高爐布料器里高爐煉鐵領(lǐng)域的關(guān)鍵設(shè)備。其功能是能夠按照工藝要求實現(xiàn)爐料的均勻布料。盧森堡 PW 公司的行星差動齒輪布料器自 20 世紀 70 年代開始應(yīng)用以來，以其獨特的優(yōu)勢和可靠性占據(jù)了絕對的市場，但其缺點也日益暴露出來，例如質(zhì)量大、傳動原理復(fù)雜、傳動效率低以及價格昂貴等，因此國內(nèi)外對布料器開展了大量的研究，中冶南方工程技術(shù)有限公司( 以下簡稱中冶南方) 自 2007 年就組織專門研發(fā)人員對高爐爐頂布料器開展研究，于 2009 研發(fā)出中冶南方**代新型布料器———HG 布料器，并于 2011 年成功制造出樣機，在 HG 布料器的基礎(chǔ)上，又開展了新型布料器的研發(fā)工作，本文主要介紹中冶南方在高爐布料器領(lǐng)域的*新研究成果。

1 高爐布料器傳動原理的分類

絕大部分布料器的布料功能是通過溜槽繞布料器中心線的旋轉(zhuǎn)及繞溜槽懸掛鉸點的傾動等實現(xiàn)的。

在對布料器的傳動原理進行分類時，將溜槽隨筒體的旋轉(zhuǎn)運動理解為溜槽的公轉(zhuǎn)，溜槽的繞鉸點的傾動運動理解為其自轉(zhuǎn)，以中冶南方 HG布料器為例，溜槽的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)如圖 1 所示。溜槽的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)需要兩個動力源，現(xiàn)行的方案中自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的動力源均固定，因此，當(dāng)溜槽既自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)時，由于溜槽自轉(zhuǎn)動力源的實力點的不斷變化，必須引入一定的結(jié)構(gòu)機構(gòu)來實現(xiàn)溜槽自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的解耦，按照解耦方式的不同，布料器的傳動原理大致分類以下幾類:

**類為采用行星齒輪機構(gòu)解耦，這類布料器包括 PW 的行星差動布料器，以及中冶賽迪公司的三環(huán)差動布料器，其基本原理都是通過復(fù)雜的行星差動輪系結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)溜槽自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)( 傾動運動與旋轉(zhuǎn)運動) 的解耦，這類布料器輪系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，齒輪的制造精度要求高，傳動效率低，因此其缺點也日益顯現(xiàn)。

**類為國內(nèi)以僧全松為代表開始研究的布料器，包括采用鋼絲繩傳動的 SS 型無鐘爐頂布料器、液壓傳動的 BG 型無鐘爐頂布料器、雙反相減速機曲柄滑塊式布料器以及齒輪齒條傳動布料器等。此外還包括中冶南方的 HG 布料器。這些布料器都有一個共同特點，溜槽的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)采用兩套獨立的傳動系統(tǒng)，但都會引入下部回轉(zhuǎn)支承，且包括兩條運動鏈，**條運動鏈是溜槽的水平旋轉(zhuǎn)運動鏈，**條是溜槽的垂直傾動運動鏈，兩種運動在下回轉(zhuǎn)支撐上匯合，一般**條運動鏈都采用齒輪機構(gòu)來實現(xiàn)，這些布料器主要區(qū)別是在**條運動鏈上。如采用鋼絲繩、油缸、齒輪齒條及螺旋大齒圈。本類型布料器是通過下回轉(zhuǎn)支承來實現(xiàn)溜槽傾動運動與旋轉(zhuǎn)運動的解耦。

第三類是奧鋼聯(lián)的萬向節(jié)布料器及中冶南方的雙向擺動布料器，該類型布料器都是利用萬向節(jié)原理( 非自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)原理) 將爐料布置到平面內(nèi)的任一點，但是由于傾動角度小等缺點，至今也沒有推廣。

第四類是中冶南方*新研發(fā)的滑觸線布料器。該布料器將傾動電機安置于旋轉(zhuǎn)筒體上，因此溜槽的自轉(zhuǎn)是通過公轉(zhuǎn)上的設(shè)備來實現(xiàn)的，溜槽的自轉(zhuǎn)動力源與實力點始終相對固定，因此其自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)無耦合，所以也無需解耦，在原理上是*簡單的。

2 滑觸線式布料器的設(shè)計及技術(shù)特點

2． 1 滑觸線式布料器的傳動原理及結(jié)構(gòu)

滑觸線式布料器的機械原理圖如圖 2 所示，傾動電機布置與旋轉(zhuǎn)圓筒上，該方案中溜槽的旋轉(zhuǎn)和傾動完全獨立，無需解耦。滑觸線布料器三維模型如圖 3 所示，具體傳動原理如下。

2． 1． 1 溜槽旋轉(zhuǎn)運動的實現(xiàn)

布料器的溜槽懸掛于旋轉(zhuǎn)圓筒的下端，旋轉(zhuǎn)電機安裝于布料器殼體上，輸出端的旋轉(zhuǎn)小齒輪與上部回轉(zhuǎn)支承外圈嚙合，上部回轉(zhuǎn)支承外圈與旋轉(zhuǎn)圓筒固定，內(nèi)圈固定在布料器殼體上，旋轉(zhuǎn)電機通過驅(qū)動上部回轉(zhuǎn)支承而使得旋轉(zhuǎn)圓筒旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)溜槽的旋轉(zhuǎn)。

2． 1． 2 溜槽傾動運動的實現(xiàn)

傾動電機固定于旋轉(zhuǎn)筒體上，隨筒體一起旋轉(zhuǎn)，通過滑觸線供電，在旋轉(zhuǎn)圓筒的下部沿布料器中心線方向鏡像分布兩組蝸輪蝸桿機構(gòu)，旋向相反，在旋轉(zhuǎn)圓筒上同時還固定有下部回轉(zhuǎn)支承，其內(nèi)圈與旋轉(zhuǎn)圓筒固定，外圈為齒輪，傾動電機輸出端的傾動小齒輪與下部回轉(zhuǎn)支承的外圈嚙合，下部回轉(zhuǎn)支承的外圈同時與蝸桿軸端部小齒輪嚙合。傾動電機通過驅(qū)動傾動小齒輪而驅(qū)動下部回轉(zhuǎn)支承的外圈相對于內(nèi)圈的旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動蝸輪蝸桿機構(gòu)，*終實現(xiàn)溜槽的傾動。

2． 2 系統(tǒng)的技術(shù)特點

2． 2． 1 水冷技術(shù)

滑觸線布料器充分利用滑觸線提供的電能，在布料器內(nèi)部引入潛水泵將冷卻水進行加壓后對布料器及傾動電機進行冷卻。旋轉(zhuǎn)體內(nèi)進水口的水經(jīng)過均勻腔后，能較均勻的流入到上水槽，潛水泵從上水槽中取水進行加壓，實現(xiàn)對布料器的加壓冷卻，才外系統(tǒng)還可根據(jù)冷卻要求調(diào)節(jié)冷卻水壓力，采用該方法，相對于傳動的開式水冷而言，冷卻效果更好。

2． 2． 2 煤氣密封技術(shù)

為實現(xiàn)對高爐煤氣的密封，滑觸線布料器在下水槽的上方還設(shè)有一個密封槽，槽體內(nèi)放置密封油，密封槽、密封介質(zhì)及密封隔板等組成一個密封系統(tǒng)對高爐煤氣及下水槽中的水蒸氣進行密封，其密封隔板上在合適高度設(shè)置有若干氮氣管，每個氮氣管出口設(shè)有管口蓋鉸接于氮氣管上，正常狀態(tài)時，氮氣通過氮氣管進入高爐內(nèi)，軟帶處于自然懸掛狀態(tài)，當(dāng)爐內(nèi)壓力高于布料器內(nèi)部壓力時，軟帶、浮漂、密封件根據(jù)爐內(nèi)煤氣壓力情況自動形成旋轉(zhuǎn)端面密封系統(tǒng)，壓力檢測裝置檢測到爐內(nèi)壓力高于布料器內(nèi)部壓力時，可自動提升供氮壓力，形成新的正常狀態(tài)。該系統(tǒng)能夠形成對高爐煤氣及水蒸氣良好的阻隔及密封作用。

2． 2． 3 智能監(jiān)測技術(shù)

滑觸線布料器充分利用了滑觸線提供的電能，通過引入視頻監(jiān)控、智能檢測及智能潤滑等先進設(shè)備對布料器的運行情況進行綜合的智能監(jiān)測。其視頻監(jiān)控模塊能夠?qū)Σ剂掀鲀?nèi)部設(shè)備的運行情況進行實時視頻監(jiān)控; 其智能檢測模塊能夠提供環(huán)境溫度信息以作為水冷系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)水量的依據(jù)，并實時反映關(guān)鍵零部件的疲勞情況及剩余壽命，預(yù)防事故發(fā)生; 其智能潤滑模塊能夠?qū)崿F(xiàn)潤滑系統(tǒng)的按需潤滑。

綜上，滑觸線布料器具有以下優(yōu)點:

1) 溜槽的旋轉(zhuǎn)和傾動無藕合，彼此完全獨立，因此其控制非常簡單;

2) 用電機單獨驅(qū)動溜槽傾動，使得整個布料器的結(jié)構(gòu)也非常簡單;

3) 機 械 結(jié) 構(gòu) 簡 單，因 此 重 量 更 輕，成 本 也更低;

4) 采用基于潛水泵的半閉式高壓水冷方式，布料器的冷卻性能更好;

5) 采用雙槽密封系統(tǒng)，對高爐煤氣的阻隔性更好;

6) 引入智能監(jiān)測系統(tǒng)，使得布料器的可控性和可操作性更強。

3 結(jié)論

滑觸線布料器式在總結(jié)和分析各類型布料器優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，應(yīng)用當(dāng)代先進的技術(shù)和設(shè)備而得出的全新的傳動方案，并充分利用將傾動電機引入布料器內(nèi)部所提供的電能，引入了電動潛水泵、視頻監(jiān)控設(shè)備、智能檢測設(shè)備等先進設(shè)備，實現(xiàn)了布料器的高壓水冷、智能監(jiān)控、智能檢測等，大大提高了布料器的安全性、可靠性及可控性，而且其質(zhì)量輕，制造精度要求低，因此其優(yōu)勢十分明顯。