礦熱爐出鐵口堵口機(jī)設(shè)計開題報告

題目：某礦熱爐堵口機(jī)設(shè)計1. 畢業(yè)設(shè)計（論文）綜述1.1研究背景高爐和礦熱爐煉鐵工序是鋼鐵企業(yè)的基礎(chǔ)，礦熱爐爐容的大小決定著鋼鐵企業(yè)的規(guī)模與裝備水平，特別大型化礦熱爐對設(shè)備的制造工藝及技術(shù)提出更高要求，礦熱爐裝備水平的高低密切影響著設(shè)備維修費用及工藝消耗件成本的多少。礦熱爐堵鐵口機(jī)是高爐爐前的關(guān)鍵設(shè)備之一，其運行效果的好壞直接影響到高爐的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全。本文的研究內(nèi)容結(jié)合我國鋼鐵行業(yè)的發(fā)展要求，針對煉鐵廠堵鐵口機(jī)裝備存在的問題，旨在突破目前我國礦熱爐開鐵口領(lǐng)域存在的技術(shù)瓶頸，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，推動相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。高爐泥炮又名液壓泥炮，屬于冶煉行業(yè)必備的爐前設(shè)備，其作用是能夠迅速準(zhǔn)確堵塞放鐵后的出鐵口，使高爐快速進(jìn)入下一循環(huán)的作業(yè)。在生產(chǎn)實踐中研制出的各種類型的堵鐵口機(jī)，俗稱泥炮。根據(jù)其動力類型分為汽動泥炮電動泥炮、液壓泥炮。由于汽動泥炮的推力受一定條件的限制不能繼續(xù)加大推泥能力，因此在實踐中已被淘汰。目前在生產(chǎn)上多采用電動泥炮及液壓泥炮。高爐泥炮屬于冶煉行業(yè)必備的爐前設(shè)備,其作用是能夠迅速準(zhǔn)確堵塞放鐵后的出鐵口,使高爐快速進(jìn)入下一循環(huán)的作業(yè),較之機(jī)械泥炮,液壓泥炮具有重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)、性能穩(wěn)定可靠、效率高、操作方便、價格低廉等特點,是目前大中小型煉鐵廠家較理想的爐前設(shè)備。液壓泥炮由轉(zhuǎn)炮機(jī)構(gòu)、壓炮機(jī)構(gòu)、打泥機(jī)構(gòu)、液壓站、操作臺等部分組成,按泥缸容積分為0.05、0.06、0.08、0.13、0.163、0.26等多種規(guī)格型號,分別適合配備于不同容積的高爐。液壓泥炮具體配套參數(shù)如下:泥炮規(guī)格(立方米)0.05,0.06,0.08,0.13,0.163,0.26分別適合于與:60120,100150,150250,250380,380460,460以上立方米的高爐配套。1.2研究意義通常,在高爐前會配備液壓泥炮和液壓開口機(jī),分別用來完成冶煉出鐵時堵鐵口和打開鐵口的作業(yè)。在完成堵鐵口作業(yè)后,有時會出現(xiàn)液壓泥炮回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的手動換向閥失靈,液壓泥炮不能及時退回,導(dǎo)致燒炮,進(jìn)而高爐休風(fēng)的事故,需要更換液壓泥炮及5h左右維修來恢復(fù)高爐生產(chǎn)。這對液壓泥炮結(jié)構(gòu)改造提出了要求。分析認(rèn)為,可以將液壓泥炮的旋轉(zhuǎn)回路與開口機(jī)的鉆削回路之間安裝一旁通回路,通過開口機(jī)的鉆削回路來實現(xiàn)液壓泥炮的退回。細(xì)化為:機(jī)械上,在液壓泥炮旋轉(zhuǎn)回路的無桿腔與開口機(jī)鉆削馬達(dá)的逆旋油路之間也用16mm3mm的無縫管進(jìn)行對接,焊接時采用氬弧焊。在兩個管路中間分別安裝一個16mm的高壓截止閥來控制油路的開、閉。高爐正常時,這兩個截止閥是關(guān)閉的。當(dāng)手動換向閥出現(xiàn)故障時,快速關(guān)閉開口機(jī)的鉆削回路的兩個截止閥,打開兩個旁通截止閥,啟動開口機(jī)油泵,實現(xiàn)液壓泥炮退回。當(dāng)更換好手動換向閥后,關(guān)閉旁通截止閥,打開開口機(jī)的鉆削油路截止閥,重新利用液壓泥炮系統(tǒng)進(jìn)行堵鐵口作業(yè)。以上改造操作在國內(nèi)安鋼煉鐵廠兩座2000級高爐上得到應(yīng)用,從專業(yè)人員的反饋看,改造后,燒壞炮身的事故不再發(fā)生,且維修工和操作工的勞動量大大降低,效果很好。1.3國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀 國外主流礦熱爐和現(xiàn)代化礦熱爐大多都使用結(jié)構(gòu)小、推力大、工作穩(wěn)定的液壓泥炮。我國近代礦熱爐也普遍采用液壓泥炮，提高了利用系數(shù)。液壓泥炮并因為其機(jī)構(gòu)簡單、緊湊，活塞推力大，工作穩(wěn)定可靠而得到迅速推廣應(yīng)用。液壓泥炮雖然解決了電動泥炮存在的一些問題，但仍存在泥炮高度大和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的油缸易磨損等問題。液壓泥炮在國外也得到了迅速的發(fā)展，在許多國家的大型礦熱爐上均使用了液壓泥炮。目前比較有代表性的液壓泥炮有MHG型、IHI型和PW型。IHI型液壓泥炮是由日本石川島播磨公司設(shè)計制造的。該泥炮由打泥機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)和液壓裝置等組成。我國首鋼2號礦熱爐使用了這種液壓泥炮。使用過程中發(fā)現(xiàn)壓緊機(jī)構(gòu)的滑道易于積灰而迅速磨損，并經(jīng)常出現(xiàn)因移動阻力大，炮嘴壓不緊泥套等問題。MHG型液壓泥炮是由日本三菱重工公司設(shè)計制造的。其由打泥機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)和液壓裝置組成。我國寶鋼1號礦熱爐使用了這種液壓泥炮。PW型液壓泥炮是由盧森堡PW公司設(shè)計的，用于歐洲的一些礦熱爐上。泥炮由打泥機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，它沒有專門的壓炮機(jī)構(gòu)和鎖緊裝置，依靠回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使炮嘴壓緊在出鐵口的泥套上。為了使炮身在轉(zhuǎn)向和壓緊出鐵口時有一定的傾斜度，泥炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的支柱是傾斜的，當(dāng)炮身繞傾斜支柱回轉(zhuǎn)時，炮身邊回轉(zhuǎn)，邊傾斜向出鐵口。當(dāng)炮嘴接近出鐵口時，炮嘴在水平面內(nèi)做近似直線運動。這種泥炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特點是不用油馬達(dá)，而是采用活塞油缸。油缸通過一組桿機(jī)構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)臂架回轉(zhuǎn)，打泥時，另由蓄壓器向回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓缸補(bǔ)壓，使炮嘴壓緊在出鐵口上。隨著礦熱爐大型化和高壓操作技術(shù)的實現(xiàn)以及爐前操作機(jī)械化的要求，液壓泥炮將會得到更廣泛的使用，從而取代電動泥炮，成為將來泥炮機(jī)構(gòu)中的主宰。按照驅(qū)動方式的不同泥炮可分為氣動式、電動式和液壓式。氣動式泥炮由于活塞推力小以及打泥壓力不穩(wěn)定而被淘汰。目前我國礦熱爐上廣泛使用電動泥炮，由于礦熱爐大型化和高壓操作技術(shù)的實現(xiàn)以及爐前操作機(jī)械化的要求；再加上電動泥炮在實際使用中存在的問題，例如：外形尺寸大，特別是高度太大，妨礙出鐵口附近的風(fēng)口進(jìn)行機(jī)械化更換工作；打泥活塞推力不足，尤其采用無水泥炮時；絲杠及螺母磨損快、更換困難等等原因；促使液壓泥炮得到迅速發(fā)展。液壓泥炮打泥推力大，打泥致密，能適應(yīng)礦熱爐高壓操作；壓緊機(jī)構(gòu)具有穩(wěn)定的壓緊力，使炮嘴與泥套始終壓得很緊，不易漏泥；泥炮結(jié)構(gòu)緊湊，高度矮小，便于操作；油壓裝置不裝在泥炮本體上，從而簡化了泥炮的結(jié)構(gòu)。鑒于液壓泥炮的優(yōu)點和電動泥炮的缺點，國內(nèi)外都在研制液壓泥炮。液壓泥炮由打泥機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、和液壓控制系統(tǒng)組成。打泥機(jī)構(gòu)的液壓缸與泥缸在同一種心線上，泥缸在前，液壓缸在后。液壓缸和泥缸之間用法蘭和螺栓連接起來，并吊掛在炮架的小車上。在壓緊機(jī)構(gòu)中，用液壓缸來代替電動泥炮壓緊機(jī)構(gòu)中的電動機(jī)、齒輪和螺母傳動。液壓缸活塞的前端與泥炮移動小車前輪的軸相聯(lián)結(jié)?；钊麠U做前后轉(zhuǎn)移時就帶動小車沿炮架的導(dǎo)向槽移動?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用特殊的回轉(zhuǎn)油缸，由定葉用聯(lián)接鍵和聯(lián)接螺栓與固定的中心軸套相固定，動葉則用聯(lián)接鍵和聯(lián)接螺栓與回轉(zhuǎn)缸體相固接。2. 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施2.1主要內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計主要闡述了基于礦熱爐泥炮液壓控制系統(tǒng)設(shè)計，簡述了泥炮的工藝，液壓系統(tǒng)原理，以及泥炮液壓系統(tǒng)的工藝流程和控制系統(tǒng)從啟動系統(tǒng)到停止系統(tǒng)的自動控制過程。本次設(shè)計包含：課題本身的背景、由來、意義、主要工藝類型、國內(nèi)外礦熱爐泥炮液壓技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及對未來發(fā)展的展望；主要進(jìn)行了礦熱爐出鐵口堵口機(jī)的設(shè)計，包括堵口機(jī)的堵口機(jī)構(gòu)、連桿、懸掛機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等方面的內(nèi)容。2.2研究方案按照驅(qū)動方式的不同泥炮可分為氣動式、電動式和液壓式。氣動式泥炮由于活塞推力小以及打泥壓力不穩(wěn)定而被淘汰。目前我國礦熱爐上廣泛使用電動泥炮，由于礦熱爐大型化和高壓操作技術(shù)的實現(xiàn)以及爐前操作機(jī)械化的要求；再加上電動泥炮在實際使用中存在的問題，例如：外形尺寸大，特別是高度太大，妨礙出鐵口附近的風(fēng)口進(jìn)行機(jī)械化更換工作；打泥活塞推力不足，尤其采用無水泥炮時；絲杠及螺母磨損快、更換困難等等原因；促使液壓泥炮得到迅速發(fā)展。液壓泥炮打泥推力大，打泥致密，能適應(yīng)礦熱爐高壓操作；壓緊機(jī)構(gòu)具有穩(wěn)定的壓緊力，使炮嘴與泥套始終壓得很緊，不易漏泥；泥炮結(jié)構(gòu)緊湊，高度矮小，便于操作；油壓裝置不裝在泥炮本體上，從而簡化了泥炮的結(jié)構(gòu)。鑒于液壓泥炮的優(yōu)點和電動泥炮的缺點，國內(nèi)外都在研制液壓泥炮。液壓泥炮由打泥機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、和液壓控制系統(tǒng)組成。打泥機(jī)構(gòu)的液壓缸與泥缸在同一種心線上，泥缸在前，液壓缸在后。液壓缸和泥缸之間用法蘭和螺栓連接起來，并吊掛在炮架的小車上。在壓緊機(jī)構(gòu)中，用液壓缸來代替電動泥炮壓緊機(jī)構(gòu)中的電動機(jī)、齒輪和螺母傳動。液壓缸活塞的前端與泥炮移動小車前輪的軸相聯(lián)結(jié)。活塞桿做前后轉(zhuǎn)移時就帶動小車沿炮架的導(dǎo)向槽移動。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用特殊的回轉(zhuǎn)油缸，由定葉用聯(lián)接鍵和聯(lián)接螺栓與固定的中心軸套相固定，動葉則用聯(lián)接鍵和聯(lián)接螺栓與回轉(zhuǎn)缸體相固接。礦熱爐出鐵口堵口機(jī)的結(jié)構(gòu)方案一如圖2.1所示:打泥機(jī)構(gòu)1、吊掛機(jī)構(gòu)2、調(diào)整桿3、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4、管道系統(tǒng)5組成圖2.1 礦熱爐出鐵口堵口機(jī)的結(jié)構(gòu)組成礦熱爐出鐵口堵口機(jī)的結(jié)構(gòu)方案二如圖2.2所示堵口機(jī)構(gòu)1、懸掛機(jī)構(gòu)2、連桿3、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)4組成圖2.2 礦熱爐出鐵口堵口機(jī)的結(jié)構(gòu)組成方案一結(jié)構(gòu)復(fù)雜，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計不夠合理，連桿受力較大，存在安全隱患；方案二采用連桿結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)半徑大，適用于多種場地。本次設(shè)計最終確定方案二為最終結(jié)構(gòu)方案。本次畢業(yè)設(shè)計礦熱爐堵口機(jī)設(shè)計,其設(shè)計方案為： （1） 主要設(shè)計參數(shù)的設(shè)計： a. 泥缸有效容積 b. 堵泥單位壓力 c. 泥缸內(nèi)徑 d. 打泥活塞總推力 e. 炮嘴出口直徑 f. 炮嘴吐泥速度 g. 炮嘴打泥時移動行程 h. 最大壓炮力 i. 炮身傾角 j. 回轉(zhuǎn)角度 k. 回轉(zhuǎn)時間 （2） 結(jié)構(gòu)特點的分析： 該泥炮主要由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、打泥機(jī)構(gòu)和底座三部分組成。泥炮的回轉(zhuǎn)、打泥機(jī)構(gòu)分別由兩個油缸驅(qū)動。采用全液壓驅(qū)動和斜底座，不但能使泥炮自身體積矮小、緊湊，而且操作平穩(wěn)可靠。打泥機(jī)構(gòu)推力大，效率高，可適應(yīng)高壓操作。回轉(zhuǎn)掃啪速度快，壓炮力穩(wěn)定。 由于采用了特殊的連桿機(jī)構(gòu)，泥炮的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可使炮嘴在進(jìn)出鐵口的一段距離內(nèi)基本保持直線運動。在退回停放位置時，其回轉(zhuǎn)角度很大，超過160“時無轉(zhuǎn)動死點。 另外，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)具有壓炮能力，從而省去了單獨的壓炮、鎖炮機(jī)構(gòu)，不必在爐殼上再設(shè)描鉤套。 打泥機(jī)構(gòu)的炮身與搖臂之間采用空間鉸接形式。借助于尾部的垂直調(diào)節(jié)裝置及控制桿，可以在上、下、左、右各個方向?qū)ε谧爝M(jìn)行微調(diào)。 （3） 設(shè)計計算： a. 炮泥推力計算 b. 炮口軌跡計算 c. 驅(qū)動油缸的工作原理及推力計算3.本課題研究的重點及難點，前期已開展工作本課題研究的重點及難點在于礦熱爐出鐵口堵口機(jī)的設(shè)計，包括堵口機(jī)的堵口機(jī)構(gòu)、連桿、懸掛機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等方面的內(nèi)容。故本次課題研究的重點在礦熱爐煉鐵時要定期出鐵，完成出鐵后要將礦熱爐鐵口堵住，液壓泥炮是鐵口封堵的專用設(shè)備。但液壓泥炮主要是由泥炮本體機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和電控裝置三部分組成，其中液壓系統(tǒng)作為控制心臟, 直接影響著泥炮的性能和動作的可靠性，因此出鐵口堵口機(jī)的設(shè)計有關(guān)重要。 泥炮液壓系統(tǒng)設(shè)計中常存在的問題:泥炮回轉(zhuǎn)速度對泥炮本身和鐵口的壽命均有影響，如何實現(xiàn)其快速穩(wěn)定的運動是以往設(shè)計中常存在的問題。而由于爐頂壓力的提高，大、中型高爐主要采用無水炮泥堵鐵口，這就使打泥機(jī)構(gòu)作用在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的反作用力加大，使打泥中泥炮易出現(xiàn)退炮現(xiàn)象。此外，泥柄子和油缸活塞壽命短也是經(jīng)常存在的問題。前期從中國知網(wǎng)查閱各類資料對礦熱爐出鐵口堵口機(jī)有了初步的認(rèn)知和了解，并且加強(qiáng)對機(jī)械制圖和AUTO-CAD的訓(xùn)練，即便后期制圖的順利進(jìn)行。4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃（按周次填寫）第1-3周 ：熟悉任務(wù)書，查詢和閱讀相關(guān)資料，方案論證，制定總體方案，寫出開題報告，開題報告答辯，地點：校內(nèi)； 第4-7周 ： 方案論證，深化方案具體實施步驟；地點：校內(nèi)； 第8-11周 ：礦熱爐堵口機(jī)的具體方案設(shè)計，圖紙準(zhǔn)備，準(zhǔn)備中期答辯；地點：校內(nèi)； 第12-13周 ： 完善設(shè)計，書寫畢業(yè)設(shè)計論文,地點：校內(nèi)； 第14-15周 ： 修改、完善畢業(yè)設(shè)計論文并打?。粶?zhǔn)備答辯,地點：校內(nèi)。 5 指導(dǎo)教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見） 指導(dǎo)教師： 年 月 日 6 所在系審查意見： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日參考文獻(xiàn)1 馬愛琴，王愛國.高爐泥炮工藝及自動控制系統(tǒng)J.2004，（03）:9-11.2 金艷娟.高爐泥炮技術(shù).冶金工業(yè)出版社J.2005，（03）:34-39.3 溫大威.高爐泥炮技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展J.2003，（03）:2-6.4 章兆舟.我國高爐泥炮技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用J.2002，（04）:14-17.5 高俊. 3200m3高爐泥炮液壓系統(tǒng)設(shè)計J. 冶金設(shè)備, 2009,(05):77-79. 6 姚桐，?？〗?PLC在高爐噴吹煤粉控制系統(tǒng)中的應(yīng)用J.2004，（07）:42-44.7 李文霞，路海風(fēng).PLC控制系統(tǒng)在噴煤工程中的設(shè)計與應(yīng)用J.2005，（10）:29-33.8 尹建威，祁海龍.工業(yè)以太網(wǎng)和PLC在高爐泥炮系統(tǒng)中的應(yīng)用J.2004，（06）:98-101.9 侯虹江，李彬.基于現(xiàn)場總線的高爐泥炮控制系統(tǒng)設(shè)計J.2008，（02）:39-41.10 朱亞平.西門子S7-300可編程序控制器使用經(jīng)驗點滴J.2002 ,(01) :44-51.11 劉建文.PLC自動控制系統(tǒng)在高爐泥炮中的應(yīng)用J.2003,(02):24-30.12 劉雪梅，畢長泉.TSX QUANTUM PLC在高爐泥炮系統(tǒng)中的應(yīng)用 J.2007,(06) :54-61. 13 S7-300 Programmable Controllers Module Specifications ，Pages ,14-31.14 張怡偉, 梁世