CN1032818A - 吹管自动更换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在顶吹炼钢过程中自动更换吹 管的装置。本装置的特征在于在吹管滑架连接头垂 直中心线的每侧都有一个接受吹管的吊钩，吊钩可围 绕一个水平轴旋转并与吹管滑架相连接，具有可使吊 钩相对于吹管滑架如连接头同步做垂直移动的装置， 具有一个可使吊钩在移动时围绕上述旋转轴进行旋 转的装置，具有一个可以测定吊钩上负荷的装置，这 一负荷是吹管上部吊钩压紧在连接头上的施加的力 的函数。

Description

本发明是关于一种吹管自动更换装置，具体地讲是关于一种用于顶吹炼钢过程中将吹管连接并固定到垂直移动的吹管滑架上的更换装置，精炼所需的物质，有时还有冷却液体，进入吹管滑架上的连接头，并在连接头和吹管上部之间的连接处输入吹管上部。

用于现代顶吹氧方法的吹管在使用一段时间以后，都要因为磨损而更换。用于实现这种更换的装置的一例可见欧洲专利EP-B1-0，112，540的说明，显然，在该专利中所讨论的吹管结构简单，它只有一个中心通道用来把一些精炼用的物质送入熔化的金属中。从该文献附图7中可以清楚地看到，其吹管上端与精炼物质送料头之间并不存在密封连接的问题。

但是，在更高水平的新型吹管上，除该中心通道以外，还增加了与该通道同轴的其他通道，具有环状截面，这样，就不仅可用同一吹管供送不同的气体，而且也可以对吹管进行冷却，比如用水进行冷却，为此目的，当然就需要有一个供水通道和一个排水通道。

无疑，这种多通道吹管对吹管滑架的有进水和排水通道的流体送入入头与吹管上部的上述对应通道之间连接处的密封精度有高得多的要求。在专利文件LU-69，797中叙述了解决这一密封问题的方法和将吹管上部与吹管滑架上的流体输入头〔下称连接头〕连接的方案。这个连接方案是用两个旋转螺栓和相配合的螺帽将吹管的上部固定到连接头上。不过，这种固定方法有几个缺点。

首先，尽管上述螺帽用人工松开和拧紧费不了太多时间，但是从这种操作所处的位置来考虑，存在着潜在的事故危险。其次，在用人工进行更换操作时，人工费用较大，因为要有人随时等候召换。

为了避免这方面的一些缺点，本发明的目的就是要提出一种吹管更换装置，它可以自动化操作，不需要人介入，因而也就没有危险，这种装置可以在最短时间内更换吹管，同时可以保证上述的两个接触面相互压在一起，压紧力可精确地预先设定，从而可以得到最佳的密封，同时又在最大程度上不损伤这些接触面。

这个目的通过本发明的吹管自动更换装置而得以实现，本发明的特征在于，在每一种情况下，在吹管滑架连接头垂直中心线的每一侧都有一个接受吹管的吊钩，这个吊钩可以围绕一个水平轴旋转并与吹管滑架相连接，具有可使这些吊钩相对于吹管滑架和连接头同步做垂直移动的装置，具有一个可以使吊钩在移动时围绕上述旋转轴进行旋转的装置。具有一个可以测定每个吊钩上作用的负荷的装置，这一负荷是吹管上部被吊钩压紧在的上述连接头上时施加的力的函数。

本发明的一个实施例在附图上已经表明，在这些附图上同一个部件采用同一的编号：下面详细说明。

图1所示是具有连接头的吹管滑架的部分侧视图，连接头与吹管滑架形成一个机构，吹管更换装置与上述连接头相连接，并有一台传动电机和齿轮装置用来使更换装置相对于连接头作垂直方向的移动，此外，还有精炼物质输送管道和冷却液管道;

图2所示是吹管更换装置正视图，局部剖视;

图3所示是将一个新吹管装到吹管滑架上的操作步骤。

在下面的说明的第一部分中，最好同时参看图1和图2。在图1中，吹管滑架10是用细实线表示。有一个连接头4牢牢地固定在吹管滑架上，在这个实施例中，这个连接头4上装有一个一次吹氧管6，一个二次吹氧管8还有一个冷却水管9;冷却水通过管12排出。这种吹管自动更换装置具有两个相同的吊钩致动装置14、14′，分别安装在连接头4的每一侧。从图1上可以看到用支撑轴吊挂吹管〔图中未示〕的吊钩16、16′〔图上16被16′挡住了〕，一台传动电机18带有下游减速齿轮20，用来分别传动立轴22、22′，这些立轴分别位于吊钩16、16′的上方，另外，在每一个吊钩Γ加幸桓隽?4、24′〔图1上看不到24〕，这两个连杆通过其上端26、26′与连接头4相铰接，而其下端28、28′通过偏心轴29、29′偏心地并可以旋转地装在支撑轴30、30′上，支撑轴30、30′具有特殊吊钩16、16′的旋转轴31，而吊钩可旋转地安装在这些支撑轴上。每一个主轴22、22′传动一个提升杆系统〔这一系统将在下面参照图2详细说明〕，通过这个系统，连接头4和吹管滑架10在垂直方向的相对运动就可以传递到吊钩16、16′上去。

从图1可以清楚地看到，当支撑轴30′与吊钩16′一起相对于连接头4向下移动时，连杆24′将会使吊钩16′产生逆时针旋转运动。这一逆时针旋转运动受到一个限位开关32的限制，限位开关可使传动电机18停转，当吊钩16′向上移动时，它自然会朝相反的方向旋转，并最终回到图1所示的位置。吊钩16和16′同时进行这些运动。

两个相同的吊钩致动装置14、14′将参照图2进行更为详细的说明，在图2上吊钩致动装置用剖面表示。

吊钩16的支撑轴30可以转动地安装在一个叉形双眼环34中〔双眼环34′用于吊钩16′〕，这些眼状环分别焊接在连接头4中心线O的每一侧的可垂直移动的支撑环36上。为了能够在垂直方向进行移动，这个支撑环36是用一个滑动轴套38安装在连接头4中。以便进行轴向移动。这个支撑环36具有锥形支撑面14，它与吹管上部78的相对支撑面77相对应〔见图3a〕，以便使吹管进入连接头4中。支撑环36的垂直移动或轴向移动是通过那个提升杆系统43来实现的，这种机构是大家都知道的。这一机构包括在主轴22下端的外螺纹42以及在圆筒形止推块46中相应的内螺纹44。止推块必须固定不得转动。在图上，这是用一个锁紧环48来实现的，它与止推块46上的平面部分50相互作用，并且是可以迥转地固定在支撑环36上。止推块46下端与支撑环36之间的螺纹连接地因此而同时得到保证。

一个锥形滚柱轴承54作为向心止推轴承支承主轴22与下面相连接的所有部件，包括提升杆系统43，支撑环36、支撑眼环34以及相连的吊钩16等。

为了将吊钩致动装置14的轴向游隙减到最小程度，要在向心止推轴承54上加以预负载。从图2上可以看出，这是通过在一个滚珠轴承56上预加垂直负载的办法来实现的，而这个负载是由支承座58加到滚珠轴承56上的，通过柱头螺栓60和中间的环状弹簧62可以给轴承56施加任意所需要的压力。

吊钩致动装置14的一个非常重要的部件是测压仪64，用这个测压仪可以连续不断地测出吊钩16上作用的力，所显示的测量数据当然也包括该系统的自重以及上面所讲的轴承预加负载，当然，这些因素也可以通过调正到零负荷来加以考虑。测压仪46的用途在下面对图3a-图3g的说明中可以了解。

在连接杆24上还有两个重要特征。可以看到，在连接杆24上端26的曲柄销68与其相配合的圆孔70之间有一个上间隙66、这个间隙66可以通过不同方法来得到，比如只要简单地将圆孔做得比曲柄销68稍大一个合适的量就行了〔参看图3a-3g〕，也可以将该圆孔做成长形的。从图2中还可以看到，这个连接杆有两部分，即24a和24b，两者相互插入，而在其间装有一个压缩弹簧72，本发明的这两个特征将在说明图3a和图3b时予以说明。

不用说，上面对于吊钩致动装置14所讲的那些内容，对于相同的致动装置14′也同样适用。

还要注意到几个接触面的设计结构，这就是在连接头4与吹管上部78之间的用于通道过渡的接触面〔图3a〕做成平面74、80，各种通道76都穿过这些平面，比如通过采用密封圈〔图上未示出〕就可以在这些通道之间达到密封的目的。

图3a到图3g表示在把一个新吹管装到连接头4上以及吹管滑架10〔这个吹管滑架在图3a-3g上没有表示出来〕上的过程中的各个操作步骤。

在图3a中，用一个吹管运送小车将一个新的吹管77运到连接头4前面的第一位置上，上述吹管运送小车的一种型式可见专利文件EP-B1-0，112，540的说明，在该说明书开头就讲了它是一个分叉的可以旋转的双支承杆82，吹管77通过两个支撑轴84、84′悬挂在双支承杆上。支撑轴84、84′装在可以轴向移动的套筒86上，在运送吹管77的时候以及在将吹管托起的时候候，这个套筒就靠在吹管本身上的一个固定挡环88上。在图3a中，吊钩16、16′是处于打开的位置上，如上所述，吊钩打开可以通过支撑环36相对于连油?的降落来实现，而支撑环下降是借助于吊钩致动装置14、14′〔参见图2〕。由于吊钩16，16′的动作是完全同步的，所以为了简化起见，下面只对吊钩16′和与其相配合的连接杆24′做些说明。连接杆24′由两部分24a′和24b′所组成，它们可以一定限度内相互移动，而在图3a中它们的间距最大。通过支撑环36下降，曲柄轴68′与连接杆上孔之间的径向间隙，在这里表现为下面间隙90〔与图2中的上面间隙66相对应〕。

在图3b中，通过双支承杆82的旋转和直线运动，吹管77被移动到连接头4下方的第二个位置上，〔这在专利文件EP-B1-0，112，540中有更详细的说明〕此时，连接头的中心线O与吹管的中心线Q对准。与此同时，吹管已经插入吹管滑架〔图上未示〕上的一个稳定支架92中。

在图3c中，双支承杆82保持在其位置上而吹管滑架同连接头4已经降低一定距离，也就是降到某一位置使两个接触平面74和80〔同时参看图2〕之间仍然保留一个预定的间隙，比如20mm。

在图3d中，吹管滑架和连接头4已经保持在其位置上，而吹管77已经由双支承杆82将其升高一个等于上述间隙，如20mm的距离。因此，那两个接触面74和80相互接触并且得到密封，同时，锥形面41〔参见图2〕和连接头4的部位79以及吹管的上面部分78分别相互靠在一起。当吹管77处于这个位置上的时候，它的端部78应当牢固地锁紧在连接头4上。为此目的，支撑环36要借助吊钩致动装置14、14′相对于连接头向上移动，同时，吊钩16′的支撑轴30′也向上移动。于是，连接杆的上曲柄轴68′下面的间隙90在第一阶段中已不存在，因此，在第二阶段中，随着支撑环36的连续上升，连接杆24′就开始压到偏心螺栓29′上，其压力大小原则上等于与支承杆相联接的压缩弹簧72′的压力〔图上未示压缩弹簧，可参看图2中的弹簧72〕，这样，吊钩16′将顺时针方向围绕支撑轴96′旋转，从图3a-3g所示的吹管连接操作来说，连接杆24的任务到此已经完成。随着支撑环36的进一步升起，在第三阶段，吊钩16′再也不能旋转了，因为它已经靠到销轴96′上了，因此，当支撑环36进一步升起的时候，以及吊钩16′随后进一步升起的时候，就会使吹管的上端部分78以很大的压力顶在连接头4上，此接触压力可以是一个预先精确设定的数值，当压力达到这个设定值以后，吊钩致动装置14、14′的测压仪〔参看图2中的测压仪64〕，就会使该装置的传动电机18停转〔见图1〕。这一最终位置示于图3e中。

对比图3d和图3e可以看到，图3e中支撑环36相对于连接头4的位置要比图3d中的位置稍高一些。正是由于支撑环36相对于连接头4的移动，才出现了上面所讲的三个阶段。

在图3e中还可以看到，在曲柄轴68′〔图3d〕下的间隙90，在前面所讲的第一阶段中消失了，而现在又出现在该曲柄轴68′的上方，即间隙90′。所以，如果连接杆24、24′设计成刚性的整体的，而不是设计成两个可以相互移动的部分并在其间设置一个压缩弹簧的话〔参见图2中的连接杆24，24a，24b和弹簧72〕，这种型式的刚性连接杆将会承受过大的压缩负荷并且会被压弯。

图3f表示吹管77进一步补充固定在稳定支架92上的情况，稳定支架装在吹管滑架10上〔图1〕，而这里没有示出这个滑架。为了实现上述目的，吹管滑架10和吹管77的连接头4一起向上移动，而双支承杆82带着那个可以轴向移动的套筒86仍留在原来位置上。在吹管移动的最后一个阶段，稳定支架92上部98的向外锥面插入套筒86下部100的内锥面之中〔图3e〕;于是吹管77便牢牢地与吹管滑架10连接在一起，一方面是通过吹管端部78与连接头4的连接，另一方面则是通过吹管上的套筒86与吹管滑架上的稳定支架92之间的连接。此时，吹管运送小车的双支承杆82就可以移开了。这一操作过程示于图3g中。

将已磨损的吹管77换下来无疑可以采取相同的方式，只是图3a-3g所示的操作顺序要反过来。在这种情况下，与图3e相对应的取下吹管的有关位置上必须使吊钩16′脱离支撑轴96′。为了使吊钩16′能够在逆时针方向旋转，首先必须在吹管上面部分778保持在原位的同时使吊钩向下移动，而不进行旋转。这一点是通过吊钩致动装置14、14使支撑环36下降而得以实现的。在这一操作的第一阶段中，吊钩16′不旋转，因为只要有间隙90′存在，连接杆24′就不会对吊钩支撑轴30′的偏心螺栓29′施加任何压力。上述这个间隙90′的大小是这样考虑的，即当支撑环36下降时，这个间隙将完全消失〔在图3d中出现，为间隙90〕，吊钩16′已与支撑轴96′脱开到一定程度，以致吊钩16′可以开始进行旋转。在图3d中，这种旋转动作已经完成。这样，采取上述间隙90或90′〔或图2中的66〕的目的就讲明白了。

Claims (9)

1、一种吹管自动更换装置，具体地说，是在顶吹炼钢过程中用来将吹管连接并固定到可以垂直移动的吹管滑架上的更换装置，精炼所需要的物质以及有时采用的冷却流体都被送吹管滑架上的连接头，并且在连接头与吹管上端之间的连接处输入吹管的上部，该装置的特征在于，在每一种情况下，在吹管滑架连接头(4)垂直中心线O的每一侧都有一个接受吹管的吊钩(16、16′)，这个吊钩可以围绕一个水平轴(31)旋转并与吹管滑架(10)相连接，具有可使这些吊钩(16、16′)相对于吹管滑架(10)和连接头(4)同步做垂直移动的装置，具有一个可以使吊钩(16、16′)移动时围绕上述旋转轴(31)进行旋转的装置，具有一个可以测定每个吊钩(16，16′)上作用的负荷的装置，这一负荷是吹管上面部分(78)通过吊钩(16、16′)压紧上述连接头(4)上时所加的力的函数。

2、按照权利要求1所述的吹管更换装置，其特征在于，使吊钩〔16、16′〕相对于吹管滑架〔10〕和连接头〔4〕做同步垂直移动的装置包括一个位于每个吊钩〔16、16′〕上方的提升杆系统〔43〕，这一装置连接在一个支撑环36〕上，而支撑环可以沿连接头〔4〕轴向移动，同时吊钩〔16、16′〕也悬挂在其上面，另外该装置由一台传动电机〔18〕通过减速齿轮〔20〕进行同步传动。

3、按照权利要求1和2所述的吹管更换装置，其特征在于：提升杆系统〔43〕悬挂在测压仪〔64〕上，这个测压仪可以测出作用在吊钩〔16，16′〕上的荷载。

4、按照权利要求3所述的吹管更换装置，其特征在于：当吊钩〔16、16′〕上的荷载达到某一个最大值的时候，从测压仪〔64〕发出的信号就会使传动电机〔18〕停转。

5、按照权利要求1和2所述的吹管更换装置，其特征在于：使吊钩〔16，16′〕在支撑环〔36〕沿连接头〔4〕做轴向移动时能够产生旋转的装置，在每个吊钩〔16、16′〕处有一个连接杆〔24、24′〕，这个连接杆的上端与连接头〔4〕铰接，它与吹管滑架〔10〕形成一个机构，其下端偏心地与吊钩〔16、16′〕的可转动的支撑轴〔30、30′〕相连接，吊钩〔16、16′〕可以在这个支撑轴〔30、30′〕上转动。

6、按照权利要求5所述的吹管更换装置，其特征在于：所述连接杆〔24、24′〕包括两部分〔24a、24b、24a′、24b′〕，它们相互插接，可以在纵向相互移动，同时具有一个限定连接杆最大长度的装置。

7、按照权利要求6所述的吹管更换装置，其特征在于：可纵向移动的连接杆两部分〔24a、24b、24a′、24b′〕受到一个压缩弹簧〔72〕的压力作用，使连接杆增大长度。

8、按照权利要求5到7所述的吹管更换装置，其特征在于：连接杆〔24、24′〕与吹管滑架〔10〕相铰接，或与吊钩〔16、16′〕的支撑轴〔30、30′〕连接用的两个连接杆的圆孔中至少有一个的孔径比与其配合的曲柄轴〔29、29′、68、68′〕的直径大一些。

9、按照权利要求1所述的吹管更换装置，其特征在于：在吹管滑架〔10〕上有一个稳定支架〔92〕，在吹管自动装到连接头〔4〕上的过程中，吹管〔77〕可借助于能沿吹管〔77〕移动的套筒〔86〕自动地固定在此稳定支架上。

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