爐頂連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)設計
爐頂連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)設計,爐頂,連續(xù),旋轉(zhuǎn),布料,系統(tǒng),設計
畢業(yè)設計(論文)開題報告
題目：爐頂連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)設計
1. 畢業(yè)設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）
1.1 題目背景、研究意義
高爐爐頂布料設備是用來將爐料裝入高爐并使之合理分布，同時起爐頂密封作用的設備。
高爐是按逆流原則進行冶金過程的豎爐，爐頂是爐料的入口也是煤氣的出口。為了便于人工加料，過去很長時間爐頂是敞開的。后來為了利用煤氣，在爐頂安裝了簡單的料鐘與料斗，即單鐘式爐頂裝料設備，把敞開的爐頂封閉起來，煤氣用管導出加以利用，但在開鐘裝料時仍有大量煤氣逸出，這樣不僅散失了大量煤氣，污染了環(huán)境，而且給煤氣用戶造成很大不便。后改用雙鐘式爐頂裝料設備，交錯啟閉。為了布料均勻防止偏析，于1906年出現(xiàn)了布料器，最初是馬基式旋轉(zhuǎn)布料器，它形成一個完整的密封系統(tǒng)和較為靈活的布料工藝，獲得了廣泛應用，后來又出現(xiàn)了快速旋轉(zhuǎn)布料器和空轉(zhuǎn)螺旋布料器[1]。
無論何種爐頂裝料設備均應滿足以下基本要求[1]：
(l)要適應高爐生產(chǎn)能力。
(2)能滿足爐喉合理布料的要求，并能按生產(chǎn)要求進行爐頂調(diào)劑。
(3)保證爐頂可靠密封，使高壓操作順利進行。
(4)設備結(jié)構(gòu)應力求簡單和堅固，制造、運輸、安裝方便，能抵抗急劇的溫度變化及高溫作用。
(5)易于實現(xiàn)自動化操作。
隨著高爐煉鐵技術(shù)的發(fā)展，高爐容積的大型化、高壓化，傳統(tǒng)的馬基式雙鐘爐頂裝料設備已滿足不了密封和布料要求。煤氣利用差，大小鐘及鐘桿磨損嚴重，影響爐頂壓力的提高，降低了作業(yè)率，不能適應現(xiàn)代化高爐冶煉的要求。同時，隨著高爐大型化，大鐘及大鐘斗直徑增大，質(zhì)量增加，給加工制造、運輸、安裝及維修帶來很大的困難，因此，為了解決設備制造，以及解決設備密封與布料兩種功能的矛盾，將兩種功能分開，相繼出現(xiàn)三鐘、鐘閥等結(jié)構(gòu)。隨著爐容增大，爐喉斷面增大，爐料在爐喉斷面上的分布不均勻性也擴大了，加劇了高爐煤氣分布的不均勻，使煤氣利用變差；為了解決布料問題，出現(xiàn)了可調(diào)爐喉結(jié)構(gòu)。但是，仍不能滿足高爐進一步強化冶煉的要求，所以沒有得到廣泛應用。而爐頂連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)布料量大，效率高，自動化程度高滿足了高爐冶煉對布料的要求，因此在未來的高爐布料上必能廣泛應用[1][9]。
1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究情況
目前常見的布料器有馬基式雙鐘爐頂布料器如圖[1]1，馬基式旋轉(zhuǎn)布料器如圖[1]2，空轉(zhuǎn)螺旋布料器[1]等。布料機在國內(nèi)數(shù)量少，使用少，除了人們對布料機了解不多外，重要一點是目前布料機還依賴進口，價格昂貴，許多單位考慮到經(jīng)濟上的因素而不愿意引進，但是施工質(zhì)量要更上一層樓，機械就必須要配套。采用布料機配合的方式，由于布料范圍廣，就位靈活正確，大大減輕了工人的勞動強度，提高了施工效率，降低了施工本錢，必會帶來更高的收益。
1-斗； 2-大鐘；3-大鐘桿；4-煤氣封罩；5-爐頂封板；
6-爐頂法蘭；7-小料斗下部內(nèi)層；8-小料斗下部外層；
9-小料斗；10-小齒輪；11-大齒輪；12-支撐輪；l3-定位輪；14-小鐘桿；15—鐘桿密封；16—軸承；
17-大鐘桿吊掛件；18-小鐘桿吊掛件；19一放散閥；20-均壓閥；21-小鐘密封；22-大料斗上節(jié)；23-受料漏斗
圖1馬基式布料器雙鐘爐頂結(jié)構(gòu)
a— 快速旋轉(zhuǎn)布料器
b— 空轉(zhuǎn)螺旋布料器
圖2布料器結(jié)構(gòu)
c—
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 本課題研究的主要內(nèi)容
爐頂連續(xù)布料系統(tǒng)設計，包括布料系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、布料盤、布料擋板機構(gòu)等方面的內(nèi)容。
2.2 本課題研究的研究方案
布料器的作用是布料器能及時、準確、穩(wěn)定、均勻地將合格原料送入高爐爐頂?shù)氖芰下┒穂14][15]。
方案一：料車直接上料。
優(yōu)點：可以直接上料，不需要中間的其他輔助設備
缺點：對于料車上料的高爐爐頂裝料設備的最大缺點是爐料分布不均。料車只能從斜橋方向?qū)t料通過受料漏斗裝入小料斗中，因此在小料斗中產(chǎn)生偏析現(xiàn)象，大粒度爐料集中在料車對面，粉末料集中在料車一側(cè)，堆尖也在這側(cè)，爐料粒度越不均勻，料車卸料速度越慢，這種偏析現(xiàn)象越嚴重。這種不均勻現(xiàn)象在大料斗山和爐喉部位仍然重復著。
方案二：馬基式旋轉(zhuǎn)布料[1]
優(yōu)點：小料斗裝料后旋轉(zhuǎn)一定角度，再開啟小鐘，一般是每批料旋轉(zhuǎn)60°，即0°、60°、120°、180°、240°、360°，俗稱六點布料，要求每次轉(zhuǎn)角誤差不超過2。，這樣小料斗中產(chǎn)生的偏析現(xiàn)象就依次沿爐喉圓周按上述角度分布。落在爐喉某一部位的大塊料與粉末，或者每批料的堆尖，沿高度綜合起來是均勻的。當轉(zhuǎn)角超過l80°時布料器可以逆轉(zhuǎn)，例如240°角可變?yōu)?120°角。
缺點： 一是布料仍然不均，這是由于雙料車上料時，料車位置與斜橋中心線有一定夾角，因此堆尖位置受到影響；二是旋轉(zhuǎn)漏斗與密封裝置極易磨損，而更換、檢修又較困難。
方案三：連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料
優(yōu)點：連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)外形設計簡單實用，便于安裝和維護。采用連續(xù)旋轉(zhuǎn)方式布料可以及時、均勻地將合格原料送入高爐爐頂?shù)氖芰下┒?。布料盤采用三個相同的電機同時驅(qū)動，刮料板采用氣壓驅(qū)動便于自動化控制。并且連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)布料量大，效率高，自動化程度高滿足了高爐冶煉對布料的要求。
缺點：連續(xù)旋轉(zhuǎn)過程要想穩(wěn)定工作對系統(tǒng)的各個部位精度要求較高，工作過程因為布料溫度相對較高對于保溫隔熱要選用相應的特殊材料。
三種方案進行綜合比較，最終采用爐頂連續(xù)旋轉(zhuǎn)布料系統(tǒng)。
2.3 本課題研究的研究方法或措施
首先查找資料，咨詢老師，請教相關(guān)專業(yè)同學進行必要的分析計算，考慮現(xiàn)實情況進行必要的調(diào)查了解，然后草繪圖紙確定尺寸。最后建立三維立體模型、進行結(jié)構(gòu)設計分析，確定出最優(yōu)設計方案。
3. 本課題研究的重點及難點，前期已開展工作
本課題的重點難點是：連續(xù)、均勻、精確布料的結(jié)構(gòu)設計，電機的選擇，氣壓的設計，查閱布料系統(tǒng)的相關(guān)資料，繪制布料系統(tǒng)的三維零件圖、裝配圖以及相應的二維圖紙。
前期已開展工作: 請教指導老師并查閱布料系統(tǒng)的相關(guān)資料，熟悉布料系統(tǒng)的組成及裝配關(guān)系，了解布料系統(tǒng)的基本工作原理及應用場合。并為進一步周密的設計做好充分準備。
4. 完成本課題的工作方案及進度計劃(按周次填寫)
(1)第01-03周：查閱資料，了解工作原來及特點，完成基礎知識的積累并撰寫開題報告；(2013年11月15日-12月10日)
(2)第04-06周:論證，深化方案具體實施步驟；（2013年12月11日-12月27日）
(3)第07-10周:電極接長站的具體方案設計，圖紙繪制，準備中期答辯；（2013年12月30日-2014年3月12日）
(4)第11-15周:畢業(yè)論文，論文修改，準備畢業(yè)答辯；（2014年3月17日-2014年4月23日）
5. 指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見）
指導教師： 年 月 日
6. 所在系審查意見：
系主管領導： 年 月 日
參考文獻
[1] 郝素菊,張玉柱,蔣武鋒.高爐煉鐵設計與設備[M].普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材.冶金工業(yè)出版社.2011.80-89.
[2] 許智慧,蔣孝德,喻樂康.布料機技術(shù)參數(shù)[M].長沙中聯(lián)重工科技發(fā)展股份有限公司
[3] 青雪梅,戚波,周強.大型高爐并罐式無鐘爐頂?shù)膽矛F(xiàn)狀及設計理念[J].中冶南方工程技術(shù)有限公司.武漢.2012.616-619.
[4] 李暉實,陳明,趙艷敏等.高爐布料系統(tǒng)的精確控制[J].山東省萊蕪市萊蕪鋼鐵集團自動化部. 2013,(2):68-72.
[5] 李云濤,井元偉.高爐爐頂裝料系統(tǒng)的控制與研究[D].東北大學.2008.
[6] 鄭宗平.高爐無料鐘爐頂裝料裝置國內(nèi)外發(fā)展概況和改進意見[J].冶金機械教研室.1979.81-89.
[7] 白洪光,曲思民,賈法強等.環(huán)形套筒窯旋轉(zhuǎn)布料器液壓系統(tǒng)和控制程序的改進[J].1山東省冶金科學研究院，山東 濟南 250014；2濟南鋼鐵集團總公司，山東濟南25010.2006,28(3):31-31.
[8] 關(guān)景林,陳雪波,于政軍.基于PLC高爐布料專家自學習得設計與實現(xiàn)[D].遼寧科技大學.2011.
[9] 羅志輝,黃摯雄.基于PLC模糊控制的回轉(zhuǎn)布料機[D].中南大學.2009.
[10] 謝子洪,湯順祥,段文成等.礦熱爐爐頂布料控制系統(tǒng)的設計與實踐[J].云南文山斗南錳業(yè)有限責任公司鐵合金廠.文山.中國.663101.2006,(6):43-47.
[11] 謝振遠,陳西,李迎新（河南省冶金研究所）.陶林（河南冶金工業(yè)學校）
爐料堆尖的形成及爐頂設備的布料能力[J].1997,16(4) :28-31.
[12] 汪延來,馬鋼4000m3高爐供料和上料系統(tǒng)的設計特點[J].中冶華天工程技術(shù)有限公司.2013,(3):42-45.
[13] 霍秀梅,李建國.談BT型無料鐘爐頂特點及存在的問題[J].中冶東方工程技術(shù)有限公司.內(nèi)蒙古 包頭.2008,27(3):202-205.
[14] 于要偉,白晨光.無料鐘高爐布料模型的研究[D].冶金工程.2008.
[15] 李大斯,無鐘高爐均勻布料控制系統(tǒng)[J].寶鋼集團八一鋼鐵有限公司.檢修中心.新疆.烏魯木齊 830022.2010.49-51.
[16] 吳海龍,夏建芳.震動布料機固有特性及最佳布料工作參數(shù)匹[D].中南大學.2012.
[17] XIANG Zhong-yong, CHEN Ying-ming, ZOU Zhong-ping.A New Design System of Blast Furnace (CISDI Engineering Co Ltd, Chongqing, China).2010.1020-1026.
[18] ZHANG Hui, LI HuiQuan, TANG Qing & BAO WeiJun.Conceptual design and simulation analysis of thermal behaviors of TGR blast furnace and oxygen blast furnace.Received August 3, 2009; accepted October 6, 2009.85-92.
[19] Hilgraf Peter,Nolde Hans-dieter.New Design Methods for Coal Distribution Systems for Blast Furnace Coal Injection.(1. Claudius Peters Technologies GmbH, D21614 Buxtehude, Schanzenstr. 40, Germany;2. Claudius Peters Projects GmbH, D21614 Buxtehude, Schanzenstr. 40, Germany).2010.787-791
[20] Gudenau Heinrich-Wilhelm,Senk Dieter,Babich. New Ionmaking Technology and Evironmental Potection (IEHK). (Department of Ferrous Metallurgy, RWTH Aachen University, Aachen, Germany).2011.88-94.
收藏