高炉炉顶液压控制系统改进与应用研究

摘要 本文主要对某一钢厂炉顶液压控制系统中存在的不合理设计进行分析，找出存在的缺陷，以便对高炉炉顶液压控制系统做系列的改进和强化，为液压控制系统的稳定作业提供前提条件，顺利的完成生产作业的要求。

关键词 高炉炉顶；液压控制系统；技术改进

中图分类号TF53 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）87-0142-02

0 引言

由于高炉炉顶的生产已经进入相对成熟的高强度钢铁冶炼阶段，因此高炉炼铁的生产就要满足高产、顺产的要求，然而设备生产作业的稳定和高效性是完成这项目标的关键因素，液压控制系统作为炼铁系统设备的技术核心，更应该注重此项技术的完善。在生产运行中，发现液压控制系统自身存在很严重的设计问题，且生产的稳定性较差，所以对炉顶液压控制系统进行改良很必要，改良的目的不仅是为了满足实际生产的需求而且还能提高企业的经济利益。

1 高炉炉顶液压控制系统的组成和缺陷

1.1 高炉炉顶液压控制系统的组成

在钢铁的冶炼产业中所采用的液压控制系统由放料阀、上密封阀、料流调节阀阀、下密封阀、布料器、均压散放阀和均压阀等系列的阀门进行组合，各个阀门的配合使用来完成高炉装料的生产。在高节奏的生产中，高炉的生产利用系数被提高，因此液压系统在工作过程中经常出现液压系统的故障，严重影响高炉生产的稳定性[1]。

1.2 炉顶液压系统在实际应用中存在缺陷

1）上、下密封阀的封圈使用寿命较短

上、下密封阀门作为炉内和炉顶设备及外界大气之间隔离气体的两道密封阀，上、下密封阀门由液压系统来驱动，用硅橡胶密封圈来进行煤气的密封。此设备在生产使用中较常出现的故障表现在硅橡胶密封圈的实际使用寿命较短，一般在三个月内就出现使用疲劳的裂纹，裂纹的出现就会致使设备无法进行有效的作业，高炉只有在对其进行检修和更换后才可继续作业[2]。

另外上、下密封阀在阀板关闭以后，为了使得密封圈能够紧密关闭，液压缸设计行程要比实际行程大一些，这样上下密封阀关闭以后，油缸行程没有完全走完，有继续伸出的趋势，这股力量很大，常常使得连接油缸的连杆或者与之有运动关系的轴上的键槽等损坏。

2）料流调节阀和布料器的液压回路使用比例阀控制，故障的发生率较高

料流调节阀用阀门的开度来实现冶炼原燃料装入炉内时的速度控制。料流调节阀在正常工作时，采用比例控制阀控制，其液压回路组成分为主控制阀组和备用阀组。液压比例阀在设计上比较复杂，对油液的清洁度要求比较高，而现场实际往往很难保证油液的清洁度，因此液压比例阀经常容易出现故障[3]，考虑到高炉生产的连续性，我们设计了一组常规阀作为备用，但是在常规阀和比例阀两组阀之间，最初没有设计检修球阀，当比例阀出现问题时，必须关闭液压主油路才能检修，主油路关闭的时候，备用阀组也无法使用，因而无法保证连续生产。

布料器的控制油路和料流调节阀一样，也存在同样的问题。

3）炉顶阀门普遍开启速度缓慢

炉顶放散阀、均压阀等阀门都是由油缸来控制动作的，液压系统设计时，理论计算出的阀门均为DN10通径阀门，但是在现场实际使用时发现，油缸速度比较慢，尤其是北方寒冷季节，油液变得粘稠，速度尤其缓慢，理论设计流量是足够的，经过一番检查，发现主管路通径选择小了。

2 解决的方案和措施

2.1 对液压回路进行减压设置延长密封圈的寿命

在上、下密封阀的问题上，液压回路减压密封圈的密封破坏的原因是密封阀座和硅橡胶密封圈的反复接触、出现剪切、疲劳作业而导致，密封圈的使用期限和液压缸的作业压力成正比例关系，当液压缸的压力变大，硅橡胶遭受剪切力的破坏力也就越大，导致其使用寿命变短，保障装置密封良好，液压系统进行减压。在相关的计算中得出，原设备的系统压力是16MPa，其正常工作时，理论上的密封压力低于5MPa，结合安全系数和意外因素的干扰，压力需要降到10MPa，就能达到要求。所以在其液压回路中各自叠加一块减压装置，来实现减压的目的。如此就能增加密封圈的使用寿命，高炉的定期维修周期也能从一个季度延长至半年的时间[4]，同时由于各相关连杆部位受力减小，也再未出现断裂等损坏，相关轴上键槽也未再出现损坏。

2.2 将料流调节阀的液压回路增加维修用球阀

对于料流调节阀和布料器存在的问题，可以进行以下改造来解决：将原来布置在一个阀块上的主控制阀组和备用阀组，分为两个阀块，在两个阀块之间加一个球阀，增加一个单向阀，这样将两个阀块的的主油路，通过球阀来截断，从而达到维修和生产两不误。

2.3 将均压放散阀和均压阀等液压管路增大管径

均压放散阀和均压阀等阀门在高炉现场一般布置的位置都很高，距离液压站及阀台位置比较远，管路沿程损失比较大，考虑到压力损失，将现场放散阀、均压阀等阀门的液压管路通径改大后，阀门打开关闭速度大大提高，彻底解决了速度慢的问题。

3 结论

经试验证明，对原来的高炉炉顶液压系统进行以上几项设备的改进后，设备工作的稳定性就能得到很大的提高，事故率减少，基本能够实现高炉生产的零影响，还能带来较高的经济效益，有效的提升设备的管理和认知水平。

参考文献

[1]化玉荣，汪春蕾.高炉炉顶液压控制系统适应性改造探讨[J].中小企业管理与科技，2010，27（3）：223.

[2]陈向东.八钢2500耐高炉炉顶液压站存在问题及改进措施[J].黑龙江冶金，2012，32（4）：25-26.

[3]江娅.高炉炉顶液压系统分析与故障分析[J].液压气动与密封，2009，15（2）：70-71.

[4]廉波.高炉炉顶液压控制系统改进与应用[J].中国新技术新产品，2009，27（5）：118.