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[摘 要]山钢日照钢铁厂5100m3高炉炉顶装料系统采用了串罐无料钟装料工艺，由山东省冶金设计院股份有限公司总承包，炉顶设备于2017年9月安装调试完毕，于2017年12月份投产使用。本文介绍了山钢日照钢铁厂5100m3高炉炉顶装料系统的主要组成、设计特点及技术创新，着重介绍加压水冷齿轮箱的技术亮点，新型加压水冷齿轮箱能够适应高炉高顶温布料环境，无料钟炉顶的各项主要技术指标达到国际先进水平，实现低成本节能运行，取得了良好的使用效果。
[关键词]高炉 炉顶 加压水冷齿轮箱
中图分类号：TF748 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）37-0397-02
Research And Application Of Bell Less Top System For Super Large Blast Furnace TOP
Liu Yang
（Shandong Province Metallurgical Engineering Co.，LTD ， Shunhua Road 1969#， Jinan 250101， Shandong Province）
[Abstract]The top loading system of 5100m3 blast furnace in Shan steel Rizhao Iron and steel plant adopts a series of bell less bell charging technology， which is contracted by the Limited by Share Ltd of Shandong Metallurgical Design Institute. The top equipment of the furnace is installed and debugged in September 2017 and put into operation in December 2017. This paper introduces the main composition， design features and technical innovation of the 5100m3 blast furnace top charging system of the Shan steel Rizhao Iron and steel plant. It emphasizes the technical highlights of the pressurized water cooled gear box. The new pressurized water cooling gear box can adapt to the high top temperature fabric environment of the blast furnace， and the main technical indexes of the bell less top are reached to the international advanced level， and the low cost and energy saving operation is achieved. The effect of use.
1 前言
无料钟炉顶是实现高炉炉顶装料和布料的执行装置，控制着炉料进入高炉的唯一通道，影响高炉炉内的气流分布、原燃料消耗、高炉产量等。因此，无料钟炉顶装备的稳定运行和良好性能，直接影响高炉以及整个钢铁生产流程的顺行，是高炉中最重要、最关键的装备之一。山钢日照钢铁厂5100m3高炉炉顶装料系统采用了串罐无料钟装料工艺，由山东省冶金设计院股份有限公司总承包，炉顶设备于2017年9月安装调试完毕，于2017年12月份投产使用。
无料钟炉顶装料工艺由卢森堡Paul Wurth 公司首创，并于1972年首次使用在德国蒂森公司的汗博恩4号高炉并获得成功以来，已经经历了近40年的历史，它改变了高炉的产业工艺。 自1990年鞍钢11号高炉大修建设，引进卢森堡Paul Wurth 公司的高炉无料钟炉顶装料技术代替传统的料钟上料工艺，国内进入的高炉无料钟装料工艺时代。高炉冶炼技术经过20多年不断的发展，冶炼工艺有趋向于中心布焦的高强度冶炼工艺的发展，同时高炉的低成本和节约能源也成为一个新需求，无料钟炉顶设备也经历了更新换代。山钢日照钢铁厂5100m3高炉选用Paul Wurth 公司新型串罐无料钟炉顶，溜槽传动齿轮箱采用加压水冷齿轮箱。2017年12月炉顶设备投产使用后，新型加压水冷齿轮箱能够适应高炉高顶温布料环境，无料钟炉顶的各项主要技术指标达到国际先进水平，实现低成本节能运行，取得了良好的使用效果。
2 山钢日照钢铁厂5100m3高炉串罐无料钟炉顶技术简介
2.1无料钟炉顶装料设备形式
无料钟炉顶装料系统按其料罐的布置形式，可分为串罐无料钟和并罐无料钟，特大型高炉还出现了三罐并列式布置。三种形式的无料钟各有其特点，都能满足高炉正常生产要求。[1]
由于并罐无料钟的两个料罐偏离高炉中心线，导致炉料在炉喉截面圆周上布料不均匀，因此并罐无料钟存在固有缺陷。在不考虑炉料分级入炉的条件下，经炉顶作业率计算，在正常料批下炉顶装料設备作业率为74.7%，在最大产量时炉顶装料设备作业率为80.3%，也具备赶料能力；因此山钢日照钢铁厂5100m3高炉无料钟炉顶装料设备形式选用串罐无料钟炉顶。
串罐无料钟炉顶设备通过布料溜槽的旋转和倾动、料流调节阀的开度的控制，可实现炉喉料面上的多种布料方式，适应各种炉况的上部调节要求，使高炉装料操作简单化，有利于高炉的稳定和长寿。 2.2山钢日照钢铁厂特大型高炉无料钟炉顶设备组成
山钢日照钢铁厂特大型高炉串罐无料钟炉顶装料设备主要由固定受料罐（含静态布料器）、上料闸、上密封阀、称量料罐、下阀箱（含料流调节阀及下密封阀）、球形维护阀及溜槽传动齿轮箱（含布料溜槽）等组成。串罐无料钟炉顶主要性能见表1。
2.2山钢日照钢铁厂特大型高炉无料钟炉顶技术特点
2.2.1无料钟炉顶设备制造技术
山钢日照钢铁厂， PW公司及山东省冶金设计院股份有限公司对无料钟炉顶设备加工制造过程工艺及制造规范进行了充分的总结和创新，如对重要传动部件的材质选择、热处理、加工精度的控制，镶嵌硬质合金耐磨衬板的材质成分研究；三方对无料钟炉顶设备设计、加工、装配等各个环节的严格质量控制，并聘请宝钢咨询作位第三方监理公司，保证特大型无料钟炉顶设备的可靠性。
2.2.2无料钟炉顶设备可靠性技术
（1）设备最大装料能力，完全满足5100m3高炉生产要求。
（2）溜槽传动齿轮箱适应高温能力：最高容许温度500℃；峰值炉顶中心温度（一年最多20次，每次最长30分钟）：600℃；峰值炉顶中心温度（一年最多10次，每次最长10分钟）：900℃。
（3）高效长寿溜槽传动齿轮箱使用寿命：正常使用条件下10年。
（4）镶嵌硬质合金衬板的石箱型布料溜槽：使用寿命大于10个月。
2.2.3布料控制技术
（1）能够实现高炉操作所需的任何形式布料，螺旋、单环、多环、扇形、定点布料，布料偏析控制和纠正技术。[2]
（2）布料控制精度：布料溜槽倾角精度±0.1°；料理调节阀开度显示精度0.01°，定位精度±0.1°；料罐称重精度：0.5%，具有称重补偿计算功能。
3 山钢日照5100m3高炉串罐无料钟炉顶系统的技术创新
3.1 溜槽传动齿轮箱的技术创新
3.1.1加压水冷齿轮箱的结构及工作原理
与传统水冷齿轮箱相对比，加压水冷传动齿轮箱的外形按照尺寸、工作原理、布料溜槽安装方式及尺寸并没有改动。目的是为了保证新型设备和传统设备可以做到互为备用，节约齿轮箱备件的库存量，降低备件库存成本。
（1）齿轮箱的基本机构和原理
加压水冷齿轮箱的基本结构与传统齿轮箱相似，其组成部分为：传动齿轮箱（英文简称CTGW）、倾动齿轮箱（英文简称GAA）和行星齿轮箱（英文简称PG）。根据高炉的有效容积不同分别有适合3200m3以上大型高炉的加强型齿轮箱和适合3000m3以下的标准型齿轮箱。
无论是加强型齿轮箱还是标准型齿轮箱，其工作原理大致相同，如图1所示。旋转电机通过二级轴使齿轮3发生转动，齿轮3与齿轮4啮合带动行星齿轮箱的空心轴，通过空心轴回转驱动齿轮5与大齿圈I啮合驱使齿轮箱旋转底座转动使溜槽完成旋转动作。倾动电机通过蜗轮和蜗杆驱动轴行星齿轮箱的太阳轮1倾，倾动电机启动后使太阳轮1倾与太阳轮7组成的差动轮系产生差动传动。这样使两个行星轮2倾带动行星齿轮箱的实心轴转动，实心轴上的回转驱动齿轮3倾与传动齿轮箱大齿圈Ⅱ啮合并且通过大齿圈Ⅲ和倾动齿轮箱的驱动小齿轮5倾驱动扇形齿7倾带动溜槽悬挂轴上的齿轮6倾实现溜槽倾动动作。
加压水冷齿轮箱保留了传动齿轮箱的基本结合和工作原理，所以传统齿轮箱的電动驱动系统完全适用于加压水冷齿轮箱，并且布料溜槽的结构形式没有改变。
（2）齿轮箱的润滑系
加压水冷齿轮箱的传动齿轮箱和行星齿轮箱的润滑系统采用集中自动润滑系统。其中22个润滑点作用于旋转与倾动的大轴承，如图2所示。2个润滑点作用于回转驱动齿轮，如图3所示。行星齿轮箱上有2个点润滑，分别作用于：空心小齿轮轴上部盘根密封、实心轴小齿轮轴下部盘根密封和空心小齿轮轴的滚珠轴承。该润滑系统是集中自动润滑，并且在分配器润滑箱内安装有极限开关，监控润滑系统是否按照要求完成动作。
倾动齿轮箱润滑系统是独立于传动齿轮箱和行星齿轮箱的润滑系统。倾动齿轮箱安装位置在转动齿轮箱内部的旋转底座上会随着齿轮箱的旋转动作一同旋转，并且只能够在高炉休风打开齿轮箱检修门时才能够被检查并且向润滑油罐内加油。然而水冷传动齿轮箱的最大负载—布料溜槽，正是安装在倾动齿轮箱溜槽悬挂轴上，因此溜槽悬挂轴的使用寿命直接取决于润滑系统的运行情况。
与传统的倾动齿轮箱润滑系统不同，它的润滑系统采用了最新设计，将原设计是溜槽必须运行到在2?～5?倾角的位置才能利用凸轮传动压缩油泵对溜槽悬挂轴注油润滑，改为由倾动大齿圈带动小齿轮驱动油泵连续注油润滑，在溜槽上倾时分别向溜槽悬挂轴上的8个注油点注入润滑油，另外溜槽上倾时对其进行润滑也会起到减轻溜槽悬挂轴负荷的作用。如图4所示干油系统。这样就摆脱了由于倾动不到位或者维护时小凸轮位置调整不当，造成在一个休风周内溜槽的悬挂轴得不到有效及时的润滑，从而减少设备使用寿命的弊端。润滑系统的储油罐容量为25L，并保证倾动齿轮箱在6个月内的油量。干油润滑系统的长期、稳定运行可以有效的延长齿轮箱的使用寿命，也为高炉定修周期从3个月的间隔延长到4个月以上提供了保证。
3.1.2加压水冷传动齿轮箱水冷系统及氮气回路
（1）齿轮箱内部水冷系统
加压水冷传动齿轮箱的内部水冷系统分为两个部分，上部旋转部分的冷却回路和下部固定部分的冷却回路。在溜槽悬挂轴中增加了冷却通道，冷却效果增强并更为均匀，因此降低了轴套的温度，干油润滑的效果更好。
上部旋转部分的冷却回路，冷却水路由齿轮箱顶部进水管进入齿轮箱，先通过S-杯的进水腔将冷却水直接送到齿轮箱水冷板的底部管接口，然后水至下而上的回到S-杯的回水腔再通过齿轮箱顶部的出水管回到水冷站。 下部固定部分的冷却回路是在已经被取消的传统齿轮箱的下水槽位置安装一根冷却水管，进/出水管接口在齿轮箱壳体的下部分别连接到水冷站的进水端和回水端。如图5所示。 加压水冷齿轮箱S-杯的特殊结构实现了水路密闭循环，与传动齿轮箱的水冷系统完全不同。密闭循环水路系统冷却水不存在由于接触高炉煤气和灰尘或者过量的润滑油脂进入上/下水槽造成冷却水路污染问题。另外该密闭循环水路可以采用工业软水作为冷却水介质。这样就延长或者避免了冷却水板结垢期。
加压水冷齿轮箱冷却水的流量相对于传统标准/加强型水冷齿轮箱的水流量也有所增加，详细的数据比较见表2：
冷却水的水流量增加了一倍，冷却强度也相应增加。不同类型齿轮箱对应于高炉炉顶
（2）加压水冷齿轮箱水冷站
加压水冷齿轮箱的冷却水路为闭环冷却水路，所以水冷站主要设备由两台水泵（一台工作，一台备用）和两台板式冷却器（一台工作，一台备用）组成。水介质的酸碱度有PH值测量仪表控制，如果PH超出7～9的范围就会产生报警，并且利用补水管对系统换水。
水冷系统虽然是闭环冷却系统，但是冷却水仍然存在少量的蒸发量消耗。水冷站根据安装在齿轮箱S-杯内水位计的状态显示对水冷系统进行自动补水，补水量为25L/天。系统图见图8。
（3） 齿轮箱的氮气回路
氮气回路分为持续供给和紧急供给两种。
氮气持续供给回路：（a）氮气流量70 Nm3/h，由 3路DN32的氮气管注入齿轮箱顶部S-杯处。（b）氮气流量130 Nm3/h，有1路DN65的氮气管注入齿轮箱的壳体。这两路持续供应的氮气可以保证齿轮箱内部压力略高于高炉内部压力防止灰尘进入。
氮气紧急供给回路：氮气流量500 Nm3/h ，由1路DN100的氮气管注入齿轮箱的壳体。如果齒轮箱的温度过高，可开启紧急氮气管道加强齿轮箱的冷却强度，保证齿轮箱的稳定正常的运行。
3.2 球形隔离阀的应用
传统的液压驱动或手动的眼睛阀，置于齿轮箱顶部，由一个组合式球形维护阀 （带波纹管）所代替。
球形维护阀的优点：
（1）球形维护阀兼具气密性和刚性，对多尘环境较不敏感；
（2）球形维护阀消除了先前设备对调整和校准的要求。
4 结语
山钢日照钢铁厂5100m3高炉炉顶设备由山东省冶金设计股份有限公司总承包，PW型特大型无料钟炉顶设备在山钢日照钢铁厂5100m3高炉上得到成功应用， 2017年12月投产以来，经受住了炉顶恶劣工况条件的考验，过生产实践证实，该设备能够满足特大型高炉生产的各种操作要求，设备运行可靠，溜槽传动齿轮箱连续氮气消耗量为200Nm3/h，取得了良好的使用效果和经济效益。
参考文献
[1]项钟庸，王筱留，等.高炉设计-炼铁工艺设计理论与实践[M].北京：冶金工业出版社，2014：729-733.
[2]闫树武.首钢国际特大型高炉无料钟炉顶技术应用及进步[J].工程与技术，2016（1）：10-15.
作者简介
刘洋，男，1983年生，2006年毕业于安徽工业大学热能与动力工程专业。现为山东省冶金设计院炼铁室工程师，主要从事炼铁工艺及设备的设计工作。
[关键词]高炉 炉顶 加压水冷齿轮箱
中图分类号：TF748 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）37-0397-02
Research And Application Of Bell Less Top System For Super Large Blast Furnace TOP
Liu Yang
（Shandong Province Metallurgical Engineering Co.，LTD ， Shunhua Road 1969#， Jinan 250101， Shandong Province）
[Abstract]The top loading system of 5100m3 blast furnace in Shan steel Rizhao Iron and steel plant adopts a series of bell less bell charging technology， which is contracted by the Limited by Share Ltd of Shandong Metallurgical Design Institute. The top equipment of the furnace is installed and debugged in September 2017 and put into operation in December 2017. This paper introduces the main composition， design features and technical innovation of the 5100m3 blast furnace top charging system of the Shan steel Rizhao Iron and steel plant. It emphasizes the technical highlights of the pressurized water cooled gear box. The new pressurized water cooling gear box can adapt to the high top temperature fabric environment of the blast furnace， and the main technical indexes of the bell less top are reached to the international advanced level， and the low cost and energy saving operation is achieved. The effect of use.
1 前言
无料钟炉顶是实现高炉炉顶装料和布料的执行装置，控制着炉料进入高炉的唯一通道，影响高炉炉内的气流分布、原燃料消耗、高炉产量等。因此，无料钟炉顶装备的稳定运行和良好性能，直接影响高炉以及整个钢铁生产流程的顺行，是高炉中最重要、最关键的装备之一。山钢日照钢铁厂5100m3高炉炉顶装料系统采用了串罐无料钟装料工艺，由山东省冶金设计院股份有限公司总承包，炉顶设备于2017年9月安装调试完毕，于2017年12月份投产使用。
无料钟炉顶装料工艺由卢森堡Paul Wurth 公司首创，并于1972年首次使用在德国蒂森公司的汗博恩4号高炉并获得成功以来，已经经历了近40年的历史，它改变了高炉的产业工艺。 自1990年鞍钢11号高炉大修建设，引进卢森堡Paul Wurth 公司的高炉无料钟炉顶装料技术代替传统的料钟上料工艺，国内进入的高炉无料钟装料工艺时代。高炉冶炼技术经过20多年不断的发展，冶炼工艺有趋向于中心布焦的高强度冶炼工艺的发展，同时高炉的低成本和节约能源也成为一个新需求，无料钟炉顶设备也经历了更新换代。山钢日照钢铁厂5100m3高炉选用Paul Wurth 公司新型串罐无料钟炉顶，溜槽传动齿轮箱采用加压水冷齿轮箱。2017年12月炉顶设备投产使用后，新型加压水冷齿轮箱能够适应高炉高顶温布料环境，无料钟炉顶的各项主要技术指标达到国际先进水平，实现低成本节能运行，取得了良好的使用效果。
2 山钢日照钢铁厂5100m3高炉串罐无料钟炉顶技术简介
2.1无料钟炉顶装料设备形式
无料钟炉顶装料系统按其料罐的布置形式，可分为串罐无料钟和并罐无料钟，特大型高炉还出现了三罐并列式布置。三种形式的无料钟各有其特点，都能满足高炉正常生产要求。[1]
由于并罐无料钟的两个料罐偏离高炉中心线，导致炉料在炉喉截面圆周上布料不均匀，因此并罐无料钟存在固有缺陷。在不考虑炉料分级入炉的条件下，经炉顶作业率计算，在正常料批下炉顶装料設备作业率为74.7%，在最大产量时炉顶装料设备作业率为80.3%，也具备赶料能力；因此山钢日照钢铁厂5100m3高炉无料钟炉顶装料设备形式选用串罐无料钟炉顶。
串罐无料钟炉顶设备通过布料溜槽的旋转和倾动、料流调节阀的开度的控制，可实现炉喉料面上的多种布料方式，适应各种炉况的上部调节要求，使高炉装料操作简单化，有利于高炉的稳定和长寿。 2.2山钢日照钢铁厂特大型高炉无料钟炉顶设备组成
山钢日照钢铁厂特大型高炉串罐无料钟炉顶装料设备主要由固定受料罐（含静态布料器）、上料闸、上密封阀、称量料罐、下阀箱（含料流调节阀及下密封阀）、球形维护阀及溜槽传动齿轮箱（含布料溜槽）等组成。串罐无料钟炉顶主要性能见表1。
2.2山钢日照钢铁厂特大型高炉无料钟炉顶技术特点
2.2.1无料钟炉顶设备制造技术
山钢日照钢铁厂， PW公司及山东省冶金设计院股份有限公司对无料钟炉顶设备加工制造过程工艺及制造规范进行了充分的总结和创新，如对重要传动部件的材质选择、热处理、加工精度的控制，镶嵌硬质合金耐磨衬板的材质成分研究；三方对无料钟炉顶设备设计、加工、装配等各个环节的严格质量控制，并聘请宝钢咨询作位第三方监理公司，保证特大型无料钟炉顶设备的可靠性。
2.2.2无料钟炉顶设备可靠性技术
（1）设备最大装料能力，完全满足5100m3高炉生产要求。
（2）溜槽传动齿轮箱适应高温能力：最高容许温度500℃；峰值炉顶中心温度（一年最多20次，每次最长30分钟）：600℃；峰值炉顶中心温度（一年最多10次，每次最长10分钟）：900℃。
（3）高效长寿溜槽传动齿轮箱使用寿命：正常使用条件下10年。
（4）镶嵌硬质合金衬板的石箱型布料溜槽：使用寿命大于10个月。
2.2.3布料控制技术
（1）能够实现高炉操作所需的任何形式布料，螺旋、单环、多环、扇形、定点布料，布料偏析控制和纠正技术。[2]
（2）布料控制精度：布料溜槽倾角精度±0.1°；料理调节阀开度显示精度0.01°，定位精度±0.1°；料罐称重精度：0.5%，具有称重补偿计算功能。
3 山钢日照5100m3高炉串罐无料钟炉顶系统的技术创新
3.1 溜槽传动齿轮箱的技术创新
3.1.1加压水冷齿轮箱的结构及工作原理
与传统水冷齿轮箱相对比，加压水冷传动齿轮箱的外形按照尺寸、工作原理、布料溜槽安装方式及尺寸并没有改动。目的是为了保证新型设备和传统设备可以做到互为备用，节约齿轮箱备件的库存量，降低备件库存成本。
（1）齿轮箱的基本机构和原理
加压水冷齿轮箱的基本结构与传统齿轮箱相似，其组成部分为：传动齿轮箱（英文简称CTGW）、倾动齿轮箱（英文简称GAA）和行星齿轮箱（英文简称PG）。根据高炉的有效容积不同分别有适合3200m3以上大型高炉的加强型齿轮箱和适合3000m3以下的标准型齿轮箱。
无论是加强型齿轮箱还是标准型齿轮箱，其工作原理大致相同，如图1所示。旋转电机通过二级轴使齿轮3发生转动，齿轮3与齿轮4啮合带动行星齿轮箱的空心轴，通过空心轴回转驱动齿轮5与大齿圈I啮合驱使齿轮箱旋转底座转动使溜槽完成旋转动作。倾动电机通过蜗轮和蜗杆驱动轴行星齿轮箱的太阳轮1倾，倾动电机启动后使太阳轮1倾与太阳轮7组成的差动轮系产生差动传动。这样使两个行星轮2倾带动行星齿轮箱的实心轴转动，实心轴上的回转驱动齿轮3倾与传动齿轮箱大齿圈Ⅱ啮合并且通过大齿圈Ⅲ和倾动齿轮箱的驱动小齿轮5倾驱动扇形齿7倾带动溜槽悬挂轴上的齿轮6倾实现溜槽倾动动作。
加压水冷齿轮箱保留了传动齿轮箱的基本结合和工作原理，所以传统齿轮箱的電动驱动系统完全适用于加压水冷齿轮箱，并且布料溜槽的结构形式没有改变。
（2）齿轮箱的润滑系
加压水冷齿轮箱的传动齿轮箱和行星齿轮箱的润滑系统采用集中自动润滑系统。其中22个润滑点作用于旋转与倾动的大轴承，如图2所示。2个润滑点作用于回转驱动齿轮，如图3所示。行星齿轮箱上有2个点润滑，分别作用于：空心小齿轮轴上部盘根密封、实心轴小齿轮轴下部盘根密封和空心小齿轮轴的滚珠轴承。该润滑系统是集中自动润滑，并且在分配器润滑箱内安装有极限开关，监控润滑系统是否按照要求完成动作。
倾动齿轮箱润滑系统是独立于传动齿轮箱和行星齿轮箱的润滑系统。倾动齿轮箱安装位置在转动齿轮箱内部的旋转底座上会随着齿轮箱的旋转动作一同旋转，并且只能够在高炉休风打开齿轮箱检修门时才能够被检查并且向润滑油罐内加油。然而水冷传动齿轮箱的最大负载—布料溜槽，正是安装在倾动齿轮箱溜槽悬挂轴上，因此溜槽悬挂轴的使用寿命直接取决于润滑系统的运行情况。
与传统的倾动齿轮箱润滑系统不同，它的润滑系统采用了最新设计，将原设计是溜槽必须运行到在2?～5?倾角的位置才能利用凸轮传动压缩油泵对溜槽悬挂轴注油润滑，改为由倾动大齿圈带动小齿轮驱动油泵连续注油润滑，在溜槽上倾时分别向溜槽悬挂轴上的8个注油点注入润滑油，另外溜槽上倾时对其进行润滑也会起到减轻溜槽悬挂轴负荷的作用。如图4所示干油系统。这样就摆脱了由于倾动不到位或者维护时小凸轮位置调整不当，造成在一个休风周内溜槽的悬挂轴得不到有效及时的润滑，从而减少设备使用寿命的弊端。润滑系统的储油罐容量为25L，并保证倾动齿轮箱在6个月内的油量。干油润滑系统的长期、稳定运行可以有效的延长齿轮箱的使用寿命，也为高炉定修周期从3个月的间隔延长到4个月以上提供了保证。
3.1.2加压水冷传动齿轮箱水冷系统及氮气回路
（1）齿轮箱内部水冷系统
加压水冷传动齿轮箱的内部水冷系统分为两个部分，上部旋转部分的冷却回路和下部固定部分的冷却回路。在溜槽悬挂轴中增加了冷却通道，冷却效果增强并更为均匀，因此降低了轴套的温度，干油润滑的效果更好。
上部旋转部分的冷却回路，冷却水路由齿轮箱顶部进水管进入齿轮箱，先通过S-杯的进水腔将冷却水直接送到齿轮箱水冷板的底部管接口，然后水至下而上的回到S-杯的回水腔再通过齿轮箱顶部的出水管回到水冷站。 下部固定部分的冷却回路是在已经被取消的传统齿轮箱的下水槽位置安装一根冷却水管，进/出水管接口在齿轮箱壳体的下部分别连接到水冷站的进水端和回水端。如图5所示。 加压水冷齿轮箱S-杯的特殊结构实现了水路密闭循环，与传动齿轮箱的水冷系统完全不同。密闭循环水路系统冷却水不存在由于接触高炉煤气和灰尘或者过量的润滑油脂进入上/下水槽造成冷却水路污染问题。另外该密闭循环水路可以采用工业软水作为冷却水介质。这样就延长或者避免了冷却水板结垢期。
加压水冷齿轮箱冷却水的流量相对于传统标准/加强型水冷齿轮箱的水流量也有所增加，详细的数据比较见表2：
冷却水的水流量增加了一倍，冷却强度也相应增加。不同类型齿轮箱对应于高炉炉顶
（2）加压水冷齿轮箱水冷站
加压水冷齿轮箱的冷却水路为闭环冷却水路，所以水冷站主要设备由两台水泵（一台工作，一台备用）和两台板式冷却器（一台工作，一台备用）组成。水介质的酸碱度有PH值测量仪表控制，如果PH超出7～9的范围就会产生报警，并且利用补水管对系统换水。
水冷系统虽然是闭环冷却系统，但是冷却水仍然存在少量的蒸发量消耗。水冷站根据安装在齿轮箱S-杯内水位计的状态显示对水冷系统进行自动补水，补水量为25L/天。系统图见图8。
（3） 齿轮箱的氮气回路
氮气回路分为持续供给和紧急供给两种。
氮气持续供给回路：（a）氮气流量70 Nm3/h，由 3路DN32的氮气管注入齿轮箱顶部S-杯处。（b）氮气流量130 Nm3/h，有1路DN65的氮气管注入齿轮箱的壳体。这两路持续供应的氮气可以保证齿轮箱内部压力略高于高炉内部压力防止灰尘进入。
氮气紧急供给回路：氮气流量500 Nm3/h ，由1路DN100的氮气管注入齿轮箱的壳体。如果齒轮箱的温度过高，可开启紧急氮气管道加强齿轮箱的冷却强度，保证齿轮箱的稳定正常的运行。
3.2 球形隔离阀的应用
传统的液压驱动或手动的眼睛阀，置于齿轮箱顶部，由一个组合式球形维护阀 （带波纹管）所代替。
球形维护阀的优点：
（1）球形维护阀兼具气密性和刚性，对多尘环境较不敏感；
（2）球形维护阀消除了先前设备对调整和校准的要求。
4 结语
山钢日照钢铁厂5100m3高炉炉顶设备由山东省冶金设计股份有限公司总承包，PW型特大型无料钟炉顶设备在山钢日照钢铁厂5100m3高炉上得到成功应用， 2017年12月投产以来，经受住了炉顶恶劣工况条件的考验，过生产实践证实，该设备能够满足特大型高炉生产的各种操作要求，设备运行可靠，溜槽传动齿轮箱连续氮气消耗量为200Nm3/h，取得了良好的使用效果和经济效益。
参考文献
[1]项钟庸，王筱留，等.高炉设计-炼铁工艺设计理论与实践[M].北京：冶金工业出版社，2014：729-733.
[2]闫树武.首钢国际特大型高炉无料钟炉顶技术应用及进步[J].工程与技术，2016（1）：10-15.
作者简介
刘洋，男，1983年生，2006年毕业于安徽工业大学热能与动力工程专业。现为山东省冶金设计院炼铁室工程师，主要从事炼铁工艺及设备的设计工作。