1。图1.金川公司捅风眼机其前后缸盖设计比较长，自带很好的缓冲效果，缸盖端面到进、回气口之间的空腔气室在压缩空气的过程中起到缓回减振的作用，振动减少可以有效地降低设备故障率。2、滑座体积小、重量轻，捅打惯性小金川公司捅风眼机滑座设计只捅打一根钎杆，故滑座体积小，重量轻，滑块基本上只起到结构固定作用，如图2。捅打依靠气缸自身压力，减压阀压力约为0.35-0.4Mpa,操作人员发出捅打信号，压缩空气推动活塞带动滑座捅打，回程活塞杆拖动滑座完成，由于滑座体积小重量轻，捅打惯性和回程惯性都比较小，对整个机架的振动也小，滑座回程所需拉力小，活塞备帽负荷低，对活塞杆丝扣磨损就比较小。此外，滑座上设有润滑油盒，能即时对导向杆进行润滑，提高整个设备的运作能力。图2.金川公司捅风眼机滑座（一）滑座改造我车间转炉捅风眼机滑座设计捅打4钎杆，总重206kg,惯性很大，捅打1根钎杆时，滑座对前后撞击很明显，前缓冲弹簧容易失效。滑座与气缸活塞杆使用螺纹圆螺母连接，对平行度要求较高，过大的振动，经常导致气缸地脚螺栓断裂、导向杆基座开焊，重新焊接处理，基座受热变形或底面不平整，都会引起较大的平行度误差，使导向杆与滑座铜套轴孔配合间隙减小，滑座内嵌铜套上摩擦力很大，滑座不能在导向杆上顺利滑行，活塞杆容易变形，整个机体磨损较大。2014年5月中旬，我车间对3#转炉捅风眼机测试安装改造后的滑座。改后滑座重量102kg，设计同时捅打2钎杆，自安装至现在，3#捅风眼机未更换过气缸，故障率降低了很多。实践表明，滑座重量减轻，惯性减小，可以很大程度上减轻振动，降低捅风眼机的故障率。停检结束后，可以准备着手对其它两台捅风眼机改造，滑座可以只设计一个钎座，其它部位只起到结构作用，在保证结构强度的前提下，最大化的减轻滑座重量。（二）缸体缓冲改造我车间捅风眼机缸筒与缸盖的连接采用拉杆式连接，拉杆规格M18*1600mm，结构的通用性大，容易加工和装拆，外形尺寸较大，且较重。缸筒内径160mm，外径180mm，缸筒长1370mm，缸盖厚65mm。缸体设计采用圆柱形环隙式缓冲装置，图3.图3. 圆柱形环隙式缓冲当活塞杆尾部进入与其配合的缸盖内孔时，活塞尾部的气体只能通过间隙排出，产生缓冲压力，从而实现减速缓冲。这种缓冲在缓冲过程中，由于其节流面积不变，故缓冲开始时产生的缓冲制动力很大，但很快就减低了，其缓冲效果较差。我车间捅风眼机活塞杆拖动滑座回程的过程中，惯性很大，缓冲基本上靠回气路的行程开关旁路缓冲，缸体缓冲效果很差，振动明显，需要进行改造。综合分析气缸缓冲回路的设计，我觉得圆锥形环隙式缓冲装置比较适合我车间捅风眼机气缸缓冲。圆锥形环隙式缓冲装置如图4.图4. 圆锥形环隙式缓冲由于缓冲柱塞为圆锥形，随意缓冲间隙随位移量而改变，即气体节流面积随缓冲行程的增大而缩小，使缓冲制动较为均匀，缓冲效果较好3。三、研究与展望此次改造方案只是立足于振动方向的优化，受个人水平限制，不足之处希望领导批评指正。基于减轻振动的优化改造对于转炉机械捅风眼机而言只是一个很小的方面。以后若有必要，可以对捅风眼机传动系统、电气控制系统和捅打定位等方面加以研究改造。此外，我车间捅风眼机在气体回路缓冲上做的比较科学合理，空压风在进入换向阀前分别通过分水滤气器、减压阀、油雾器，除水和除杂设施齐全，气体回路还设有行程开关连接的两位两通换向阀旁路缓冲。把缸体问题和滑座问题解决后，我相信我