实用新型疏堵机在本钢矿槽改造中的应用

1  前 言

在钢铁行业中，原料矿槽粘料问题一直没有得到很好的解决，导致连续平稳供料效果较差，严重影响生产的正常进行，甚至在清理矿槽过程中还会时常发生人身伤亡事故。以前曾采用空气炮、仓壁振动器、人工清料、矿槽内衬高分子材料等方法，以减少物料对矿槽壁的粘附力，但效果都不理想，没有从根本上解决矿槽的堵塞问题。

本钢原料场火车矿槽在调整料种（即由储存块矿、球团矿改为储存铁精矿）之后，面临的主要难题就是如何解决矿槽堵塞问题。因为铁精矿与块矿、球团矿相比，流动性差，又由于矿槽下部位于室外，东北地区冬季室内外温差较大，铁精矿极容易粘结矿槽。我们通过采取改变矿槽角度，并在矿槽内安装实用新型200820065352.5全自动液压疏堵机，有效地解决了矿槽的堵塞问题。

2  矿槽堵塞的原因及堵塞的形式和部位

无论是混凝土矿槽还是钢制矿槽，其结构形状基本相同：上部呈方体或圆柱体，下部呈方锥或圆锥。上口大，下口小，上口进料，下口排放料，物料自上而下靠自重下落。下落的物料由于在矿槽下部是在锥形容器内流动，故愈向下流动，体积愈小，物流本身形成高度挤压，对矿槽壁的摩擦力增加，致使物料在矿槽壁上逐渐堆积，造成堵塞。另外，物料的水分含量、粗细度、湿度变化、物料在矿槽内存放的时间长短、物料与矿槽壁和摩擦系数等也都是造成堵塞的重要因素。特别是在东北地区冬季，由于室内外温差较大，一般在25℃左右，室外物料进入室内矿槽，物料更易粘结矿槽，而导致堵塞。

堵塞后的形状大致分为拱状、抛物线状，少数为锥状。堵塞部位多出现在矿槽下口上方1.5m以内。在这个范围内某处开始粘结薄层物料，粘结后增大摩擦力，然后朝轴向与径向延伸，逐步增加厚度，最终形成不同形式的堵塞，造成矿槽有效容积变小，排放的料流变细，严重时断流。

3  用空气炮、仓壁振动器等办法解决矿槽粘料问题的弊端

空气炮是利用突然喷出的压缩气体的强气流，以超过一马赫的速度直接冲入矿槽内物料堵塞故障区，这种突然释放的膨胀冲击波，克服了物料的静磨擦，使容器内的物料恢复流动。但是，强气流与物料一起流出矿槽，将一部分细小物料吹向外部空间，不仅引起二次扬尘，污染环境，同时也损失物料，造成浪费。另外，距离压缩气体喷射点远近不同，清理效果也不一样。再者，是空气炮是钢制压力容器，制造成本较高。

仓壁振动器是依靠振动电机的高速转动，产生对矿槽壁的周期性高频振动，一方面使物料与仓壁脱离接触，消除物料与仓壁的摩擦；另一方面使物料受交变速度和加速度的影响，处于不稳定状态，从而有效地克服物料的内摩擦力和聚集力，以消除矿槽内物料间的相对稳定性，使物料从矿槽口顺利排出。振动时，激振力由振动器向四周扩散，并逐渐减弱。也就是说离振源越远，清理物料的效果越差，整个矿仓内清料效果不均衡。要想达到理想的清理效果，就得增加仓壁振动器的数量，或者增大仓壁振动器的激振力，这都需要增加投资。此外，仓壁振动器噪音还特别大。

人工清料一般采用矿槽外部敲打或进入矿槽内清料，人工外部敲打，激振力太小，效果甚微。人工进入矿槽内清料，需停机，影响正常生产，矿槽内物料塌方还容易伤人。所以，人工清料的办法是不科学的，同时也是不安全的。

矿槽内衬高分子材料与16Mn衬板相比，摩擦系数只减小了0.05，对解决粘料问题没有明显效果，只是衬板重量减轻了5/6，但高分子材料价格昂贵，是16Mn 的8倍。从价格性能比来看，也是不合算的。

综上所述，用空气炮、仓壁振动器、人工清料、矿槽内衬高分子材料等办法解决矿槽粘料问题存在着一定的弊端，效果不理想。在本钢原料场火车矿槽改造中，我们采用了一种实用新型疏堵机，有效地解决了矿槽的堵塞问题。

4  实用新型疏堵机的组成及工作原理

此疏堵机由信号器、电气控制柜、液压站、液压缸、疏松拉杆等组成。该装置如图1所示。

图1  疏堵机的构成

1—信号器；2—疏松拉杆；3—液压缸；4—液压站；5—电气控制柜

工作时，首先矿槽下的设备开始运行（如卸灰阀打开、圆盘给料机旋转），信号器发出信号给电气控制柜，由电气控制柜发出自动启动信号，液压站高压油泵启动，高压油经过电磁换向阀换向后进入液压缸，液压缸往复运动，带动疏松拉杆沿矿槽壁作上下运动。矿槽下的设备停止运行前，由信号器发出信号给电气控制柜，电气控制柜发出停机信号，液压站高压油泵停机，液压缸由于得不到压力油而自动停止。疏堵机处于待命状态，等待下一个启动信号。

疏堵机6个疏松拉杆的运动由液压系统控制，其控制原理如图2所示。

图2  液压系统控制原理

液压系统由电机、油泵、溢流阀 、换向阀、6个液压缸、压力表、加热器、油箱组成。由图2可以看出，6个液压缸进出口油管交叉与总管相连，带动6个疏松拉杆上下交错运动。

5  疏堵机的结构特点

5.1 传动机构

疏堵机采用液压驱动，1个油泵同时控制其6个疏松拉杆上下运动，控制简单，占地面积小，投资费用低，并且推力可达120kN，而空气炮最大只能产生30kN的冲击力，仓壁振动器最大也只能产生35kN的激振力。所以，疏堵机的清堵效果是空气炮、人工敲打、仓壁振动器无法比拟的。另外，疏堵机是利用拉杆往复运动来清理堵塞的，其工作时噪音远低于空气炮和仓壁振动器。

5.2  全自动控制

疏堵机设有自动和手动两种操作方式，手动挡只作调试使用，正常运行时使用自动挡。其电气工作原理如图3所示。

图3  疏堵机的电气工作原理

其优点在于可根据矿槽存储物料种类和物料粘易程度，随时调整疏堵机清料时间的长短，即时间继电器JS2（从1min到99h之间可调节），任意设定每次工作时间和工作间隔时间。根据我厂工况条件，现设定间隔1小时自动工作5分钟。它的另一个优点是利用时间继电器JS1的调节来控制疏堵机拉杆的换向时间间隔，避免了在矿槽内使用限位开关带来的麻烦。如果在矿槽内使用限位开关来控制拉杆上下运动的换向，矿槽内的物料粘结在开关上，就会造成开关失灵，拉杆不换向，无法清料。拉杆换向时间间隔，根据油缸活塞杆运行距离300㎜的时间，设定时间继电器JS1的时间为30秒。系统还充分考虑到北方冬天寒冷的气候，增加了电加热装置，以实现液压油温度自动补偿控制，保证设备正常运行。        

系统采用全自动控制，可根据矿槽存储物料种类调整运行时间，既达到充分清堵的目的，又实现节能。同时无需人工操作管理，节省了人力资源，又提高了生产效率。

5.3 拉杆结构

拉杆是疏堵机的关键部件，其结构如图4所示。

图4  拉杆结构

1—导向器； 2-齿； 3—杆；4—保护盒；5—液压缸 

每个杆上有2排齿，每排各有6个。这种多齿结构，有利于清料，又使液压缸行程不用太大，设备易制造，运行故障率低。各齿长度不一，由下往上逐渐加长，与矿槽形状对应，以便对矿槽全面清理，不留死角。齿与杆之间夹角为55°，可减小拉杆在上下运动过程中受到的物料阻力，防止齿被折断。在上下运动过程中，又能起到自动清理的作用。拉杆由不锈钢1Cr18Ni9Ti焊接而成，该材料具有良好的耐热性、耐蚀性及抗晶间腐蚀能力，焊接性、耐磨性也良好，拉杆使用寿命可达到3年。拉杆与液压缸采用销轴联接，安装更换方便快捷。

5.4 导向器

导向器是焊在矿槽壁上的，可以很好地控制拉杆沿矿槽壁上下运动，避免液压缸和拉杆连接处受外力冲击而松动，也可避免6个拉杆互相碰撞，造成设备损坏。

5.5 液压缸保护盒

液压缸固定在保护盒内，矿槽内的物料就不会接触到液压缸，使活塞杆处在清洁的工作环境中，延长其使用寿命。另一方面，可以在矿槽壁保护盒的位置上开口，这样在矿槽外就可以对液压缸进行检修维护及更换，免去了工人清理矿槽的繁重劳动，也大大缩短了检修时间。

6  疏堵机的运行效果                 

应用实用新型疏堵机与其它清料方法相比具有清堵彻底、无死角，节约能源，运行噪音低，无需人工操作管理等优点。在本钢大型料场矿槽上应用后，效果非常好，运行至今无故障，达到了全自动、免维护。对于我厂原料连续平稳供应达到历史最好水平，发挥了重要作用。