CN106041221B - 一种高炉风口二套切割用的组合式刀具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高炉风口二套切割用的组合式刀具，包括旋转轴，旋转轴上沿轴向套设有多个环形刀具，在旋转轴上沿轴向分布的各环形刀具的外径依次减小，多个环形刀具的最外切削点旋转切削时形成一个刀具切削面，环形刀具可沿轴向移动调整，进而调整刀具切削面与水平面的夹角。满足不同尺寸风口二套的切割需求，对风口二套切割过程中不会产生浓烟和粉尘，能实现风口二套铜材的资源回收再利用，有利于节能环保型钢铁企业建设。

Description

一种高炉风口二套切割用的组合式刀具

技术领域

本发明涉及冶金设备施工技术领域，具体涉及一种高炉风口二套切割用的组合式刀具。

背景技术

高炉风口二套是高炉炼铁的核心设备，由于其工作温度较高(2000℃)，长期工作后会发生较大的形变，一旦形变过大会造成焊缝开裂、冷却水泄漏，危急高炉生产安全性，同时还会导致高炉炉缸边缘粘结、高炉产量下降、风口备件成本大幅攀升、送风装置跑风、风口区域煤气泄漏等严重后果，因此必须对风口二套进行更换。

当风口二套形变不大时，利用U型挂钩的撞击力能够实现风口二套更换(安志庆，李涛.八钢2500m³高炉风口上翘原因分析及处理[J].新疆钢铁，2012,4:25-28.)。但是，大多数风口二套在使用过程中由于长期承受交变应力，风口二套形变较大，此时常规方法已无法对风口二套进行更换。针对这种情况，目前国内外均采用人工火焰切割方式进行更换，即利用氧枪将风口二套大部分甚至全部进行融化成铜水，然后利用拉拔的方式将风口二套剩余的后部分取出。

如图1所示，采用火焰切割方式对风口二套进行更换，存在以下问题：

1、由于高炉风口二套必须等高炉炉顶作业完成之后才能进行更换，且劳动强度大，风口二套更换时间太长，严重影响高炉休风时间。正常情况下单个风口二套更换时间为8-10小时，个别情况风口二套更换时间达16-20小时/个；

2、采用火焰切割方式对风口二套进行破坏性拆除导致风口铜材无法回收再利用，造成资源浪费，并且在切割过程中易产生大量粉尘和黑烟，不利于节能环保型钢铁企业建设；

3、由于作业视线不佳，风口二套切割作业中对工人技术要求比较高，一旦操作不当会对风口大套造成损伤，导致高炉停产。

基于以上问题，本专利的思路是利用刀具切削力来实现风口二套的环保性拆除和铜材的回收再利用；开发一种组合式刀具，通过多组刀具的同时工作提高工作效率，并且通过刀具尺寸和结构的变化，实现刀具切削角度的调整，满足不同结构尺寸和角度风口二套的切割需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种高炉风口二套切割用的组合式刀具，满足不同尺寸风口二套的切割需求，对风口二套切割过程中不会产生浓烟和粉尘，能实现风口二套铜材的资源回收再利用，有利于节能环保型钢铁企业建设。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种高炉风口二套切割用的组合式刀具，包括旋转轴，旋转轴上沿轴向套设有多个环形刀具，在旋转轴上沿轴向分布的各环形刀具的外径依次减小，多个环形刀具的最外切削点旋转切削时形成一个刀具切削面，环形刀具可沿轴向移动调整，进而调整刀具切削面与水平面的夹角。

按照上述技术方案，环形刀具包括刀具安装环，刀具安装环上沿周向分布有多个刀具定位块，每个刀具定位块上设有一个刀具。

按照上述技术方案，刀具的横截面为方形、圆形或椭圆形。

按照上述技术方案，刀具的纵切面为L型或直线型。

按照上述技术方案，刀具底部套装到刀具定位块上，刀具和刀具定位块之间通过插销进行定位固定。

按照上述技术方案，所述刀具定位块的个数为1～15个。

按照上述技术方案，每个环形刀具的两侧设有定位环，环形刀具和定位环均通过螺纹套装于旋转轴上。

按照上述技术方案，旋转轴上设有多个台阶轴，多个台阶轴的直径沿轴向依次减小，台阶轴的直径减小方向与环形刀具外径的减小方向一致，每个台阶轴上均套装有相应的环形刀具。

按照上述技术方案，旋转轴上的台阶轴个数为1～15个。

按照上述技术方案，最大环形刀具所在的旋转轴的一端设有连接轴，通过连接轴与传动机构连接，用于实现整个刀具的旋转和横向移动。

本发明具有以下有益效果：

通过环形刀具形成的刀具切削面，环形刀具可沿轴向移动调整，实现刀具切削面位置和角度的任意调整，满足不同尺寸风口二套的切割需求，通过所述的组合刀具在对风口二套切割过程中，不仅不会产生浓烟和粉尘，而且切削下来的铜削可沿着刀具之间的空隙排出，能实现风口二套铜材的资源回收再利用，有利于节能环保型钢铁企业建设。

附图说明

图1是本发明实施例中风口二套安装好后的结构示意图；

图2是本发明实施例中高炉风口二套切割用的组合式刀具的立面图；

图3是本发明实施例中高炉风口二套切割用的组合式刀具的主视图；

图4是图3的A-A的剖视图；

图5是本发明实施例中的环形刀具的立面图；

图6是本发明实施例中的环形刀具的主视图；

图7是本发明实施例中的定位环的结构示意图；

图8是本发明实施例中的刀具的结构示意图；

图中，1-旋转轴，1.1-第一螺纹，2-大定位环，2.1-第二螺纹，3-第一刀具安装环，3.1-第三螺纹，4-刀具，4.1-安装孔，5-固定螺栓，6-刀具定位块，7-中定位环，8-第二刀具安装环，9-小定位环，10-第三刀具安装环，11-风口大套，12-风口二套，13-高炉耐火砖，14-原轮廓线，15-变形后轮廓线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图2～图8所示，本发明提供的一个实施例中高炉风口二套切割用的组合式刀具，包括旋转轴，旋转轴上沿轴向套设有多个环形刀具，在旋转轴上沿轴向分布的各环形刀具的外径依次减小，多个环形刀具的最外切削点旋转切削时形成一个刀具切削面，环形刀具可沿轴向移动调整，进而调整刀具切削面与水平面的夹角α，切削高炉风口二套前，将刀具切削面的夹角α调整到与高炉风口二套的夹角一致；通过环形刀具形成的刀具切削面，环形刀具可沿轴向移动调整，实现刀具切削面位置和角度的任意调整，满足不同尺寸风口二套的切割需求，通过所述的组合刀具在对风口二套切割过程中，不仅不会产生浓烟和粉尘，而且切削下来的铜削可沿着刀具之间的空隙排出，能实现风口二套铜材的资源回收再利用，有利于节能环保型钢铁企业建设。

进一步地，环形刀具包括刀具安装环，刀具安装环可沿轴向移动调整，刀具安装环上沿周向分布有多个刀具定位块，每个刀具定位块上设有一个刀具。

进一步地，刀具切削面与水平面的夹角α，可实现任意调整，调整范围为0°≤α≤60°。

进一步地，刀具安装环通过螺纹套装于旋转轴。

进一步地，刀具的横截面为方形、圆形或椭圆形。

进一步地，刀具的纵切面为L型或直线型。

进一步地，刀具底部套装到刀具定位块上，刀具和刀具定位块之间通过插销(具体实施例中插销为螺栓)进行定位固定，插销的两端设有螺母，通过螺母进行锁紧；通过插销式结构，实现刀具快速安装和更换。

进一步地，所述刀具定位块的个数为1～15个。

进一步地，刀具定位块上设有定位槽，定位槽的截面尺寸与刀具的截面尺寸一致，刀具插入到定位槽内进行安装。

进一步地，刀具安装环为中空式圆筒结构。

进一步地，每个环形刀具的两侧设有定位环，环形刀具和定位环均通过螺纹套装于旋转轴上，定位环对环形刀具两端进行夹紧；实现环形刀具的轴向定位，可实现环形刀具位置的固定和定位环的快速整体更换；通过螺纹套装结构，实现环形刀具和定位环的快速更换，设计多组不同外径的环形刀具，保持环形刀具的内孔和螺纹不变，就能满足不同尺寸风口二套的切割需求。

进一步地，旋转轴上设有多个台阶轴，多个台阶轴的直径沿轴向依次减小，台阶轴的直径减小方向与环形刀具外径的减小方向一致，每个台阶轴上均套装有相应的环形刀具。

进一步地，旋转轴上的台阶轴个数为1～15个。

进一步地，最大环形刀具所在的旋转轴的一端设有连接轴，通过连接轴与传动机构连接，用于实现整个刀具的旋转和横向移动。

本发明的实施例一：

一种高炉风口二套切割用的组合式刀具包括旋转轴1、第一螺纹1.1、大定位环2、第二螺纹2.1、第一刀具安装环3、第三螺纹3.1、刀具4、安装孔4.1、固定螺栓5、刀具定位块6、中定位环7、第二刀具安装环8、小定位环9、第三刀具安装环10。

刀具旋转轴1具有n个台阶轴(1≤n≤15)，台阶轴直径可相等也可不同；n个台阶轴的台阶面的刀具4切削面可在0-60°可调；刀具4横截面可为方形、圆形、椭圆形等，刀具4纵切面可为L型、直线型等；刀具4固定方式可为螺栓、销轴连接等方式；

下面以3个台阶轴直径不同的旋转轴，刀具横截面为方形、纵切面为L型的刀具为例进行介绍。

其设备组成如下：旋转轴1的左边与传动机构相连，用于实现整个刀具的旋转和横向移动。旋转轴1的三个台阶轴上均设计有螺纹1.1，用于实现旋转轴1与多个刀具安装环的固定；第一刀具安装环3、第二刀具安装环8和第三刀具安装环均为中空式圆筒结构，其内孔上设计有与第一螺纹1.1配合的第三螺纹3.1，其圆筒外壁上焊接有m个方形刀具定位块6(1≤m≤15)，该结构主要用于刀具的固定；在刀具定位块6垂直方向上中设计有与L型刀具4横截面尺寸相同的方形孔，在刀具定位块6横向方向上设计有与L型刀具4安装孔4.1相同尺寸的圆形孔；将L型刀具4插入到刀具定位块6之后，调节刀具插入深度，利用固定螺栓5可将刀具4固定在刀具定位块6中；将带有刀具4、固定螺栓5和刀具定位块6的第一刀具安装环3通过第三螺纹3.1安装在旋转轴1的大台阶上，调整好位置，再将2个带有第二螺纹2.1的大定位环2分别固定在第一刀具安装环3的两侧，实现位置固定；同理组装好带有刀具4的第二刀具安装环8和第三刀具安装环10后，分别利用中定位环7和小定位环9可实现第二刀具安装环8和第三刀具安装环10位置的固定；位置调整好之后，三个台阶轴上成套刀具的顶端与水平面形成一个α角，其大小与风口二套倾角相同；通过刀具安装环位置和结构尺寸的变化，可实现α角的任意调整(0°≤α≤60°)，以满足不同角度风口二套切割需求。

其刀具工作原理如下：调整好刀具4的切削面，使其α角与风口二套倾角相同；启动传动机构通过阶梯轴1使整个刀具旋转；利用横移机构使刀具横向移动，使刀具顶端切削面与风口二套内表面接触，从而对风口二套进行切除，当直径最小的刀具到达风口二套最前端(直径最小)时，完成风口二套切割。

本发明专利中整个旋转轴采用阶梯式设计，并且每个台阶上均设计有螺纹，通过螺纹可以实现刀具位置和角度的任意调整；每个刀具安装环两侧均设计有一个定位环，可实现刀具位置的固定和刀具定位环的快速整体更换；采用插销式固定方法，并通过螺栓能实现刀具的快速安装和更换；保持刀具安装环内孔和螺纹不变，只需设计多组不同外径的刀具安装环就能满足不同尺寸风口二套的切割需求；通过刀具安装环位置的变化，可实现α角的任意调整(0°≤α≤60°)，以满足不同角度风口二套切割需求；整个刀具在对风口二套切割过程中，不仅不会产生浓烟和粉尘，而且切削下来的铜削可沿着刀具之间的空隙排出，能实现风口铜材的资源回收再利用，有利于节能环保型钢铁企业建设。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高炉风口二套切割用的组合式刀具，其特征在于，包括旋转轴，旋转轴上沿轴向套设有多个环形刀具，在旋转轴上沿轴向分布的各环形刀具的外径依次减小，多个环形刀具的最外切削点旋转切削时形成一个刀具切削面，环形刀具可沿轴向移动调整，进而调整刀具切削面与水平面的夹角；

环形刀具包括刀具安装环，刀具安装环上沿周向分布有多个刀具定位块，每个刀具定位块上设有一个刀具；

刀具底部套装到刀具定位块上，刀具和刀具定位块之间通过插销进行定位固定；

每个环形刀具的两侧设有定位环，环形刀具和定位环均通过螺纹套装于旋转轴上；

刀具为横截面为方形、纵切面为L型的刀具。

2.根据权利要求1所述的高炉风口二套切割用的组合式刀具，其特征在于，刀具的横截面替换为圆形或椭圆形。

3.根据权利要求1所述的高炉风口二套切割用的组合式刀具，其特征在于，刀具的纵切面替换为直线型。

4.根据权利要求1所述的高炉风口二套切割用的组合式刀具，其特征在于，所述刀具定位块的个数为1～15个。

5.根据权利要求1所述的高炉风口二套切割用的组合式刀具，其特征在于，旋转轴上设有多个台阶轴，多个台阶轴的直径沿轴向依次减小，台阶轴的直径减小方向与环形刀具外径的减小方向一致，每个台阶轴上均套装有相应的环形刀具。

6.根据权利要求5所述的高炉风口二套切割用的组合式刀具，其特征在于，旋转轴上的台阶轴个数为1～15个。

7.根据权利要求1所述的高炉风口二套切割用的组合式刀具，其特征在于，最大环形刀具所在的旋转轴的一端设有连接轴，通过连接轴与传动机构连接，用于实现整个刀具的旋转和横向移动。