王寶中，薛全會，張良，孫麗媛

(華北理工大學機械工程學院，河北唐山063009)

摘要: 分析燒結機首尾密封裝置普遍存在的缺陷，找出首尾堵漏風的關鍵點。提出一種新型燒結機首尾密封裝置的設計方法，并詳細介紹新裝置的優點。最后說明新裝置自動化設計要求。

關鍵詞: 燒結機； 首尾密封； 自動化

煉鐵燒結機是冶金行業在進行鐵礦石造塊時所使用的主要設備之一。一般來說，大部分鐵礦粉是不能直接加入到高爐進行冶煉的，而是經過造塊處理，將精礦粉、富礦粉、焦炭或煤粉以及各種添加劑按照一定比例配合，燒結成含鐵量較高的燒結礦之后才能進行冶煉，因此燒結礦決定著冶鐵生產的產量和質量。燒結生產主要是依靠位于臺車下方的風箱提供負壓作用，使已經被點火燒結的礦料向下滲火，引燃下部料層，達到完全燒結的效果^［1］。但是由于臺車與風箱之間、臺車與臺車之間存在著很多的空隙，致使外部空氣從這些空隙進入到風箱內，從而使得燒結礦料所需要的負壓達不到理想水平，這樣就會出現諸如燒結礦料燒不透徹、燒結礦品質不佳等現象。若想改變這種狀況的出現，就要采取延長燒結時間或者增加風箱負壓等措施，不僅影響生產效率，還會增加不必要的成本。有數據顯示: 國外燒結機漏風率一般在30%左右，甚至更低，而國內燒結機漏風率較大部分處在50%～ 70%之間，這其中首尾端部漏風率占到總漏風率的90%以上^［2］。由此可見，國內燒結礦的生產會比國外多出很多不必要的花費，因此對首尾密封進行研究顯得尤為重要。

1 現有首尾密封裝置缺陷

中國鋼鐵行業起步較晚，相應地燒結機堵漏風技術也與國外有著不小的差距。國內所引進的第一代燒結機首尾密封裝置是前蘇聯在20 世紀50 年代所生產的彈簧盒子式首尾密封裝置，這種密封裝置是靠幾個并排的彈簧上托密封板^［3］，同時密封板與密封裝置箱體之間形成迷宮式密封。目前國內所使用的密封裝置大多跟第一代密封裝置相似，基本都是靠彈簧力，或者重物的重力下壓連桿機構來上舉密封板，使其與臺車底部接近，同時結合裝置體本身^［4］來阻止空氣進入到風箱。密封裝置所使用的密封板大多為柔性密封板，有的也會使用一些鐵磁性材料作為密封板來吸附一些散落的礦料^［5］。這些密封裝置在使用中都會出現以下兩種主要問題:

(1) 彈簧或重物失效。燒結機密封裝置在使用過程中會受到臺車所散發出來的熱的影響，彈簧在高溫下長時間使用會失去彈性; 重物以及連桿機構也會受到散落的礦料的影響而卡死，從而影響使用。

(2) 密封板損壞。密封裝置要想起到良好的密封效果，必須使裝置與臺車底部緊密接觸，這種情況下臺車底梁與密封板之間會有相對滑動，造成密封板表面磨損。有時密封板表面會有燒結后散落的礦料，這樣會加劇板面的磨損，維修周期變短，密封效果下降。有的密封裝置會在密封板面加一層磁性材料，以吸附散落的燒結礦料，但是磁性材料在高溫下容易失效，效果也不是很理想。

由于上述問題的存在，大部分密封裝置在安裝時均會預留出幾毫米的距離，這樣就會降低密封效果，而且如果臺車底梁因受熱而發生變形的話還是會與密封板面發生接觸并摩擦，變形較大的話會直接沖毀密封裝置，由此可見在設計新型密封裝置時，首先要解決以上問題。

2 新型密封裝置的設計

燒結機密封分為兩種: 一種為靜密封，像風箱與風道之間的密封、風道管網之間的密封等，所需密封的兩裝置之間相對靜止; 另一種是動密封，例如臺車與風箱之間的滑道密封、燒結機首尾密封等，所需密封兩裝置之間有相對運動。對于靜密封來說，密封方法相對簡單，只需定期對密封件進行維護保養就可以達到良好的密封效果。但是對于動密封來說，首先要解決的就是摩擦對密封裝置的磨損，其次就要考慮高溫對裝置的影響，再者就是考慮臺車變形對密封裝置的影響?；烂芊獾脑捒杀萌霛櫥徒档湍Σ粒菍τ谑孜裁芊鈦碚f則完全行不通。首尾密封裝置安裝時與臺車底部距離太近的話摩擦力就會增大，還要承受被沖毀的風險，太遠的話則密封效果不明顯。

新型密封裝置采用圓滾式設計，裝置上方為6 個密封滾子，按照兩兩橫向并排為一組，共3 組，每組密封滾子橫跨長度與風箱寬度一致，密封滾子上覆蓋一層彈性耐高溫材料。裝置下方則為驅動滾筒、伸縮輪等，中間部位是由液壓缸組成支撐架，液壓缸直接支撐密封滾子，安裝在底架上。裝置整體由陶瓷纖維材質的密封帶包裹，起到主要密封作用。

新裝置工作時，驅動滾筒帶動密封帶轉動，液壓缸頂起密封滾子與臺車底部緊密接觸，這樣就可以保證密封裝置相對于臺車底部隨動，這也是新裝置設計的一大特點。與此同時，當臺車底梁與密封滾子分離時，液壓缸仍然可以上頂密封滾，直至接觸到臺車篦條為止，此時密封帶與臺車之間形成一種迷宮式密封，密封滾子與臺車底部位置變化關系如圖1 所示。

3 新裝置自動化設計

新裝置除了能夠實現與燒結臺車隨動外還將自動化設計融入到密封裝置之中，這也是新密封裝置設計的另一大特點。新型密封裝置的自動化設計分為兩部分:

一部分是同步設計。主要是利用PLC 進行編程，控制驅動滾筒帶動密封帶的轉速與臺車的運行速度保持一致，這樣就能夠實現密封裝置與臺車之間的同步，兩者之間沒有相對運動，極大地降低了摩擦力;與此同時，密封帶也可以及時地將散落在表面的礦料排出。同步自動化設計方框圖如圖2 所示，其中SV、EV 和PV 分別表示設定值、經過值和當前值。

 另一部分是液壓缸的控制設計。該部分設計主要是針對安裝在密封滾子上的壓力傳感器所反饋的密封滾子與臺車底梁之間的壓力信號，使PLC 處理器根據所編程序進行信號的處理，然后控制液壓缸升降。每個密封裝置都有最基本的6 個液壓缸，這些液壓缸由1 個泵通過電磁換向閥控制升降，如圖3 所示。

當壓力信號達不到設定水平時，液壓缸上頂密封滾子，始終保證密封滾子與臺車底的接觸壓力在設定范圍之內; 當壓力信號突然增加或者超出設定值很多時，液壓缸快速泄壓，并使處理器對信號源作出標記。液壓缸體安裝溫度傳感器，通過溫度信號的變化來控制冷卻系統的運行。整體程序設計流程圖如圖4所示。

液壓缸的控制設計能夠保證密封裝置時刻與臺車緊密接觸，確保達到良好的密封效果。通過對壓力信號變化的分析，還能夠了解臺車底梁的變形情況，以便臺車檢修時能有更好的針對性。

4 結束語

新型燒結機首尾密封裝置不同于以往裝置之處在于它采用的是帶式設計，裝置自身是一個轉動體，在與臺車這一運動體相接觸時就會極大地降低摩擦，同時也可以接觸得更加緊密，自動化控制的設計也會使裝置自身能夠對臺車底部復雜狀況作出調整，為燒結行業堵漏風的研究提供了參考。

參考文獻:

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