矿热炉出铁口堵口机设计开题报告

题目：某矿热炉堵口机设计1. 毕业设计（论文）综述1.1研究背景高炉和矿热炉炼铁工序是钢铁企业的基础，矿热炉炉容的大小决定着钢铁企业的规模与装备水平，特别大型化矿热炉对设备的制造工艺及技术提出更高要求，矿热炉装备水平的高低密切影响着设备维修费用及工艺消耗件成本的多少。矿热炉堵铁口机是高炉炉前的关键设备之一，其运行效果的好坏直接影响到高炉的生产效率和生产安全。本文的研究内容结合我国钢铁行业的发展要求，针对炼铁厂堵铁口机装备存在的问题，旨在突破目前我国矿热炉开铁口领域存在的技术瓶颈，提高生产效率，降低生产成本，推动相关行业的发展。高炉泥炮又名液压泥炮，属于冶炼行业必备的炉前设备，其作用是能够迅速准确堵塞放铁后的出铁口，使高炉快速进入下一循环的作业。在生产实践中研制出的各种类型的堵铁口机，俗称泥炮。根据其动力类型分为汽动泥炮电动泥炮、液压泥炮。由于汽动泥炮的推力受一定条件的限制不能继续加大推泥能力，因此在实践中已被淘汰。目前在生产上多采用电动泥炮及液压泥炮。高炉泥炮属于冶炼行业必备的炉前设备,其作用是能够迅速准确堵塞放铁后的出铁口,使高炉快速进入下一循环的作业,较之机械泥炮,液压泥炮具有重量轻、结构简单、运行平稳、性能稳定可靠、效率高、操作方便、价格低廉等特点,是目前大中小型炼铁厂家较理想的炉前设备。液压泥炮由转炮机构、压炮机构、打泥机构、液压站、操作台等部分组成,按泥缸容积分为0.05、0.06、0.08、0.13、0.163、0.26等多种规格型号,分别适合配备于不同容积的高炉。液压泥炮具体配套参数如下:泥炮规格(立方米)0.05,0.06,0.08,0.13,0.163,0.26分别适合于与:60120,100150,150250,250380,380460,460以上立方米的高炉配套。1.2研究意义通常,在高炉前会配备液压泥炮和液压开口机,分别用来完成冶炼出铁时堵铁口和打开铁口的作业。在完成堵铁口作业后,有时会出现液压泥炮回转系统的手动换向阀失灵,液压泥炮不能及时退回,导致烧炮,进而高炉休风的事故,需要更换液压泥炮及5h左右维修来恢复高炉生产。这对液压泥炮结构改造提出了要求。分析认为,可以将液压泥炮的旋转回路与开口机的钻削回路之间安装一旁通回路,通过开口机的钻削回路来实现液压泥炮的退回。细化为:机械上,在液压泥炮旋转回路的无杆腔与开口机钻削马达的逆旋油路之间也用16mm3mm的无缝管进行对接,焊接时采用氩弧焊。在两个管路中间分别安装一个16mm的高压截止阀来控制油路的开、闭。高炉正常时,这两个截止阀是关闭的。当手动换向阀出现故障时,快速关闭开口机的钻削回路的两个截止阀,打开两个旁通截止阀,启动开口机油泵,实现液压泥炮退回。当更换好手动换向阀后,关闭旁通截止阀,打开开口机的钻削油路截止阀,重新利用液压泥炮系统进行堵铁口作业。以上改造操作在国内安钢炼铁厂两座2000级高炉上得到应用,从专业人员的反馈看,改造后,烧坏炮身的事故不再发生,且维修工和操作工的劳动量大大降低,效果很好。1.3国内外相关研究现状 国外主流矿热炉和现代化矿热炉大多都使用结构小、推力大、工作稳定的液压泥炮。我国近代矿热炉也普遍采用液压泥炮，提高了利用系数。液压泥炮并因为其机构简单、紧凑，活塞推力大，工作稳定可靠而得到迅速推广应用。液压泥炮虽然解决了电动泥炮存在的一些问题，但仍存在泥炮高度大和回转机构的油缸易磨损等问题。液压泥炮在国外也得到了迅速的发展，在许多国家的大型矿热炉上均使用了液压泥炮。目前比较有代表性的液压泥炮有MHG型、IHI型和PW型。IHI型液压泥炮是由日本石川岛播磨公司设计制造的。该泥炮由打泥机构、压紧机构、回转机构、锁紧机构和液压装置等组成。我国首钢2号矿热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。MHG型液压泥炮是由日本三菱重工公司设计制造的。其由打泥机构、压紧机构、回转机构、锁紧机构和液压装置组成。我国宝钢1号矿热炉使用了这种液压泥炮。PW型液压泥炮是由卢森堡PW公司设计的，用于欧洲的一些矿热炉上。泥炮由打泥机构和回转机构组成，它没有专门的压炮机构和锁紧装置，依靠回转机构使炮嘴压紧在出铁口的泥套上。为了使炮身在转向和压紧出铁口时有一定的倾斜度，泥炮回转机构的支柱是倾斜的，当炮身绕倾斜支柱回转时，炮身边回转，边倾斜向出铁口。当炮嘴接近出铁口时，炮嘴在水平面内做近似直线运动。这种泥炮回转机构的特点是不用油马达，而是采用活塞油缸。油缸通过一组杆机构带动旋转臂架回转，打泥时，另由蓄压器向回转机构的液压缸补压，使炮嘴压紧在出铁口上。随着矿热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，液压泥炮将会得到更广泛的使用，从而取代电动泥炮，成为将来泥炮机构中的主宰。按照驱动方式的不同泥炮可分为气动式、电动式和液压式。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。目前我国矿热炉上广泛使用电动泥炮，由于矿热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，能适应矿热炉高压操作；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。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。2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施2.1主要内容本次毕业设计主要阐述了基于矿热炉泥炮液压控制系统设计，简述了泥炮的工艺，液压系统原理，以及泥炮液压系统的工艺流程和控制系统从启动系统到停止系统的自动控制过程。本次设计包含：课题本身的背景、由来、意义、主要工艺类型、国内外矿热炉泥炮液压技术的发展现状以及对未来发展的展望；主要进行了矿热炉出铁口堵口机的设计，包括堵口机的堵口机构、连杆、悬挂机构、回转机构等方面的内容。2.2研究方案按照驱动方式的不同泥炮可分为气动式、电动式和液压式。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。目前我国矿热炉上广泛使用电动泥炮，由于矿热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，能适应矿热炉高压操作；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。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。矿热炉出铁口堵口机的结构方案一如图2.1所示:打泥机构1、吊挂机构2、调整杆3、回转机构4、管道系统5组成图2.1 矿热炉出铁口堵口机的结构组成矿热炉出铁口堵口机的结构方案二如图2.2所示堵口机构1、悬挂机构2、连杆3、回转机构4组成图2.2 矿热炉出铁口堵口机的结构组成方案一结构复杂，回转机构设计不够合理，连杆受力较大，存在安全隐患；方案二采用连杆结构，回转半径大，适用于多种场地。本次设计最终确定方案二为最终结构方案。本次毕业设计矿热炉堵口机设计,其设计方案为： （1） 主要设计参数的设计： a. 泥缸有效容积 b. 堵泥单位压力 c. 泥缸内径 d. 打泥活塞总推力 e. 炮嘴出口直径 f. 炮嘴吐泥速度 g. 炮嘴打泥时移动行程 h. 最大压炮力 i. 炮身倾角 j. 回转角度 k. 回转时间 （2） 结构特点的分析： 该泥炮主要由回转机构、打泥机构和底座三部分组成。泥炮的回转、打泥机构分别由两个油缸驱动。采用全液压驱动和斜底座，不但能使泥炮自身体积矮小、紧凑，而且操作平稳可靠。打泥机构推力大，效率高，可适应高压操作。回转扫啪速度快，压炮力稳定。 由于采用了特殊的连杆机构，泥炮的回转机构可使炮嘴在进出铁口的一段距离内基本保持直线运动。在退回停放位置时，其回转角度很大，超过160“时无转动死点。 另外，回转机构具有压炮能力，从而省去了单独的压炮、锁炮机构，不必在炉壳上再设描钩套。 打泥机构的炮身与摇臂之间采用空间铰接形式。借助于尾部的垂直调节装置及控制杆，可以在上、下、左、右各个方向对炮嘴进行微调。 （3） 设计计算： a. 炮泥推力计算 b. 炮口轨迹计算 c. 驱动油缸的工作原理及推力计算3.本课题研究的重点及难点，前期已开展工作本课题研究的重点及难点在于矿热炉出铁口堵口机的设计，包括堵口机的堵口机构、连杆、悬挂机构、回转机构等方面的内容。故本次课题研究的重点在矿热炉炼铁时要定期出铁，完成出铁后要将矿热炉铁口堵住，液压泥炮是铁口封堵的专用设备。但液压泥炮主要是由泥炮本体机构、液压系统和电控装置三部分组成，其中液压系统作为控制心脏, 直接影响着泥炮的性能和动作的可靠性，因此出铁口堵口机的设计有关重要。 泥炮液压系统设计中常存在的问题:泥炮回转速度对泥炮本身和铁口的寿命均有影响，如何实现其快速稳定的运动是以往设计中常存在的问题。而由于炉顶压力的提高，大、中型高炉主要采用无水炮泥堵铁口，这就使打泥机构作用在旋转机构上的反作用力加大，使打泥中泥炮易出现退炮现象。此外，泥柄子和油缸活塞寿命短也是经常存在的问题。前期从中国知网查阅各类资料对矿热炉出铁口堵口机有了初步的认知和了解，并且加强对机械制图和AUTO-CAD的训练，即便后期制图的顺利进行。4.完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写）第1-3周 ：熟悉任务书，查询和阅读相关资料，方案论证，制定总体方案，写出开题报告，开题报告答辩，地点：校内； 第4-7周 ： 方案论证，深化方案具体实施步骤；地点：校内； 第8-11周 ：矿热炉堵口机的具体方案设计，图纸准备，准备中期答辩；地点：校内； 第12-13周 ： 完善设计，书写毕业设计论文,地点：校内； 第14-15周 ： 修改、完善毕业设计论文并打印；准备答辩,地点：校内。 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 6 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日参考文献1 马爱琴，王爱国.高炉泥炮工艺及自动控制系统J.2004，（03）:9-11.2 金艳娟.高炉泥炮技术.冶金工业出版社J.2005，（03）:34-39.3 温大威.高炉泥炮技术现状及发展J.2003，（03）:2-6.4 章兆舟.我国高炉泥炮技术的发展和应用J.2002，（04）:14-17.5 高俊. 3200m3高炉泥炮液压系统设计J. 冶金设备, 2009,(05):77-79. 6 姚桐，常俊杰.PLC在高炉喷吹煤粉控制系统中的应用J.2004，（07）:42-44.7 李文霞，路海风.PLC控制系统在喷煤工程中的设计与应用J.2005，（10）:29-33.8 尹建威，祁海龙.工业以太网和PLC在高炉泥炮系统中的应用J.2004，（06）:98-101.9 侯虹江，李彬.基于现场总线的高炉泥炮控制系统设计J.2008，（02）:39-41.10 朱亚平.西门子S7-300可编程序控制器使用经验点滴J.2002 ,(01) :44-51.11 刘建文.PLC自动控制系统在高炉泥炮中的应用J.2003,(02):24-30.12 刘雪梅，毕长泉.TSX 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