TWI565804B - 高爐裝置以及一種用於將斜槽傳動齒輪箱安裝於高爐之爐頭上之方法 - Google Patents

Description

高爐裝置以及一種用於將斜槽傳動齒輪箱安裝於高爐之爐頭上之方法

本發明大體係關於一種高爐裝置，且特定言之，係關於一種包括高爐及配置於該高爐上的斜槽傳動齒輪箱之高爐裝置。更特定言之，本發明涉及斜槽傳動齒輪箱與高爐之間的連接。本發明進一步係關於一種用以將斜槽傳動齒輪箱安裝於高爐上之方法。

具有無料鐘爐頂®(bell less top®)設計之高爐包括介於高爐之爐頭(top cone)與裝料斗(material charging hopper)之間的斜槽傳動齒輪箱(chute transmission gearbox)。此斜槽傳動齒輪箱包括用於使關聯的旋轉斜槽旋轉之滾珠軸承，該旋轉斜槽係用來將爐料均勻分配至高爐中。將斜槽傳動齒輪箱正確安裝於高爐之爐頂上特別重要。不正確的安裝可能對滾珠軸承之正確工作造成災難性的後果，並因此對斜槽傳動齒輪箱之正確工作造成災難性的後果。實際上，容納斜槽傳動齒輪箱的底座必須經精密設計，且必須滿足關於平坦度之相當嚴格的公差。

通常，高爐之爐頭上具有爐頭圈，用來收納斜槽傳動齒輪箱的連接凸緣。必須加工爐頭圈與連接凸緣，使得二者可以完美地配合在一起。為進一步避免任何氣體自爐頭圈與斜槽傳動齒輪箱之間逸出，在安裝之前將密封劑塗覆於爐頭圈上。鑒於必須考慮的嚴格公差，在架設或修理高爐期間通常有必要調適爐頭圈。對爐頭圈的此種現場調適 相當耗時，且因此成本較高。在某些狀況下可能特別難以滿足必要的公差，因此有在未遵守必要公差的情況下安裝斜槽傳動齒輪箱並因此危及旋轉斜槽之正確工作的風險。

技術問題

因此本發明的目標係提供一種高爐裝置，其具有用於調整及對準高爐上的斜槽傳動齒輪箱之改良機構。此目標由根據申請專利範圍第1項之高爐裝置達成。本發明的另一個目標係提供一種用於將斜槽傳動齒輪箱安裝於高爐上之方法，其中改良了對斜槽傳動齒輪箱的調整及對準。此目標由根據申請專利範圍第11項之方法達成。

一種高爐裝置包括一高爐及一斜槽傳動齒輪箱；該高爐包括一爐頭，該爐頭上配置有一爐頭圈，用來收納一斜槽傳動齒輪箱之一連接凸緣。該連接凸緣係由固定機構直接固定於該爐頭圈上，以建立該爐頭圈與該連接凸緣之間的牢固連接。根據本發明之一態樣，該連接凸緣在三個分開的固定區域中固定至該爐頭圈，每一固定區域包括一或多個固定機構。根據本發明之另一態樣，該高爐裝置亦包括一可撓性密封元件，該可撓性密封元件係環繞介於該爐頭圈與該斜槽傳動齒輪箱之間的連接之周邊而配置。

本質上，斜槽傳動齒輪箱係由爐頭圈承載，而無需特別注意連接凸緣在爐頭圈上安放得有多好。不管連接凸緣與爐頭圈之間是否存在間隙，皆使用固定區域中的固定機構來建立爐頭圈與連接凸緣之間的牢固連接。換言之，爐 頭圈與斜槽傳動齒輪箱的連接凸緣之間可能存在小間隙。根據本發明，此小間隙不會產生問題，且連接凸緣與爐頭圈之間的完美配合並非必需的。

然而，在先前技術裝置中，斜槽傳動齒輪箱之連接凸緣與爐頭圈之間的任何間隙皆構成很大問題。當斜槽傳動齒輪箱基本上在其整個周邊上連接至爐頭圈時，在有間隙的區域中，固定機構可能使斜槽傳動齒輪箱變形。此變形當然對滾珠軸承之正確工作不利，並因此對旋轉斜槽之正確工作不利。此外，當藉助於密封劑在兩個接觸表面之間達成密封時，其中的間隙允許氣體經由間隙逸出。因此，在先前技術裝置中，有必要現場調適爐頭圈及/或連接凸緣以避免此等間隙。

另一方面，根據本發明，固定發生在三個固定區域中，且允許間隙存在。因此，唯一需要之干預係水平對準斜槽傳動齒輪箱以滿足嚴格的安裝公差。代替現場加工爐頭圈及/或連接凸緣以消除此等間隙，本發明實際上建議將連接凸緣固定至爐頭圈，而不需要連接凸緣與爐頭圈之間的完美配合。因此，安裝斜槽傳動齒輪箱係更容易、更快且成本更低。發明人已發現，僅在正好三個固定區域中固定斜槽傳動齒輪箱導致斜槽傳動齒輪箱中的變形更少，該更少的變形又導致斜槽傳動齒輪箱之滾珠軸承上的應力更少。因此，斜槽傳動齒輪箱之正確安裝更容易達成，且可保證齒輪箱之正確工作。齒輪箱之使用壽命亦可延長。

此外，環繞介於爐頭圈與斜槽傳動齒輪箱之間的連接 之周邊而配置之可撓性密封元件防止任何氣體經由連接凸緣與爐頭圈之間任何可能的間隙逸出。在正確置放斜槽傳動齒輪箱之後從外部應用之此可撓性密封元件允許取代先前使用的、在定位斜槽傳動齒輪箱之前將密封劑塗覆於爐頭圈上之相當脆弱的密封方法。

有利地，固定區域所覆蓋之總空間不超過爐頭圈之角表面的180°。藉由限制固定區域之數量及尺寸，大大減少了斜槽傳動齒輪箱可能遭受之應力及變形。此外，固定區域較佳地彼此等距配置。

固定區域中的固定機構可包括爐頭圈與連接凸緣之間的螺栓與螺母連接。每一固定區域可包括個數介於5與30之間的固定機構。

根據較佳實施例，可將墊板設置於爐頭圈與連接凸緣之間。較佳主要在固定區域中使用此等墊板，以執行斜槽傳動齒輪箱在爐頭圈上之水平對準。此外，可於固定區域外部使用墊板，以減少斜槽傳動齒輪箱與爐頭圈之間的間隙。由於存在可撓性密封元件，故墊板不需要以氣密方式填充間隙。因此，可快速且高效地實現墊板之安裝。

有利地，可撓性密封元件包括配置於第一連接部分與第二連接部分之間的可撓性片，其中該第一連接部分被焊接至爐頭圈與連接凸緣中之一者。

在安裝過程之前及期間，較佳將撐托器件設置於第一連接部分與第二連接部分之間，用來將第二連接部分連接至第一連接部分。可向可撓性片預加應力；在此狀況下， 撐托器件使可撓性片保持在其預應力狀態。

在安裝過程之後，較佳將第二連接部分焊接至爐頭圈與連接凸緣中之另一者。

因此，最初可將可撓性密封元件設置於爐頭圈上。在此狀況下，最初將第一連接部分焊接至爐頭圈，且在安裝之後將第二連接部分焊接至連接凸緣。然而，較佳最初將可撓性密封元件設置於連接凸緣上，其中最初將第一連接部分焊接至連接凸緣，且在安裝之後將第二連接部分焊接至爐頭圈。

本發明亦關於一種用於將斜槽傳動齒輪箱安裝於高爐之爐頭上之方法，該方法包括以下步驟：將爐頭圈焊接於爐頭上；將斜槽傳動齒輪箱置放於爐頭圈上；在三個固定區域中調整及水平對準爐頭圈上之斜槽傳動齒輪箱；環繞介於爐頭圈與斜槽傳動齒輪箱之間的連接之周邊而連接可撓性密封元件；以及在三個固定區域中將斜槽傳動齒輪箱固定至爐頭圈。

本方法允許在不用擔心可能存在於斜槽傳動齒輪箱與爐頭圈之間的任何間隙的情況下進行安裝。實際上，因為可撓性密封元件確保連接係氣密連接，故不再需要斜槽傳動齒輪箱沿著爐頭圈之整個圓周準確地安放在爐頭圈上。將斜槽傳動齒輪箱固定至爐頭圈限於三個固定區域，而不需要將連接凸緣完美配合於爐頭圈上。此導致更容易、更 快且成本更低的斜槽傳動齒輪箱安裝。

在三個固定區域中調整及水平對準爐頭圈上之斜槽傳動齒輪箱可包括以下額外步驟：將墊板設置於爐頭圈與連接凸緣之間。

應注意，可在將斜槽傳動齒輪箱固定至爐頭圈之步驟之前或之後進行連接可撓性密封元件之步驟，二者皆在本發明之範疇內。

較佳在安裝之前設置可撓性密封元件，該可撓性密封元件包括配置於第一連接部分與第二連接部分之間的可撓性片，第一連接部分焊接至爐頭圈與連接凸緣中之一者。此外，接著將撐托器件設置於第一連接部分與第二連接部分之間，用來將第二連接部分連接至第一連接部分。因此可在安裝斜槽傳動齒輪箱之前安裝可撓性密封元件，但由於撐托器件，可撓性密封元件保持遠離連接區域。

有利地，連接可撓性密封元件之步驟包括移除撐托器件及將第二連接部分焊接至爐頭圈與連接凸緣中之另一者。一旦已將斜槽傳動齒輪箱正確對準於爐頭圈上，則可移除撐托器件，以使得可撓性密封元件可自爐頭圈延伸至連接凸緣。隨後將第二連接部分焊接至爐頭圈與連接凸緣中之另一者產生氣密密封，該氣密密封防止任何氣體經由爐頭圈與斜槽傳動齒輪箱之連接凸緣之間的間隙逸出。

可撓性密封元件取代了更脆弱的密封，即，將密封劑塗覆於爐頭圈與連接凸緣之間。應注意，不管連接凸緣如何擱在爐頭圈上，皆可使用本文揭示之可撓性密封元件。 換言之，本密封配置亦可配合介於斜槽傳動齒輪箱與爐頭圈之間任何其他的、可能最新的連接來使用。

較佳在焊接之前將保護繩置放於第一連接部分與第二連接部分之間且在焊接之後將其移除。此保護繩(較佳包括陶瓷材料)保護可撓性片，使其免遭焊接期間之任何焊接飛濺，從而防止可撓性密封元件在焊接過程期間受損。

高爐裝置包括高爐，該高爐具有爐身，該爐身在上部區域中具有爐頭12，該爐頭具有中心開口14，以將爐料裝入爐身中。裝料裝置16以居中的方式配置於爐身上方，以將爐料饋入高爐中。此裝料裝置16通常為無料鐘爐頂®型且包括一或多個料斗18及一斜槽傳動齒輪箱20，該斜槽傳動齒輪箱帶有旋轉斜槽22。斜槽傳動齒輪箱20包括中心通道，以允許爐料自配置於斜槽傳動齒輪箱20上方之鬥18經由該中心通道流動至旋轉斜槽22上。旋轉斜槽22旋轉以將爐料均勻分配於爐中。

為使旋轉斜槽22旋轉，斜槽傳動齒輪箱20具有滾珠軸承(圖中未示)。必須以精密方式實現斜槽傳動齒輪箱20在爐頭12之爐頂上的固定。經組態以充當斜槽傳動齒輪箱20的底座之爐頭圈24被焊接至爐頭12之爐頂。此爐頭圈24具有與爐頭12之開口14對準之開口26。斜槽傳動齒輪箱20在其下部分上包括連接凸緣28，該連接凸緣經設計以擱在爐頭圈24上。

更特定言之，本發明涉及連接凸緣28與爐頭圈24之 間的連接。藉由參看圖2及圖3及圖4，可更接近地描述此連接，其中圖2示出斜槽傳動齒輪箱20之水平橫截面，圖3及圖4示出該連接的一部分之放大圖。

斜槽傳動齒輪箱20包括三個固定區域30、30'、30"，每一固定區域具有許多固定機構32。較佳呈螺栓與螺母連接形式的固定機構32產生爐頭圈24與連接凸緣28之間的牢固連接，以將斜槽傳動齒輪箱20牢固地固定至高爐之爐頭12。在介於該等固定區域30之間的區域中，斜槽傳動齒輪箱20可包括檢修門34、34'、34"。

根據本發明，將斜槽傳動齒輪箱20固定至爐頭圈24僅發生在三個固定區域30、30'、30"中。雖然斜槽傳動齒輪箱20之水平對準仍需滿足嚴格的安裝公差，但不再需要連接凸緣28與爐頭圈24之間的完美配合。在固定區域30、30'、30"中及/或在固定區域30、30'、30"之外的區域中，小間隙可能存在於爐頭圈24與連接凸緣28之間。與必須加工爐頭圈24及/或連接凸緣28以消除此等間隙之先前技術裝置不同，本發明允許該等間隙留下。由於在不一定必須產生完美配合之情況下即可滿足必要的公差這一事實，斜槽傳動齒輪箱20在爐頭圈24上之對準得到簡化。在三個固定區域30、30'、30"中，在連接凸緣28上水平對準爐頭圈24，其中可能使用墊板(圖中未示)以滿足嚴格的安裝公差，而不用擔心是否達成嚴格的氣密性。

可能存在之任何間隙皆不構成問題。實際上，因本發明採用可撓性密封元件，故連接凸緣28與爐頭圈24之表 面之間的氣密連接並非必需的。

藉由參看圖3及圖4，可更接近地描述可撓性密封元件。環繞介於爐頭圈24與斜槽傳動齒輪箱20之間的連接之周邊而配置之可撓性密封元件36防止任何氣體經由連接凸緣28與爐頭圈24之間的任何可能的間隙逸出。在正確置放斜槽傳動齒輪箱20之後從外部應用之此可撓性密封元件36允許取代先前使用的、在定位斜槽傳動齒輪箱20之前將密封劑塗覆於爐頭圈24上之相當脆弱的密封方法。

如圖3及圖4所示，可撓性密封元件36可包括可撓性片38，該可撓性片較佳由金屬製成、配置於第一連接部分40與第二連接部分42之間。第一連接部分40焊接至斜槽傳動齒輪箱20之連接凸緣28。如圖3所示，第二連接部分42藉助於撐托器件44保持抵靠在第一連接部分40上。此撐托器件44保持第一連接部分40與第二連接部分42靠在一起，此情形在斜槽傳動齒輪箱20之對準期間特別重要。實際上，在水平對準斜槽傳動齒輪箱20以滿足嚴格的安裝公差時，保持第二連接部分42離開連接凸緣28與爐頭圈24之間的接觸表面，即，遠離連接凸緣28與爐頭圈24之間的接觸表面。特定言之，因為有利地對可撓性片38預加應力，故撐托器件44使可撓性片38保持在其預應力狀態且保持其遠離固定區域30、30'、30"之接觸區。

一旦已正確調整了斜槽傳動齒輪箱20且連接凸緣28與爐頭圈24接觸(可能係經由插入於任何間隙中之墊板)，則可移除撐托器件44以允許第二連接部分42連接至爐頭 圈24。

如圖4所示，在將第二連接部分42焊接至爐頭圈24之前，將保護繩46(較佳包括陶瓷材料)插入介於第一連接部分40與第二連接部分之間42的間隙之間。此保護繩46保護可撓性片38，使其免遭焊接期間之任何焊接飛濺，從而防止可撓性密封元件36在焊接過程期間受損。一旦將第二連接部分42焊接至爐頭圈24，則可移除保護繩46。

將第二連接部分42焊接至爐頭圈24產生了氣密密封，該氣密密封防止任何氣體經由斜槽傳動齒輪箱20之爐頭圈24與連接凸緣28之間的間隙逸出。

12‧‧‧爐頭

14‧‧‧中心開口

16‧‧‧裝料裝置

18‧‧‧料斗

20‧‧‧斜槽傳動齒輪箱

22‧‧‧旋轉斜槽

24‧‧‧爐頭圈

26‧‧‧開口

28‧‧‧連接凸緣

30‧‧‧固定區域

30'‧‧‧固定區域

30"‧‧‧固定區域

32‧‧‧固定機構

34‧‧‧檢修門

34'‧‧‧檢修門

34"‧‧‧檢修門

36‧‧‧可撓性密封元件

38‧‧‧可撓性片

40‧‧‧第一連接部分

42‧‧‧第二連接部分

44‧‧‧撐托器件

46‧‧‧保護繩

現將藉由實例、參考隨附圖式來描述本發明之較佳實施例，其中：圖1係安裝於高爐之爐頭上的裝料裝置之示意圖；圖2係根據本發明的斜槽傳動齒輪箱之水平橫截面；圖3係在安裝之一個階段期間介於連接凸緣與爐頭圈之間的連接的一部分之放大橫截面視圖；以及圖4係在安裝之另一個階段期間介於連接凸緣與爐頭圈之間的連接的一部分之放大橫截面視圖。

20‧‧‧斜槽傳動齒輪箱

24‧‧‧爐頭圈

26‧‧‧開口

28‧‧‧連接凸緣

36‧‧‧可撓性密封元件

38‧‧‧可撓性片

40‧‧‧第一連接部分

42‧‧‧第二連接部分

46‧‧‧保護繩

Claims (15)

1. 一種高爐裝置，其包括一高爐及一斜槽傳動齒輪箱；該高爐包括一爐頭，該爐頭上配置有一爐頭圈，用來收納該斜槽傳動齒輪箱之一連接凸緣，該連接凸緣係由固定機構直接固定於該爐頭圈上，以建立該爐頭圈與該連接凸緣之間的一牢固連接；該高爐裝置之特徵在於該連接凸緣係在三個分開的固定區域中固定至該爐頭圈，每一固定區域包括一或多個固定機構；以及一可撓性密封元件配置於該爐頭圈與該斜槽傳動齒輪箱之間，該可撓性密封元件配置於環繞介於該爐頭圈及該連接凸緣之間的連接周圍外部。
2. 根據申請專利範圍第1項之高爐裝置，其中該等固定區域所覆蓋之總空間不超過該爐頭圈之角表面的180°。
3. 根據申請專利範圍第1或2項之高爐裝置，其中該等固定區域基本上彼此等距配置。
4. 根據申請專利範圍第1項之高爐裝置，其中該等固定區域中之該等固定機構包括在該爐頭圈與該連接凸緣之間的一螺栓與螺母連接。
5. 根據申請專利範圍第4項之高爐裝置，其中每一固定區域包括個數介於5與30之間的固定機構。
6. 根據申請專利範圍第1項之高爐裝置，其中墊板設置於該爐頭圈與該連接凸緣之間。
7. 根據申請專利範圍第1項之高爐裝置，其中該可撓性 密封元件包括配置於一第一連接部分與一第二連接部分之間的一可撓性片，該第一連接部分被焊接至該爐頭圈與該連接凸緣中之一者。
8. 根據申請專利範圍第7項之高爐裝置，其中，在安裝過程之前與期間，一撐托器件設置於該第一連接部分與該第二連接部分之間，以將該第二連接部分連接至該第一連接部分。
9. 根據申請專利範圍第8項之高爐裝置，其中向該可撓性片預加應力，該撐托器件將該可撓性片保持在其預應力狀態。
10. 根據申請專利範圍第7項之高爐裝置，其中，在該安裝過程之後，該第二連接部分被焊接至該爐頭圈與該連接凸緣中之另一者。
11. 一種用於將一斜槽傳動齒輪箱安裝於一高爐之一爐頭上之方法，該方法包括以下步驟：a)將一爐頭圈焊接於該爐頭上；b)將帶有一連接凸緣的該斜槽傳動齒輪箱置放於該爐頭圈上；c)在三個固定區域中調整及水平對準該爐頭圈上之該斜槽傳動齒輪箱；d)環繞介於該爐頭圈與該斜槽傳動齒輪箱之間的連接之周邊而連接一可撓性密封元件；以及e)在該三個固定區域中將該斜槽傳動齒輪箱固定至該爐頭圈。
12. 根據申請專利範圍第11項之方法，其中步驟c)包括在該爐頭圈與該連接凸緣之間設置墊板。
13. 根據申請專利範圍第11或12項之方法，在步驟b)之前，該方法進一步包括以下步驟：設置一可撓性密封元件，該可撓性密封元件包括配置於一第一連接部分與一第二連接部分之間的一可撓性片，該第一連接部分焊接至該爐頭圈與該連接凸緣中之一者；以及在該第一連接部分與該第二連接部分之間設置一撐托器件，以將該第二連接部分連接至該第一連接部分。
14. 根據申請專利範圍第13項之方法，其中步驟d)包括移除該撐托器件以及將該第二連接部分焊接至該爐頭圈與該連接凸緣中之另一者。
15. 根據申請專利範圍第14項之方法，其中步驟d)進一步包括：在將該第二連接部分焊接至該爐頭圈與該連接凸緣中之另一者之前將一保護繩置放於該第一連接部分與該第二連接部分之間，以及在將該第二連接部分焊接至該爐頭圈連接凸緣中之另一者之後移除該保護繩。