高爐布料器里高爐煉鐵領域的關鍵設備。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)構機構來實現(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雜的行星差動輪系結(jié)構來實現(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)構復雜，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計及技術特點

2． 1 滑觸線式布料器的傳動原理及結(jié)構

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，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，*終實現(xiàn)溜槽的傾動。

2． 2 系統(tǒng)的技術特點

2． 2． 1 水冷技術

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

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置有若干氮氣管，每個氮氣管出口設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

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)，并實時反映關鍵零部件的疲勞情況及剩余壽命，預防事故發(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)構也非常簡單;

3) 機 械 結(jié) 構 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)缺點的基礎上，應用當代先進的技術和設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)控設備、智能檢測設備等先進設備，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。