CN112662828A - 一种液压开铁口机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液压开铁口机，包括支座、回转机构、吊挂机构、钻架机构；本发明能够满足德国进口TMT开铁口机的工作条件与性能要求，有效配合开铁口机完成钻铁口过程中的夹持钻杆工作；解决了高炉进口液压开铁口机钻铁口过程中钻杆颤动、跑偏、不稳定等技术问题，延长使用寿命；消除了钻杆的径向移动，实现了钻杆与铁口通道的精准定位。

Description

一种液压开铁口机

技术领域

本发明属于高炉进口液压设备领域，尤其涉及一种国产化改造的 液压开铁口机。

背景技术

开铁口机是高炉系统关键设备之一，它工作是否可靠直接关系到 高炉系统的正常生产。

然而，高炉每次出铁时必须用开铁口机钻杆钻开出铁口，在钻铁 口过程中，钻杆做高速旋转和高频率轴向击打复合运动，由于钻杆过 长受离心力以及推力作用引起钻杆弯曲和颤动，导致铁口通道偏斜、 不规则、葫芦形等等。造成铁口通道靠近内壁部分侵蚀较快，铁口过 浅，出铁时往往发生“跑大流”和“跑焦炭”等现象。一旦堵不上出 铁口，铁水从出铁口流到炉台下的道轨上烧毁道轨，影响高炉铁罐正 常输送，甚至造成更大的事故。

此外，在钻铁口过程中，开铁口机钎杆做高速旋转和高频率轴向 击打复合运动，开铁口机转臂产生共振，使开铁口机转臂旋转角度偏 离114°，导致钎杆与出铁口错位，造成铁口通道扩大、歪斜，甚至 堵不上出铁口事故，严重影响高炉正常生产。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明主要解决的技术问题提供一种液压 开铁口机，包括支座、回转机构、吊挂机构、钻架机构；

支座为圆柱体结构，下表面为正方形法兰水平布置，上表面为圆 形法兰并且以圆心为坐标原点，绕X轴顺时针旋转0.9°，绕Y轴顺 时针旋转5.3°；形成两个倾斜角度；

支座下表面设置安装孔，与高炉框架地脚通过高强螺栓连接固 定，支座下表面正方形法兰四个角分别扣去四个小正方体，利用与小 正方体相匹配的正方体挡块加固，挡块焊接在高炉框架地脚上，防止 支座转动和错位；

回转机构包括基架、转臂、固定心轴、旋转液压缸，基架一端与 支座上表面圆形法兰用螺栓连接固定，基架另一端与转臂通过固定心 轴连接，转臂绕固定心轴转动；旋转液压缸为两端铰接安装形式，缸 头与转臂铰接，尾部与基架铰接；

吊挂机构包括扁担梁、悬挂装置，扁担梁安装在转臂末端；悬挂 装置为两组，通过销轴对称安装在扁担梁两端；悬挂装置设置法兰与 钻架机构轨梁连接；

导杆一端连接基架，另一端连接吊挂机构扁担梁上；

钻架机构包括轨梁、机械手、定位装置、锤式钻机、钻杆；轨梁 由工字钢焊接而成，中间部位设置法兰与悬挂装置固定连接；

所述机械手包括左手和右手，左手和右手结构完全相同，相互对 称安装；

每只手包括手指、手掌、手腕、定位夹板、小臂、大臂、瓦座、 传动轴、连杆、气缸；手指用螺栓固定在手掌上；手掌与手腕用螺栓 连接；手腕轴接在定位夹板上；手腕与小臂下端用销轴连接；小臂上 端与大臂用销轴连接；大臂另一端与传动轴的一端固定连接；传动轴 支撑在瓦座上，传动轴另一端与连杆固定连接，连杆末端与气缸活塞 杆用销轴连接；手掌中心设置半圆凹槽，凹槽半径大于钻杆半径；定 位夹板、瓦座安装在高炉进口液压开铁口机机体上；所述手指的上端 面与所述半圆凹槽下端面相切，左手的手指与右手的手指交叉设置。

定位装置包括与炉门固定的支撑架，支撑架上固定设置支撑墩， 支撑墩嵌入定位座一侧的盲孔中，定位座的另外一侧设置锥孔；定位 座上端设置通孔，连接环固定设置在支撑架上；连接螺栓穿过定位座 的通孔和定位环，由螺母锁紧；

还包括与转臂连接的顶针架；所述顶针架上设置螺纹孔，顶针设 置螺纹段，顶针旋接在所述螺纹孔中并由锁紧螺母对顶针轴向定位； 顶针朝向定位座的一端设置球形头。

锤式钻机倒挂在轨梁上，由链条带动沿轨梁前后移动；

机械手始终握住钻杆，消除了钻杆的径向移动，实现了钻杆与铁 口通道的精准定位。

导杆为套筒式结构，内部设置碟簧吸收吊挂机构的冲击和振动， 导杆的一端通过螺栓与吊挂机构扁担梁连接，通过导杆伸长或缩短来 能微调吊挂机构水平转角±2°，保证钻架机构与出铁口的准确对位。

通过调整法兰垫片的厚度来调节钻架机构垂直方向倾斜角度± 2°。

左手和右手闭合之前，把钻杆一端放到左手和右手之间，左手和 右手闭合过程中利用两个手指引导作用，将钻杆握在手掌中心。

与现有技术相比，该发明技术具有以下优点：

1、完全能够满足德国进口TMT开铁口机的工作条件与性能要求， 有效配合开铁口机完成钻铁口过程中的夹持钻杆工作。

2、解决了高炉进口液压开铁口机钻铁口过程中钻杆颤动、跑偏、 不稳定等技术问题，延长使用寿命。

3、消除了钻杆的径向移动，实现了钻杆与铁口通道的精准定位。

4、可以有效的减少“跑大流”和“跑焦炭”等事故的发生，使 进口液压开铁口机使用更加安全，无形中节约企业成本。

5、圆头顶针垂直进入定位座，头部自动滑入定位座圆锥形凹坑 最底部，开铁口机转臂能够自动找正。

6、完全限制了开铁口机转臂上、下、左、右、前、后六个自由 度移动，保证了开铁口机转臂精确定位。

附图说明

图1是本发明的总体立体示意图；

图2是本发明的支座立体示意图；

图3是本发明的回转机构立体示意图；

图4是本发明的吊挂机构平面示意图；

图5是本发明的导杆安装位置平面示意图；

图6是本发明的钻架机构平面示意图；

图7是本发明的机械手立体示意图；

图8是本发明的定位装置立体示意图；

图9为顶杆结构示意图；

图10为液压系统图；

附图中各部分标记如下：

支座1、回转机构2、吊挂机构3、钻架机构4、液压系统5、下 表面11、上表面12、框架地脚13、高强螺栓14、挡块15、基架21、 转臂22、固定心轴23、旋转液压缸24、扁担梁31、悬挂装置32、 导杆33、轨梁41、机械手42、定位装置43、锤式钻机44、钻杆45、 圆头顶针431、定位座432、花键套441、钎尾轴442、卡具443、外 花键4411、内花键4412、圆弧螺纹4421、过渡轴肩4422、定位轴肩 4423、定位锁紧孔4431。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的具体实施方式，本领域 技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的优点及功 效。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合 附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描 述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图所示，本发明包括支座1、回转机构2、吊挂机构3、钻架 机构4、液压系统5；用于打开高炉出铁口，使铁水顺利从出铁口通 道流出。

支座1为圆柱体结构，下表面11为正方形法兰水平布置，上表 面12为圆形法兰并且以圆心为坐标原点，绕X轴顺时针旋转0.9°， 绕Y轴顺时针旋转5.3°；形成两个倾斜角度。

支座1上表面12设计两个方向倾斜角度0.9°和5.3°，能确保开 铁口机打开出铁口时，钻架机构4中心线与高炉出铁口中心线重合， 并且准确对准高炉出铁口，而且，在待机时处于水平状态，距离地面 高度为1.5m便于维修和更换钻杆。

支座1下表面11均布设置安装孔，与高炉框架地脚13通过高强 螺栓14连接固定，支座下表面11正方形法兰四个角分别扣去四个小 正方体，利用与之相匹配的正方体挡块15加固，挡块15焊接在高炉 框架地脚13上，防止支座1转动和错位。

回转机构2包括基架21、转臂22、固定心轴23、旋转液压缸24， 基架21为长圆形，一端与支座1上表面12圆形法兰用螺栓连接固定， 另一端与转臂22通过固定心轴23连接，转臂22绕固定心轴23转动； 旋转液压缸24为两端铰接安装形式，缸头与转臂22铰接，尾部与基 架21铰接，工作时活塞杆做直线往复运动，同时带动转臂22绕固定 心轴23水平转动。基架21、转臂22、旋转液压缸24组成曲柄摇块 机构。

吊挂机构3包括扁担梁31、悬挂装置32，扁担梁31安装在转臂 22末端，并且以转臂22为半径跟随转臂22做圆周运动；悬挂装置 32为两组，通过销轴对称安装在扁担梁31两端，悬挂装置32设置 法兰与钻架机构4轨梁41连接，通过调整法兰垫片的厚度来调节钻 架机构4垂直方向倾斜角度±2°。

导杆33一端连接基架1，另一端连接吊挂机构3扁担梁31上， 基架21、转臂22、吊挂机构3和导杆33组成双摇杆机构。导杆33 为套筒式结构，内部设置碟簧331吸收吊挂机构3的冲击和振动，导 杆33的一端设置调整螺栓332调整导杆的长度，通过导杆33伸长或 缩短来使得吊挂机构3能够实现水平转角±2°，保证钻架机构4与出 铁口的准确对位。

钻架机构4包括轨梁41、机械手42、定位装置43、锤式钻机44、 钻杆45；轨梁41由工字钢焊接而成，中间部位设置法兰与悬挂装置 32固定连接；轨梁41随着转臂22旋转，同时跟随吊挂机构3左右 摆动，钻杆45最大行程达到5500mm。

机械手42为气动式，安装在轨梁上，在钻杆45钻铁口过程中， 机械手42始终握住钻杆45，消除了钻杆45的径向移动，实现了钻 杆45与铁口通道的精准定位。

机械手的结构是：

包括手指4201、手掌4202、手腕4203、定位夹板4204、小臂 4205、大臂4206、瓦座4207、传动轴4208、连杆4209、气缸4210。 用于配合高炉进口液压开铁口机，完成钻铁口过程中的夹持钻杆45 工作，分为左手和右手，并且结构完全相同相互对称安装。手指用内 六角螺栓固定在手掌上；手掌与手腕用螺栓连接；销轴穿过手腕固定 在定位夹板上；手腕与小臂下端用销轴连接；小臂上端与大臂用销轴 连接；大臂另一端与传动轴焊接在一起；传动轴支撑在瓦座上，传动 轴另一端与连杆焊接在一起，大臂与连杆之间夹角为75°，连杆末端 与气缸活塞杆用销轴连接。

手掌中心设置半圆凹槽，凹槽半径大于钻杆45半径。

所述手指的上端面与所述半圆凹槽下端面相切，左手的手指与右 手的手指交叉设置。通过交叉的手指承载钻杆，且保证手指的上端与 半圆凹槽的下端为一个平面，便于钻杆移动到半圆凹槽中；左手和右 手闭合之前，把钻杆一端放到左手和右手之间，左手和右手闭合过程 中利用两个手指引导作用，将钻杆握在手掌中心。

定位装置43包括与炉门固定的支撑架4306，支撑架4306上固 定设置支撑墩4305，支撑墩嵌入定位座4304一侧的盲孔中，定位座 的另外一侧设置锥孔；定位座上端设置通孔，连接环4307固定设置 在支撑架4306上；连接螺栓穿过定位座的通孔和定位环，由螺母锁 紧；

还包括与转臂连接的顶针架4303；所述顶针架上设置螺纹孔， 顶针4301设置螺纹段4309，顶针旋接在所述螺纹孔中并由锁紧螺母 对顶针轴向定位；顶针朝向定位座的一端设置球形头4308。

为减小冲击，所述支撑墩4305为锥体，所述盲孔也为锥孔；支 撑墩的高度小于盲孔的深度。这样的好处是当球形头与锥孔接触时， 球形头的力与支撑墩与盲孔间的挤压力抵消，克服了支撑墩直接与盲 孔地面直接碰撞时的冲击。

定位装置43安装在轨梁41最前端，在钻铁口过程中，4308头 部进入炉门上的定位座的圆锥孔，完全限制了开铁口机转臂22上、 下、左、右、前、后六个自由度移动，实现了开铁口机转臂22精确 定位。

锤式钻机44倒挂在轨梁41上，由链条带动沿轨梁41前后移动， 锤式钻机44关键核心零件包括花键套441、钎尾轴442、卡具443。

液压系统5为电液比例液压控制系统，执行机构包括钻杆马达 51、液压锤52、进给马达53、旋转液压缸24。钻杆马达51由比例 流量阀54控制钻杆45的转速0～330r/min；锤式钻机52由比例减 压阀55控制液压力的大小，进而控制液压锤52输出的冲击功；进给 马达53通过比例减压阀55控制输出的扭矩，同时通过比例流量阀 54控制输出的转速，进一步控制锤式钻机44移动的速度；旋转液压 缸24由比例流量阀54和压力补偿器56叠加，控制其加速度恒定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种液压开铁口机，其特征在于：包括支座、回转机构、吊挂机构、钻架机构；

支座为圆柱体结构，下表面为正方形法兰水平布置，上表面为圆形法兰并且以圆心为坐标原点，绕X轴顺时针旋转0.9°，绕Y轴顺时针旋转5.3°；形成两个倾斜角度；

支座下表面设置安装孔，与高炉框架地脚通过高强螺栓连接固定，支座下表面正方形法兰四个角分别扣去四个小正方体，利用与小正方体相匹配的正方体挡块加固，挡块焊接在高炉框架地脚上，防止支座转动和错位；

回转机构包括基架、转臂、固定心轴、旋转液压缸，基架一端与支座上表面圆形法兰用螺栓连接固定，基架另一端与转臂通过固定心轴连接，转臂绕固定心轴转动；旋转液压缸为两端铰接安装形式，缸头与转臂铰接，尾部与基架铰接；

吊挂机构包括扁担梁、悬挂装置，扁担梁安装在转臂末端；悬挂装置为两组，通过销轴对称安装在扁担梁两端；悬挂装置设置法兰与钻架机构轨梁连接；

导杆一端连接基架，另一端连接吊挂机构扁担梁上；

钻架机构包括轨梁、机械手、定位装置、锤式钻机、钻杆；轨梁由工字钢焊接而成，中间部位设置法兰与悬挂装置固定连接；

所述机械手包括左手和右手，左手和右手结构完全相同，相互对称安装；

每只手包括手指、手掌、手腕、定位夹板、小臂、大臂、瓦座、传动轴、连杆、气缸；手指用螺栓固定在手掌上；手掌与手腕用螺栓连接；手腕轴接在定位夹板上；手腕与小臂下端用销轴连接；小臂上端与大臂用销轴连接；大臂另一端与传动轴的一端固定连接；传动轴支撑在瓦座上，传动轴另一端与连杆固定连接，连杆末端与气缸活塞杆用销轴连接；手掌中心设置半圆凹槽，凹槽半径大于钻杆半径；定位夹板、瓦座安装在高炉进口液压开铁口机机体上；所述手指的上端面与所述半圆凹槽下端面相切，左手的手指与右手的手指交叉设置。

定位装置包括与炉门固定的支撑架，支撑架上固定设置支撑墩，支撑墩嵌入定位座一侧的盲孔中，定位座的另外一侧设置锥孔；定位座上端设置通孔，连接环固定设置在支撑架上；连接螺栓穿过定位座的通孔和定位环，由螺母锁紧；

还包括与转臂连接的顶针架；所述顶针架上设置螺纹孔，顶针设置螺纹段，顶针旋接在所述螺纹孔中并由锁紧螺母对顶针轴向定位；顶针朝向定位座的一端设置球形头。

锤式钻机倒挂在轨梁上，由链条带动沿轨梁前后移动；

机械手始终握住钻杆，消除了钻杆的径向移动，实现了钻杆与铁口通道的精准定位。

2.根据权利要求1所述的一种液压开铁口机，其特征在于：导杆为套筒式结构，内部设置碟簧吸收吊挂机构的冲击和振动，导杆的一端通过螺栓与吊挂机构扁担梁连接，通过导杆伸长或缩短来能微调吊挂机构水平转角±2°，保证钻架机构与出铁口的准确对位。

3.根据权利要求1所述的一种液压开铁口机，其特征在于：通过调整法兰垫片的厚度来调节钻架机构垂直方向倾斜角度±2°。

4.根据权利要求1所述的一种液压开铁口机，其特征在于：左手和右手闭合之前，把钻杆一端放到左手和右手之间，左手和右手闭合过程中利用两个手指引导作用，将钻杆握在手掌中心。

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