在线修复设备 技术领域 本发明涉及一种在线修复设备， 具体地讲， 涉及一种能够对高炉炉体上的各种密 封表面进行在线修复的在线修复设备。
背景技术 目前， 我国大型钢铁厂遍布全国， 炼铁高炉设备从小到大， 规格齐全。高炉设备对 气密性要求很严格， 各个密封表面质量均要保证严格符合设计要求。布料溜槽检修门是高 炉设备上重要的密封部位。图 1 示出了连接在炼铁高炉的高炉炉体 100 上的布料溜槽检修 门 110 的示例， 图 2A 是示出布料溜槽检修门的法兰的示图， 图 2B 是沿着图 2A 的 B-B 线截取 的放大剖视图。如图 1 所示， 布料溜槽检修门 110 包括 ： 法兰 111， 焊接到筒体 114 上， 筒体 114 焊接到高炉炉体 100 上 ； 法兰盖 112， 通过紧固件 ( 例如螺栓 113) 连接到法兰 111 上。 法兰 111 的密封表面 1110 与法兰盖 112 的表面之间具有一层金属密封垫， 以用于密封高炉 煤气。
当将布料溜槽检修门 110 安装到高炉炉体 100 上时， 由于与法兰 111 连接的筒体 114 焊接在高炉炉体 100 上， 所以在焊接过程中产生的焊接应力会使得法兰 111 的密封表面 1110 与法兰盖 112 的表面发生变形， 从而出现密封不严的现象。此外， 即使安装合格， 由于 布料溜槽检修门 110 工作温度高， 使用一段时间后， 密封表面同样会出现变形翘偏， 从而影 响密封效果。这就是目前很多高炉设备在休风检修期间必须修复布料溜槽检修门 110 的密 封表面 1110 的原因。
目前， 普遍采用的修复布料溜槽检修门 110 的法兰 111 的密封表面 1110 的变形的 方法有以下三种 ：
第一、 采用中间加装一层钢制垫片的方法来修复， 该垫片形状和尺寸与法兰 111 的密封表面 1110 一致， 垫片上面再加一层密封材料， 与法兰盖 112 合装保证密封。
第二、 气割割开将法兰 111 连接到高炉炉体 100 上的筒体 114， 送交机械加工厂修 复变形的法兰 111 的密封表面 1110， 然后重新安装、 将筒体 114 与高炉炉体 100 焊接好。
第三、 改变材质， 用铸钢件代替铆焊接构件， 减小焊接变形和高温变形。
上述三种方法均存在不可避免的问题， 针对第一种加垫片的方法， 由于布料溜槽 检修门 110 的法兰 111 的密封表面 1110 的变形和翘偏并未消除， 所以法兰 111 的密封表面 1110 与法兰盖 112 的表面之间的间隙仍然大小不均， 加装垫片和密封材料只是一种减小变 形的手段， 无法根本消除焊接或者是高温变形。 容易出现修复不彻底， 或者修复后很快又漏 气的现象， 用这种方法检修， 质量得不到保证， 高炉也会因为气密性不好经常休风检修， 影 响生产。针对第二种气割拆除进行重新机加工以修复法兰 111 的密封表面 1110 然后进行 焊接的方法， 由于机加工后仍然需要将与法兰 111 连接的筒体 114 再与高炉炉体 100 焊接， 还是 在焊接过程中产生的焊接应力会导致法兰 111 的密封表面 1110 重新出现变形翘偏， 不能保证密封表面 1110 的平面度， 从而也不能保证密封效果。况且， 由于布料溜槽检修门 110 的尺寸一般很大， 所以气割拆除后， 进行加工， 然后再焊接使得费用昂贵， 而且修复周期
长。 针对第三种改变材质的方法， 由于该铸件为薄壁件， 铸件壁厚薄， 尺寸长， 铸造起来极容 易形成气孔、 砂眼、 夹渣等影响气密性的缺陷。 虽然变形可以减小， 但是铸件的组织疏松、 细 长薄壁件容易形成缺陷的结构特点造成气密性更不能保证。 发明内容 为了解决现有技术存在的上述问题， 提出一种在线修复设备， 根据本发明的在线 修复设备， 对法兰等的密封表面进行修复之后， 不需要焊接。
根据本发明， 提供一种在线修复设备， 该在线修复设备包括 ： 滑台， 包括丝杠 ； 滑 座， 安装在滑台上， 通过丝杠的驱动在滑台上滑动 ； 弯板， 包括第一安装部分和与第一安装 部分呈预定角度的第二安装部分， 第一安装部分可拆卸地安装到滑座上 ； 铣刀装置， 通过第 二安装部分可拆卸地安装在滑座上， 从而使铣刀装置与滑座一起在滑台上滑动。
根据本发明， 第一安装部分和第二安装部分均可呈板状， 并且第一安装部分可与 第二安装部分垂直。
根据本发明， 铣刀装置可包括 ： 刀架， 安装到第二安装部分上 ； 铣头， 安装到刀架 上； 铣刀， 安装到铣头的下端。
根据本发明， 刀架可包括 ： 刀架滑座， 安装到第二安装部分上， 包括刀架丝杠 ； 刀 架滑板， 安装在刀架滑座上， 通过刀架丝杠的驱动在刀架滑座上滑动。
根据本发明， 刀架还可包括刀架手柄， 通过手动驱动刀架手柄来驱动刀架丝杠。
根据本发明， 铣头可安装到刀架滑板上， 并与刀架滑板一起通过刀架丝杠的驱动 在刀架滑座上滑动。
根据本发明， 在线修复设备还可包括用于驱动铣刀装置的电机。
根据本发明， 在线修复设备还可包括带传动装置， 通过带传动装置将电机的动力 传递到铣头， 其中， 带传动装置包括皮带轮和皮带。
根据本发明， 在电机上可设置有变频器。
根据本发明， 所述变频器可以是变频调速器， 该变频调速器通过变频调压的方式 调节电机的转速。
根据本发明， 在线修复设备还可包括电机座， 电机座连接到铣头， 电机安装到电机 座上。
根据本发明， 在线修复设备还可包括用于驱动丝杠的变速箱。
根据本发明， 在线修复设备还可包括紧固装置， 以将在线修复设备固定在待修复 部件之上。
根据本发明， 滑座可包括沿着滑动方向形成在其上表面上的燕尾槽， 通过将紧固 件安装到燕尾槽中而将第一安装部分安装到滑座上。
根据本发明， 刀架可通过紧固件安装到第二安装部分上。
根据本发明， 第一安装部分和第二安装部分可一体地形成。
根据本发明的在线修复设备， 不需要将待修复的法兰部件 ( 包括法兰和筒体 ) 割 下送交机械加工厂以对法兰的密封表面进行修复， 而是直接在安装现场对法兰的密封表面 进行修复， 所以， 根据本发明的在线修复设备存在以下优点 ： 第一、 经过该在线修复设备修 复的密封表面， 表面粗糙度好， 精度高， 合装后密封效果好， 使用时间长 ； 第二、 修复效率高，
耗时短， 能减少高炉休风停机时间 ； 第三、 机动性好， 适用于高炉上各种型号、 各种尺寸法兰 的密封表面的修复 ； 第四、 相对于传统修复方法费用低， 是一种值得推广的在线修复高炉法 兰的密封表面的有效方法。 附图说明 通过下面结合附图对实施例进行的描述， 本发明的这些和 / 或其他方面和优点将 会变得清楚和更易于理解， 其中 ：
图 1 示出了连接在炼铁高炉的高炉炉体上的布料溜槽检修门的示例 ；
图 2A 是示出布料溜槽检修门的法兰的示图 ；
图 2B 是沿着图 2A 的 B-B 线截取的剖视图 ；
图 3 是示出根据本发明的在线修复设备的局部剖视图 ；
图 4 是示出根据本发明的在线修复设备的俯视图 ；
图 5 至图 8 是示出根据本发明的在线修复设备修复布料溜槽检修门的法兰的密封 表面的加工工艺的示图。
具体实施方式
现在对本发明的实施例进行详细的描述， 其示例表示在附图中， 其中， 相同的标号 始终表示相同部件。下面通过参照附图对实施例进行描述以解释本发明。
图 3 是示出根据本发明的在线修复设备 200 的主视图， 图 4 是示出根据本发明的 在线修复设备 200 的俯视图。如图 3 和图 4 所示， 根据本发明的在线修复设备 200 包括 ： 滑 台 201， 大致呈长方体形， 包括沿着滑台 201 的长度方向延伸的丝杠和设置在滑台 201 一端 的用于驱动丝杠的变速箱 212 ； 滑座 202， 大致呈长方体形， 安装在滑台 201 上， 并包括沿着 滑座 202 的滑动方向在滑座 202 的上表面上形成的多个燕尾槽， 所述多个燕尾槽沿着与滑 座的 202 的滑动方向垂直的方向以预定间隔布置， 所述滑座 202 沿着连接到变速箱 212 的 丝杠在滑台 201 上滑动 ； 弯板 203， 包括第一安装部分 2031 和第二安装部分 2032， 通过将紧 固件 ( 例如螺栓 205) 安装到滑座 202 的燕尾槽而将弯板 203 的第一安装部分 2031 可拆卸 地安装到滑座 202 上， 可选地， 第一安装部分 2031 和第二安装部分 2032 可一体地形成 ； 刀 架 204， 通过紧固件 ( 例如， 螺钉 ) 可拆卸地安装到弯板 203 的第二安装部分 2032 上 ； 铣头 206， 安装到刀架 204 ； 铣刀 207， 安装到铣头 206 的下端 ； 电机座 208， 用于安装电机 ； 电机 209， 用于驱动连接到其的皮带轮 210， 进而驱动铣头 206 和铣刀 207。虽然在本发明中， 滑 台 201 和滑座 202 被示出为长方体形， 但本发明不限于此， 根据需要， 滑台和滑座的形状可 以改变。
以下参照图 3 和图 4， 详细描述根据本发明的在线修复设备 200 的各个组成部件的 具体结构。
根据本发明， 由于需要将在线修复设备 200 安装到待修复的例如布料溜槽检修门 110 上， 所以应该选择重量轻、 易吊装的滑台 201。另外， 滑台 201 不宜太长， 如果滑台 201 太长， 则滑台 201 的重量会相应增加， 使得法兰 111 的密封表面 1110 受到的压力增大， 从而 会引起高炉炉体 100 变形。在进行在线修复时， 需要慢速或中速进刀， 快速空刀返回， 因此， 滑台 201 的变速箱需要设置三个档位 ： 慢速、 中速、 快速。例如， 慢速为 ： 0 ～ 500mm/m， 中速为： 500 ～ 1500mm/m， 快速为 ： 1500 ～ 4000mm/m。
根据本发明， 变速箱 212 将动力输出到与变速箱 212 连接的丝杠上， 使得滑座 202 在变速箱 212 的驱动下沿着丝杠在滑台 201 上滑动， 从而将丝杠的旋转运动转换成滑座 202 的直线运动。具体地讲， 在滑座 202 上形成有凹槽， 在滑台 201 上形成有与滑座 202 上的凹 槽配合的轨道， 从而滑座 202 能够在滑台 201 上运动。
根据本发明， 弯板 203 将刀架 204 连接到滑座 202。具体地讲， 弯板 203 包括分别 呈板状的第一安装部分 2031 和第二安装部分 2032， 在本实施例中， 第一安装部分 2031 与第 二安装部分 2032 相互垂直， 然而， 本发明不限于此， 根据需要， 第一安装部分 2031 可以不与 第二安装部分 2032 相互垂直。
根据本发明， 刀架 204 可包括刀架丝杠 2041、 长方体形刀架滑座 2042 和长方体形 刀架滑板 2043。刀架 204 用于控制铣头 206 沿着 y 方向的进给， 因此， 刀架 204 的丝母与刀 架丝杠 2041 之间的间隙为主要控制参数。如果间隙过大， 则被加工表面的表面粗糙度会超 标； 如果间隙过小， 则影响刀架丝杠 2041 和刀架 204 的丝母二者的使用寿命。上述间隙值 在 0.001mm 至 0.01mm 范围内， 优选地， 间隙值为 0.005mm， 为了保证上述隙值， 需要选用精密 级梯形螺纹丝杠或滚珠丝杠。然而， 本发明不限于此， 根据需要， 可将间隙设置成其他合适 的值， 从而根据设置的间隙值， 选择合适的丝杠。虽然本发明的刀架滑座 2042 和刀架滑板 2043 呈长方体形， 但本发明不限于此， 根据需要， 刀架滑座和刀架滑板的形状可以改变。 根据本发明， 可根据待修复的密封表面 1110， 例如， 布料溜槽检修门的法兰的密封 表面 1110 的尺寸， 选择合适形状和规格的铣头 206 和铣刀 207。
根据本发明， 电机座 208 的一侧通过紧固件 ( 例如， 螺钉 ) 连接到铣头 206， 电机 209 通过紧固件 ( 例如， 螺钉 ) 连接到电机座 208 的另一侧。在本发明中， 电机采用普通异 步电机， 在该异步电机上安装有变频器 ( 例如， 变频调速器 )， 利用变频调压方式控制电机 输出转速。优选地， 变频器可以将异步电机的输出转速控制在 5 ～ 1400r/min( 若采用的 电机额定转数为 1400r/min)。然而， 本发明不限于此， 根据需要， 变频器可以将异步电机的 输出转速控制在其他合适的范围。在本发明中， 电机 209 的输出轴连接到皮带轮 210， 通过 皮带 ( 例如， 三角带 )211 将电机 209 输出的动力传递到连接到铣头 206 的皮带轮， 即， 电机 209 将动力传递给铣头 206， 从而驱动连接到铣头 206 的铣刀 207。虽然本发明示出了通过 电机、 皮带轮、 皮带对铣刀进行驱动， 但本发明不限于此。 根据需要， 可选择其他驱动装置对 铣头进行驱动。
根据本发明的在线修复设备 200 还包括紧固装置 ( 未示出 )， 该紧固装置用于将在 线修复设备 200 固定到待加工的部件之上， 例如， 固定到本发明的法兰 111 之上。在本发明 3 中， 为了修复高炉 ( 例如， 3200m 高炉 ) 的布料溜槽检修门 110 的法兰 111， 紧固装置包括 螺栓和压板， 螺栓的一端焊接到炉体 100 的表面上， 压板穿过螺栓杆， 压住在线设备。为了 防止在线修复设备 200 下滑， 用倒链的钢丝绳拉住在线修复设备 200， 倒链的另一端挂在高 炉炉体 100 上。以将在线修复设备 200 固定在待加工的法兰 111 之上。
图 5 至图 8 是示出根据本发明的在线修复设备修复布料溜槽检修门的法兰的密封 表面 1110 的加工工艺的示图。
以下， 将参照图 5 至图 8 描述根据本发明的在线修复设备修复布料溜槽检修门 110 的法兰 111 的密封表面 1110 的加工工艺。
图 5 是示出根据本发明的在线修复设备 200 修复法兰 111 的第一长边的示图。如 图 5 所示， 在通过如上所述的紧固装置将在线修复设备 200 的滑台 201 固定在法兰 111 的 两个短边之上时， 根据法兰 111 的长边的变形程度， 根据变形情况选择合适高度的等高垫 铁来将在线修复设备 200 固定， 可以根据需要加适当的垫片。根据法兰 111 的一个长边的 变形情况， 确定进刀量， 进行在线修复。
图 6 是示出根据本发明的在线修复设备 200 修复法兰 111 的第二长边的示图。将 在线修复设备 200 的弯板 203( 在弯板 203 上固定有刀架 204、 铣头 206、 铣刀 207、 电机 209 等 ) 拆下， 掉转 180°之后安装到滑座的另一侧， 以修复法兰 111 的第二长边， 测量时以已加 工好的第一长边为基准， 用平尺检测第一长边和第二长边的等高。
图 7 是示出根据本发明的在线修复设备 200 修复法兰 111 的第一短边的示图。将 在线修复设备 200 整体掉转 90°之后通过如上所述的紧固装置将在线修复设备 200 的滑 台 201 固定在法兰 111 的两个长边之上， 以已加工好的两个长边为基准面使用等高垫铁装 夹该在线修复设备 200 并将其固定。然后， 修复第一短边， 使其修复至与长边共面。
图 8 是示出根据本发明的在线修复设备 200 修复法兰 111 的第二短边的示图。将 在线修复设备 200 整体掉转 180°之后通过如上所述的紧固装置将在线修复设备 200 的滑 台 201 固定在法兰 111 的两个长边之上， 以加工好的两个长边为基准面使用等高垫铁装夹 该在线修复设备 200 并将其固定。然后， 修复第二短边， 使其与长边共面。 以 3200m3 高炉的布料溜槽检修门 110 的法兰 111 的密封表面 1110 的修复为例来 说明利用根据本发明的在线修复设备 200 对其进行修复与利用传统的修复方法 ( 气割割开 筒体 114， 送交机械加工厂修复变形的法兰面 111， 然后重新安装、 将筒体 114 与高炉炉体 100 焊接好 ) 对其进行修复的比较结果。
如图 2A 和图 2B 所示， 例如， 法兰 111 的各参数 L1 为 8100mm， L2 为 8000mm， K1 为 4100mm， K2 为 4000mm， 宽度为 140mm。要求其平面度为 0.2mm/m， 全长上不超过 2.5mm， 上下 左右各表面之间的不平度要求为小于 2mm。
在根据传统的修复方法对上述法兰 111 的密封表面 1110 进行修复之后， 即， 气 割割开将法兰 111 连接到高炉炉体 100 上的筒体 114， 送交机械加工厂修复变形的法兰面 111， 然后重新安装、 将筒体 114 与高炉炉体 100 焊接好， 经检测发现， 密封表面 1110 的平面 度， 在 8000mm 长度上为 8mm， 4000mm 上为 5mm， 严重超差， 失去密封能力。
然而， 在利用本发明的在线修复设备 200 修复之后， 经检测， 密封表面 1110 的整体 不平度小于 1mm， 完全满足设计精度要求， 保证了密封效果， 并且效果良好， 没有泄漏现象。
根据本发明的在线修复设备由于不需要传统镗铣组合设备中的主轴箱， 所以价格 低廉。
具体地讲， 传统的镗铣组合设备包括滑台、 滑座、 动力头部分。动力头部分用压板 安装在滑座上 ( 滑座能够在滑台上滑动 )， 动力头包括电机、 机壳、 变速机构、 主轴等。电机 的动力通过齿轮传动传递给主轴， 主轴上安装有铣刀。 铣刀的转速的确定方式是 ： 电机将动 力传递给齿轮机构， 通过齿轮机构的传递将不同级别的转速传递给主轴， 进一步传递给铣 刀。
然而， 根据本发明的在线修复设备包括滑台、 滑座以及动力机构部分。 动力机构部 分包括弯板、 刀架、 铣头、 铣刀、 电机、 电机座、 皮带轮和皮带等。 动力机构部分的连接方式是
弯板的第一安装部分用紧固件安装在滑座上 ( 滑座能够在滑台上滑动 )， 刀架安装在弯板 的第二安装部分上， 铣头安装在刀架上， 带变频器调速系统的电机的动力通过皮带传动传 递给铣头， 铣头上安装有铣刀。铣刀的转速的确定方式是 ： 电机将动力传递给皮带轮， 皮带 轮通过皮带带动铣头同步转动， 从而带动装在铣头上的铣刀转动。 由于电机采用了变频器， 所以可以通过变频调压方式让电机输出各种转速。因此， 铣刀能够获得各种转速。
根据本发明的在线修复设备， 对法兰等的密封表面进行修复之后， 不需要焊接， 直 接将法兰盖和密封垫安装到法兰上即可。也就是说， 根据本发明， 不需要将待修复的法兰 部件 ( 包括法兰和筒体 ) 割下送交机械加工厂以对法兰的密封表面进行修复， 而是直接在 安装现场对法兰的密封表面进行修复， 所以， 根据本发明的在线修复设备存在以下优点 ： 第 一、 经过该在线修复设备修复的密封表面， 表面粗糙度好， 精度高， 合装后密封效果好， 使用 时间长 ； 第二、 修复效率高， 耗时短， 能减少高炉休风停机时间 ； 第三、 机动性好， 适用于高 炉上各种型号、 各种尺寸法兰的密封表面的修复 ； 第四、 相对于传统修复方法费用低， 是一 种值得推广的在线修复高炉法兰的密封表面的有效方法。
虽然已表示和描述了本发明的一些实施例， 但本领域技术人员应该理解， 在不脱 离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下， 可以对这些实施例 进行修改。