李隨軍

（山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山東 萊蕪 271104）

摘 要：山鋼新疆有限公司150 m²燒結機系統設計制作擺動布料裝置取代原梭式布料器，通過計算，設計確定了曲柄搖桿機構各參數和減速機機型。應用表明，布料裝置消除了布料盲區，使布料更均勻，提升了燒結礦產量和質量，年創經濟效益322.56 萬元。

關 鍵 詞：燒結機；布料裝置；曲柄搖桿；減速機

1   前言

梭式布料器是燒結生產布料的傳統設備，多數的鋼企的燒結機長期以來均采用梭式布料器與泥輥、多輥布料器相結合的方式進行布料，但在實際布料過程中，都面臨行業的共同難題：小礦槽中形成堆尖，大顆粒向堆角滾落，最終導致燒結臺車上料層偏析不均，透氣性變差，從而影響了燒結礦的產量和質量^[1]。同時，傳統布料器故障率較高，亦對燒結生產有較大的影響。山鋼新疆有限公司150 m²燒結機系統的布料采用SB-1200型梭式布料器，上述問題同樣十分突出。在當前鋼鐵企業所面臨的空前嚴峻形勢下，對現有設備進行改造或采取新的布料方法解決現存問題已是迫在眉睫，為此，對該布料系統進行了改造，取得了較為理想的效果。

2   布料器改造前狀況

原梭式布料器布料過程如圖1所示。

由圖1 可知，梭式布料器在、之間做往復直線運動，物料通過梭式布料器皮帶沿拋物線落入小礦槽內、之間區域，則隨著物料隨小礦槽內料堆的升高，、處勢必形成堆角，且處右側為布料盲區，物料在堆角處自由滑落，造成物料偏析，最終導致燒結臺車上料層偏析不均，透氣性變差，從而影響了燒結礦的產量和質量。

傳統梭式布料器故障率較高，主要表現在行走機構故障較多。現用梭式布料器的行走機構是由電機直聯型的擺線針輪減速機帶動主動鏈輪，然后通過鏈條及被動鏈輪，帶動主動車輪軸。該種傳動型式存在著以下幾方面的問題：1）由于梭式布料器不到1 min 就要往復運動1 次，反復地起動、反轉、制動，經常造成瞬間過載，頻繁的瞬間過載造成鏈輪、鏈條過早損壞，有時甚至發生鏈條沖擊破斷。2）現場環境較差，限位開關布置與軌道一側的地面上，容易失效、碰壞等，同時在布料時混合料中高溫、潮濕的氣體大量溢出，使得傳動電機的工作環境極度惡化，造成傳動電機頻繁損壞。

3   布料系統改造

1）設計制作1 套擺動布料裝置取代原梭式布料器。該裝置的驅動系統采用四連桿機構中的曲柄搖桿裝置，電機減速機驅動，其他依據現場情況制作安裝。改造后的擺動布料裝置見圖2。機構工作原理：連桿機構采用正置曲柄搖桿機構，k=1（k 為速度變化系數）。機構簡圖如圖3所示。

隨著主動桿曲柄A 的轉動，搖桿B 在1、2之間往返擺動，當處于1、2極限位置時，其連線通過曲柄A 的軸心。由圖3 可以看出，搖桿B 往返兩行程，曲柄A 相應的轉角均為180°，無急回特性，保證了漏斗在擺動過程中的布料均勻。

2）把上道工序皮帶機及漏斗進行適應性改造，皮帶機加長，使下料漏斗中心與小礦槽進料口中心垂直重合。

3）對原梭式布料器保留行走機構，置于擺動布料裝置另一側，作為備用驅動裝置。

4）采用行程開關安裝于擺動漏斗兩側，用以控制設備的啟停。極限位置延時根據實際情況調式確定。

4   設計計算及減速機選型

4.1 曲柄搖桿機構各參數的確定

假設曲柄O_AA，連桿AB，搖桿O_BB ，機架O_AO_B，擺角∠B₁O_BB₂=ψ，根據正置曲柄搖桿機構特征方程以及裝置現場工位布局^[2]，擺動漏斗高度設定為3 m，下部布料跨度設定為2.8 m，再依據擺動漏斗結構尺寸測算出其重心位置。綜上可知，O_AA長度為700 mm，AB長度為2 000 mm，O_BB 長度為1 600 mm ，O_AO_B長度為2 460 mm。

4.2 減速機選型

原用梭式布料器行走速度為0.2 m/s，布料跨距為3 m，則往返布料一次所用時間為15 s。在曲柄搖桿帶動的擺動漏斗機構中，往返布料1 次，曲柄旋轉1 周，則減速機輸出轉速應為1 r/（15 s/60 s/m）=4 r/min。普通4 極電機轉速為1 500 r/min，則選用速比i=1 500/4=375。根據速比較大特點，考慮采用二級擺線針輪減速機，速比23×17=391。擺動漏斗采用10 mm鋼板制作，自重約800 kg，考慮工作過程中的粘料問題，以總自重1 000 kg計算。圖3中極限位置B₁、B₂兩點受力，通過繪圖法得連桿垂直方向受力為9 500 N，取工況系數1.6，則選用輸出轉矩為10640 N·m。綜合以上數據，根據機械設計手冊可選用BWEY4527-23×17-5.5型^[3]。

5   效果評價

通過此改造，根據統計數據，內部返礦可減少3%～5%，相當于同樣的加工成本燒結礦產量增加3%～5%，以3%計；該燒結機目前產量4 200 t/d，加工成本以80元/t計（依據新疆公司2015 年數據），主機工作每年以320 d計算，則效益計算322.56 萬元/a。通過改造，設備驅動系統由原來的皮帶機、小車2套驅動改為1 套驅動，且驅動系統架設在空中，遠離蒸汽、積料等易造成故障的因素，系統故障率降低50%以上。采用擺動漏斗取代梭式布料器，消除布料盲區，使布料更均勻，邊緣效應有一定程度抑制，有利于燒結礦產量和質量的提升。

參 考 文 獻：

[1] 唐賢容，馬篤陽，張清岑，等.燒結理論與工藝[M].長沙：中南工業大學出版社，1992.

[2] 孫恒，陳作模，葛文.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3] 機械設計手冊編委會.機械設計手冊（新版）[M].北京：機械工業出版社，2004.