本科生毕业设计实习调研报告

题 目：高炉无炉钟布料器 学生姓名：刘明彤

学 号：0964103917

专 业：机械设计制造及自动化系 班 级：机2009-9班

指导教师：闫洪波

目 录

引言 ................................................................ 1

文献综述 ............................................................ 2

技术方案介绍 ........................................................ 4

实习调研心得 ....................................................... 10

参考文献: .......................................................... 12

引言

注：开宗明义地交待清楚调查目的、意义、任务和方法。

为期三周的实习结束了，虽然以前也在包钢实习过，但这次我们参观了解的比较充分，还去了往届同学没去过的包钢薄板厂（冷轧厂，热轧厂）。在这次实习中我提供了一个理论与实际结合的机会，同时也认识社会锻炼自身能力，以及更的适应社会需要的机会。这段时间的实践，收获应该是很多，都得到较大的高。

这次实习还是以参观实习为主，我们在由管我们冶金方向的老师带队，先后参观了炼铁厂（烧结,四号高炉），炼钢厂，薄板厂，轨粱厂，高线；很遗憾由于时间和其他方面的原因，我们没能参观成无缝厂.

下面那我就参观的各厂写一些自己的感受和认识！

注：错误之处很多，是不是写完就没读过

今年这学期我开始了毕业的最后一个人任务——毕业设计。我的指导老师给我分配的毕业设计题目是关于“高炉布料器”的设计。为了更好的了解高炉布料器的作用、机械构造、工作状态以及发展现状，我开始了为期三周的实习调研工作。经我大量的查阅资料和网上查询，从中我了解到炼铁高炉装料布料设备性能的好坏直接影响到高炉冶炼产品的产量和质量。通过对现有国内外高炉装料布料设备 的深入学习，布料器是无钟炉顶设备的心脏部分，是实现溜槽旋转、倾动和既旋转又倾动的必需设备。

通过我在包钢的实习和认真观察研究高炉的结构及高炉布料器运作，使我了解到国内外无钟高炉原来基本上采用“PW 式行星差动传动布料器”，该设备有两套电机传动行星差动轮系，通过信号控制，实现炉顶的各种布料要求，但其制造、装配难度大、设备重量重、投资大。

在这次调研过程中使我更清晰的了解了布料器的工作现状及内部构造和作用，要想提高冶炼效率，就要对布料器进行改进和完善，也要赶超世界先进技术水平,在学习引进国外先进技术的同时,必须积极走自行开发研制创新的道路。通过生

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声实践,不断改进创新的五型布料器成为目前国内新建或改造大中型高炉较为理想的可供选用的新技术。

文献综述

（设备发展状况、周边设备简介）

近几年来,随着我国冶金工业的发展及对现代冶金设备的需要,我国先后设计出了一批具有独特结构的、先进的无料钟炉顶设备。

19xx年10 月,我国对包钢1号炉进行了大修,需要设计无料钟护顶设备。于是对首钢进行了考察，19xx年12 月建成的料钟炉顶设备,特别是无料钟炉顶的关键设备—布料器,经研究确认:国内外现有的无料钟炉顶行星差动双电机传动无料钟布料器,结构复杂,零件加工精度要求高,安装麻烦,传动系统太复杂,溜槽虽然很灵活,但自动控制很复杂,工艺操作不易掌握。目前国内外的经验表明,溜槽仍采用固定两个角度的环形布料,没有充分发挥灵活布料的作用,并且消耗量大。针对上述存在的问题，研究分析了国内外有关无料钟护顶设备资料,提出了把旋转和摆角两组传动分开设计的构思,经过艰苦努力,解决了许多具体结构设计问题,一个新颖的、在结构上具有独创性的BT型无料钟布料器设计诞生了。该布料器传动机构分开传动,结构简单,制造容易,溜槽既可单独摆动,单独旋转,又可进行复合运动。此外还改进了密封，降

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低了NZ耗量,增设了水冷屏风。

19xx年4月我国为包钢1 号高炉无料钟炉顶设计布料器时,又提出改为全液压传动的BT83一工新型布料器的结构。为验证这种全液压传动布料器运行的可靠性,我们先设计制造了一套1,2.5模型进行结构试验。在包钢机修总厂进行加工制造安装和冷热态试运转,累积运转10 小时以上。模型试验表明,这种布料器结构设计合理,运行平稳可靠,能实现溜槽的旋转和摆动同时动作的复合螺旋运动,可满足高炉布料器各种布料要求,对改善高炉冶炼有很大意义,同时模型试验也为进一步改进高炉设计提供了很好的经验。

19xx年3 月,第一台BG一I 型布料器在包钢1号高炉正式投入使用。这台布料器与国内外普遍采用的PW型无钟炉顶布料器相比较,具有完全不同的传动机构。国外Pw布料溜槽是以行星差动减速传动机构实现布料溜槽围绕高炉中心旋转(p角)和使溜槽绕吊挂轴上下摆动使溜槽与炉体中心线形成不同的夹角(a 角),在自动控制系统的控制下,由。角和尽角灵活的组合,构成单环、多环、螺旋、定点、扇形布料等方式,以满足高炉冶炼的需要。而BG一I 型布料器是采用一交叉滚柱(或球)轴承将一个旋转圆筒吊在顶盖上,圆筒与轴承外圈相连,轴承内圈与顶盖相连,圆筒下端用两根花键轴悬吊溜槽托架和溜槽,这样圆筒的旋转就使溜槽随之绕高炉中心线旋转,实现溜槽的旋转运动,达到沿圆周均匀布料的目的。溜槽的倾角a角运动是通过液压系统操纵与溜槽用花键轴相连的曲柄滑块机构实现的,该曲柄一端的滑块在一个带有水平旋转托辊并可在一个带有滚道的托圈内回转的浮动框架内滑动,当液压缸提升托圈时,通过托辊使浮动框架上下移动并可带动曲柄绕花键轴旋转,从而达到溜槽上下摆动的目的,实现a角的改变,通过控制系统对a角和日角进行控制,使其实现不同的组合,即可实现高炉生产工艺所需的各种布料方式,满足高炉布料需要。

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技术方案介绍

（列出尽可能多的技术方案）

包钢在高炉无料钟布料器使用过程中, 在购买首钢- Ⅱ型布料器和卢森堡P W 型布料器引进布料器技术的同时, 包钢立足自我, 不断吸收改进优化, 设计出了包钢布料器。包钢2 号高炉一直用料钟布料直到2004 年4 月高炉扩容改造才改为布料器,其他高炉从19 85 年一直到现在均用无料钟布料器,1 号、2 号、3 号、4 号高炉使用布料器及更新换代情况见表1。

为了进一步了解布料器的各种技术方案, 对BG - Ⅰ、B G - Ⅱ、P W 、BG - Ⅲ型布料器、马基式旋转布料器、快速旋转布料器、 空转螺旋布料器的进行了分析和比较如下:

1 BG - Ⅰ型布料器

19 85 年3 月, 第一台BG - Ⅰ型布料器在包钢1号高炉正式投入使用。B G - Ⅰ型布料器是采用一交叉滚柱( 或球) 轴承将一个旋转圆筒吊在顶盖上, 圆筒与轴承

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外圈相连, 轴承内圈与顶盖相连, 圆筒下端用两根花键轴悬吊溜槽随之绕高炉中心线旋转, 实现溜槽的旋转运动, 达到沿圆周均匀布料的目的。溜槽的倾角A角运动是通过液压系统操纵与溜槽用花键轴相连的曲柄滑块机构实现的, 通过控制系统对

A 角和B 角进行控制, 使其实现不同的组合, 即可实现高炉生产工艺所需的各种布料方式, 满足高炉布料需要。BG - Ⅰ型布料器初次在包钢使用, 即显示出其独到的优点, 受到有关方面的认可, 但是也还存在A角运动精度太低, 其显示误差大于1 度等缺陷, 这些缺陷的存在严重的制约了布料器的使用, 提高A 角控制精度成为布料器设计是否成败的关键环节。

2 BG - Ⅱ型布料器

19 88 年包钢3 号高炉大修, 在3 年多实践的基础上, 包钢炼铁厂有关技术人员对

B G - Ⅰ型布料器的结构和设计思想重新进行了分析, 并有了新的不同认识, 在设计思想上产生了新的重大突破, 并在此基础上对原有布料器的结构做出重大改动, 使布料器A 角传动的控制精度达到0 . 2°, 满足了生产工艺的要求, 同时对冷却系统、曲柄结构等做了根本性的改动, 完成了布料器的第二代设计改造, 即BG -Ⅱ型布料器。

BG - Ⅱ型布料器的主要特点: ? B G - Ⅱ型布料器机构设计合理、结构简单, 各主要传力与运动部分受力明确, 工作可靠, 运动阻力小, 驱动机构简单,整机使用寿命长, 设备重量轻, 制造调整安装方便。? BG - Ⅱ型布料器还具有良好的维修性。? BG -Ⅱ型布料器采用了开式水冷系统, 冷却更为可靠。?BG - Ⅱ与P W 型布料器相比, 润滑简单。BG - Ⅱ型布料器在包钢高炉上已连续使用多年( 198 9 年～2 001 年) , 设备内部和外观上又做了多次改进和完善, 如耳轴水冷、水冷底盘结构、相对转动体的相对间隙都做了调整和完善, 又如上盖由铸件改为焊接, 使油缸的更换和设备的维护更为方便,在主体结构没有大的改动的前提下使其更加完善,已能经得住恶劣环境的考验, 特别在炉顶煤气短期温度达60 0°C 时仍能正常工作, 显示了这种布料器的独到优点, 受到一致好评。

3 P W 型布料器

包钢炼铁厂1995 年新建的4 号高炉引进卢森堡P W 公司制造的无料钟炉顶设备。

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在计算机的控制下, 溜槽在于铅垂线夹角0. 3°～53°范围内工作,可进行环形布料和螺旋布料、扇形布料和定点布料。P W 布料器由钢结构的气密箱外壳和内部的齿轮传动机构、中心喉管、溜槽等构成主体部分。齿轮箱内还有上、下水槽, 各部水冷板, 冷却水联络管, 排水管等构成箱体内部冷却设备。布料器顶端分布有冷却水管, 加压氮气进气管,润滑油管。中心喉管为炉料下料管, 由耐磨材料制成, 可以检修更换。气密箱体左、右各有一个检修人孔, 便于对气密箱体内零部件的检修。上齿轮箱还安装有一台旋转信号反馈装置, 一台倾动信号反馈装置。

3.1 P W 布料器的工作原理。

P W 布料器布料溜槽的旋转运动是由安装在上齿轮箱上面的旋转电机带动的, 溜槽的倾动运动是由倾动电机带动的, P W 布料器最主要的一个特点是在由齿轮机构实现溜槽旋转的同时, 进行溜槽的倾动, 二者互不干涉。即旋转运动与倾动可单动, 也可以连动。上述运动是靠上齿轮箱中的行星轮系来实现的。P W 布料器的水冷系统采用净水闭路循环系统。外部净水自动加入水箱, 由两台水泵交替工作给水加压, 净水通过过滤器, 热交换器, 流量报警控制阀, 从布料器顶端进水管进入布料器上水槽, 由上水槽经联络水管进入各部冷却板, 再流入下水槽经排水管流回水箱, 完成循环冷却的工作。水箱中水位下降时, 补水阀开启自动补水, 水箱下部排污阀自动排污。此套系统工作了4 年, 水量由17m3/ h 减至12m3/ h , 影响了冷却效果。原因是水质差, 水道结垢影响给排水。采用加药清洗的办法, 处理后流量提高到16m3/ h , 目前正在摸索药剂法能否完全解决此问题。针对包钢水质, 还可以研究其他冷却方式, 并加以改进。

4 B G - Ⅲ型布料器

包钢Ⅲ型布料器是在包钢Ⅱ型布料器基础上改造成功的, 此次改造对布料器的各传动机构作了较大改进, 主要有采用回转支承代替托辊; 增加了水冷底盘的冷却水深度, 加宽了溜槽槽体宽度等。包钢Ⅲ型布料器的构造原理是主副传动与其机构分别为两套相对独立的结构, 其间用与回转支承连接的钢圈相连接。

它的主要构件可分为密封箱内、密封箱外和炉内三部分。密封箱内是B和A 角的运动机构, 密封箱外是B 和A 角的传动与信号发送装置, 溜槽及其托架置于炉喉顶

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部, 下料喉管与炉喉相通, 均为炉内部分。耳轴转套的上端以法兰与带有外齿圈的回转支承的外圈用螺栓联结, 回转支承内圈则用螺栓固定在密封箱顶盖上。当电动机旋转时耳轴转套便带动溜槽旋转, 实现B 角运动。两个曲柄的外端均装有同样大小的曲柄轮( 滚子) 。曲柄轮插入钢圈的长形孔道中。钢圈与下部回转支承的内圈用螺栓连结, 下部回转支承的外圈与托圈连接, 钢圈上对称安装两个定心块。升降托圈以九副竖向滑块与密封箱壳内的九条竖向滑道相配合, 置于密封箱盖上在圆周上等距布置的三个直线油缸的活塞杆通过中间接杆与升降托圈铰接。这样, 当油缸杆升降时, 带动托圈升降, 托圈通过回转支承带动钢圈升降, 钢圈再带动两曲柄轮上下运动, 从而驱动溜槽摆角, 即实现了A 角运动。当电动机启动B 角旋转时油缸动作, 可实现B 和A 的联合运动。

在A 角机构中, 三个驱动直线油缸上、下腔油路分别联在一起, 工作时是靠密封箱内的九个竖向滑道与气密箱严格间隙实现同步的。

B 角旋转与A角摆动的位置及速度指示信号发送装置均系单独设置的, 与驱动机构不发生干扰。信号发送采用自整角机发送。

为了提高一次安装的使用寿命, 研究成功了溜槽的长寿衬板。

从构造上看, 包钢Ⅲ型布料器具有的优点可以归纳为机构设计合理, 结构简单, 维修简便, 各主要传力与运动部分受力明确, 工作可靠, 运动阻力小, 驱动简单, 整机使用寿命长, 设备重量轻, 制造安装调整方便, 对炉喉温度限制不太严格, 密封室N 2 耗量少。

包钢Ⅲ型溜槽布料器于2 001 年1 1 月, 随有效容积为22 00m3的包钢1# 高炉扩容改造投产而投入运行,至今已近三年。它与典型的卢森堡布料器相比较, 同样都满足高炉生产操作的要求, 实现了多环布料这种比较复杂的布料形式。而且, 对炉顶温度控制要求不很严格。当生产操作与设备偶尔出现异常。短时间顶温较高或箱内温度不超过70℃运行, 可不必立即打水, 避免炉墙粘结。其结构简单, 机构设计合理,运动阻力小, 维修很方便, 不容易发生设备事故, 运行可靠, 能够做到无故障运行, 不因设备原因造成高炉休风或减风。可借高炉休风对炉内溜槽情况和密封箱内各部分进行一次检查, 对辊子手工注干油, 人进气密箱检查、维修是很方便的。

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溜槽使用寿命长达两年半以上( 高炉产铁量超过200 万吨) 喉管不会损坏, 而且更换溜槽很容易,在定期检修时间内完全能够完成。布料器一次使用周期内密封箱内的密封与水冷不必进行检修。 5、马基式旋转布料器

马基式旋转布料器是过去普遍采用的一种布料器，由小钟、小料斗和小钟杆组成，位于受料漏斗之下，煤气封罩之上。整个布料器由电机通过传动装置驱动旋转，由于旋转布料器的旋转，所以在小料斗和下部大料斗封盖之间需要密封。

小钟采用焊接性能较好的ZG35Mn2铸成，为了增强抗磨性也有用

ZG50Mn2的。为便于更换，小钟都铸成两半，两半的垂直结合面用螺拴从内侧连接起来。小钟壁厚约60mm，倾角50～55°。在小钟与小料斗接触面堆焊硬质合金，或者在整个小钟表面堆焊硬质合金。小钟关闭时与小料斗相互压紧。小钟与小钟杆刚性连接，小钟杆由厚壁钢管制成，为防止炉料的磨损，设有锰钢保护套，保护套由两个半环组成。大钟杆从小钟杆内穿过，两者之间又有相对运动，大、小钟杆一般吊挂在固定轴承上。

小料斗由内、外两层组成，外层为铸铜件，起密封作用和固定传动用大齿轮。内层由上、下两部分组成，上部由钢板焊成，内衬以锰钢衬板；下部是铸钢的，承受炉料的冲击与磨损。为防止炉料撒到炉顶平台上，要求小料斗的容积为料车容积的1.1-1.2倍。

这种布料设备的特点是：小料斗装料后旋转一定角度，再开启小钟，一般是每批料旋转60°，即0°、60°、120°、180°、240°、300°，俗称六点布料，要求每次转角误差不超过2°，这样小料斗中产生的偏折现象就依次沿炉喉圆周按上述角度分布。落在炉喉某一部位的大块料与粉末，或者每批料的堆尖，沿高度综合起来是均匀的，这种布料方式称为马基式布料。为了操作方便，当转角超过180°，布料器可以逆转，例如240°可变为120°。

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这种布料器尽管应用广泛，但存在一定的缺点：一是布料仍然不均，这是由于双料车上料时，料车位置与斜桥中心线有一定夹角，因此堆辩位置受到影响；二是旋转漏斗与密封装置投易磨损，而更换、检修又较困难。为了解决上述问题，出现了快速旋转布料器。

6、快速旋转布料器

快速旋转布料器实现了旋转件不密封、密封件不旋转。它在受料漏斗与小料斗之间加一个旋转漏斗，当上料机向受料漏斗卸料时，炉料通过正在快速旋转的漏斗，使料在小料斗内均匀分布，消除堆尖。

7、空转螺旋布料器

空转螺旋布料器与快速旋转布料器的构造基本相同，只是旋转漏斗的开口做成单嘴的并且操作程序不同。小料钟关闭后，旋转漏斗单向慢速(3.2r/min)空转一定角度，然后上料系统再通过受料漏斗、静止的旋转漏斗向小料斗内卸料。若转角为60°。则相当于马基式布料器，所以一般采用每次旋转57°或63°。这种操作制度使高炉内整个料柱比较均匀，料批的堆尖在炉内成螺旋形，不像马基式布料器那样固定，而是扩展到整个炉喉圆周上，因而能改善煤气的利用。但是，当炉料粒度不均匀时会增加偏析。

空转螺旋布料器和快速旋转布料器消除了马基式布料器的密封装置，结构简单，工作可靠，增强了炉顶的密封性能，减小了维护检修的工作量。另外，由于旋转漏斗容积较小，没有密封的压紧装置，所以传动装置的动力消耗较少。例如，255m3炉用马基式布料器时传动功率为11kW，用快速旋转漏斗时为7.5 kW，而空转螺旋布料器则更小，2.8 kW已足够。

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实习调研心得

在这为期三个星期的调研过程当中，我用心的对高炉布料器做了调研，通过在图书馆悉心的查找关于布料器的结构原理和布料器的类型是我对布料器有了新的认识和了解。

布料器是无料钟炉顶的关键部分,它的正常运转对高炉的炉况稳定、生产顺行进行起着非常重要的作用。

布料器由行星减速机、气密箱、布料溜槽和控制系统等组成。 布料器是将原料及固体燃料按要求分布于竖窑横断面上的布料装置。 布料器是竖窑生产的关键设备之一。为了减少竖窑的周边效应、均匀料层阻力及组织合理的燃烧,按布料操作要求,块度较大的原料布于窑的中心,较小的分布于窑的周边,燃料在周边分布较多,中心分布少些。中国耐火材料工业使用的布料装置主要有旋转式蜗壳布料器,回转分级布料器,升降式布料器及双层布料钟等。

一般用于直径3～4m煅烧石灰的竖窑上。

工作原理：物料进入受料斗,料斗旋转一定角度,然后料斗下部的电动料钟下行,将料加入窑内。每批料分若干次加入,每次料斗均按一定的不同角度旋转加料,经过若干循环从而获得工艺要求的布料效果。

现在中国使用的布料器类型有：BG - Ⅰ、B G - Ⅱ、P W 、BG - Ⅲ型布料器、马基式旋转布料器、快速旋转布料器、空转螺旋布料器等。高炉布料器在近20年的发展过程中以经趋向于完善。要对布料器的机构做大量的改进以是非常困难的事了。为了提高高炉布料器的工作效率和布料的合理性，我们只有在布料器的小部件做一些小的改进。

但是，现在使用的布料器也渐渐的展现出了他的不足之处如：关键设备的零部件寿命低,布料器使用周期短,造成设备休、减风率高,严重影响生产；布料器传动系统复杂；溜槽磨损严重；减速机零部件的损坏,导致布料器不能正常工作；减速机零部件的损坏,导致布料器不能正常工作零部件的损坏,导致布料器不能正常工作等。因此，我们要对布料器出现的问题进行改进以提高它的工作效率。

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参考文献:

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注：以上参考文献仅为格式参考之用

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