一種新型高爐風口中套壓緊裝置的設計與應用

馬帥兵，賈菁菁，李 偉

（天津鋼鐵集團有限公司煉鐵廠,天津300301）

一種新型高爐風口中套壓緊裝置的設計與應用

馬帥兵，賈菁菁，李 偉

（天津鋼鐵集團有限公司煉鐵廠,天津300301）

針對天鋼3 200 m3高爐風口大套前端錐面與風口中套上端錐面之間煤氣泄漏的問題,通過對風口裝置進行結構分析和現場跟蹤實測,在風口中套的另一端設計安裝了一套中套壓緊裝置。該新型壓緊裝置投入使用后,保證了高爐風口裝置的安全穩定運行,減少了設備損失,創造了較高的經濟效益。

風口；裝置；煤氣；泄漏；中套；壓緊

1 引言

天津鋼鐵集團有限公司2號高爐（3 200 m3）綜合采用了無料鐘爐頂、純水密閉循環冷卻系統、密集式銅冷卻壁多項先進的煉鐵技術，高爐爐缸爐底采用了先進的陶瓷杯結構。2號高爐2006年5月2日點火開爐后半個月即順利達產，此后一直保持較高的生產水平。

在2010年8月，高爐風口裝置陸續出現了風口大套前端錐面與風口中套上端錐面之間泄漏煤氣的異常現象，對高爐生產形成了較大威脅，成為一個極大的設備及人身安全隱患。為此，煉鐵廠立即組織檢修作業區進行專項整治，相關領導及技術人員共同研究探討，很快查清了風口中套漏煤氣原因，并提出相應的解決辦法。通過對風口裝置的結構分析和現場的跟蹤實測，認定風口中套在長期高溫狀態下發生變形進而造成風口中套上翹，并且原設計風口中套安裝有一套壓緊裝置，但該壓緊裝置只是支撐在風口中套的一側，另一側無壓緊裝置，支撐力不均衡，對風口中套的壓緊作用非常有限。針對以上兩點原因，提出兩點解決辦法：一方面提高要求設備廠家改進風口中套的材質，優化結構，進而減少風口中套在高溫環境中使用產生的變形量；另一方面根據現場實際情況設計制作一套中套壓緊裝置，安裝在風口中套的另一端，與原在裝的壓緊裝置對稱布置，加強對風口中套與風口大套的的壓緊支撐，確保錐面密封處緊密配合。

2 風口裝置的作用與結構組成

煉鐵是將鐵礦石或燒結礦、球團礦、錳礦石、石灰石和焦炭按一定比例予以混勻送至料倉，然后通過各種輸送機再送至高爐，從高爐下部風口吹入1 100～1 200 ℃的熱風，使焦炭燃燒產生大量的高溫還原氣體煤氣，進而加熱爐料并使其發生化學反應。在1 100 ℃左右鐵礦石開始軟化，1 400 ℃熔化形成鐵水與液體渣，分層存于爐缸，之后進行出鐵、出渣作業。

從熱風爐送來的熱風通過熱風圍管及熱風支管經由風口中節、直吹管、風口裝置中的風口小套送至高爐內部，使高爐內焦炭燃燒產生大量的高溫還原氣體煤氣，從而加熱爐料并使其發生化學反應，并使渣、鐵熔化，進而提煉出鐵水。

高爐風口（小套）與風口中套、風口大套裝配在一起，加上冷卻水管等其它部件，形成高爐的風口裝置。

風口裝置示意圖如圖1所示。

圖1 風口裝置結構示意圖

風口大套由鑄鐵鑄成而成，內部鑄有蛇形管，通過水冷卻進行冷卻降溫。其前端錐面與風口中套上端錐面配合，風口大套上端通過風口法蘭與爐體裝配連接在一起。風口大套的作用是支撐風口中套與風口小套，并將其與高爐爐體相連成為一體。

高爐風口中套用紫銅制作，用冷卻水進行冷卻，位于風口小套與風口大套之間，外接風口大套內連風口小套，用來固定支撐風口小套，為高爐風口設備中關鍵設備之一。

風口小套又稱風口或風口三套，成一定角度探出爐壁，是送風管路最前端的一個部件，用紫銅或青銅制造，空腔式結構，內通循環冷卻水對風口進行冷卻。

3 新型壓緊裝置的結構組成及作用

根據現場風口設備的布置及空間環境，決定在原有設備不做任何改動的情況下，設計制作一套中套壓緊裝置，安裝固定在原風口大套的法蘭上，對風口中套加強支撐與壓緊，避免上翹現象的產生。

3.1 該新型壓緊裝置結構組成

經過對現場設備的實際測量與設計，該壓緊裝置主要包括：頂具支座、固定耳板、支撐桿、固定銷板、平衡絲桿等。

3.1.1 頂具支座

頂具支座是由100方鋼制作而成，如圖2所示，上方加工Tr36×6的梯形螺紋孔，用來固定平衡絲杠，采用梯形螺紋可使緊固件更加牢固可靠；下方加工Φ51的銷孔，用來固定支撐桿。

3.1.2 固定耳板

固定耳板與頂具支座采取焊接連接方式，耳板上兩螺栓孔與風口大套法蘭相鄰螺栓孔尺寸對應一致，用高強螺栓將耳板固定在風口大套法蘭上，進而起到將頂具支座固定在風口大套法蘭上的作用。

頂具支座與耳板示意圖，如圖3所示。

圖2 新型風口中套壓緊裝置的安裝示意圖

圖3 頂具支座與耳板示意圖

3.1.3 固定桿

固定桿采用焊接方式固定在頂具支座上，采用內外焊接，保證焊接強度，固定桿前端開楔形孔，用固定銷板楔緊固定支撐桿。

3.1.4 支撐桿

支撐桿用固定銷板一端固定在固定桿上，另一端頂在風口中套端面上，對風口中套起到支撐作用。與原設計的在裝風口中套壓緊裝置形成有效互補，形成雙點支撐，極大地提高了對風口中套的固定支撐效果。

3.1.5 固定銷板

固定銷板用較高強度的45#制作而成，將支撐桿與固定桿及頂具支座進行楔緊固定，結構簡單，拆卸方便。

3.1.6 平衡絲杠

考慮到支撐桿用固定銷板固定受力后，會使頂具支座上端產生變形，時間久了會損壞頂具支座，故在頂具支座上方設計安裝了平衡絲杠，將平衡絲杠一端固定在頂具支座上，另一端頂在高爐爐皮上，用來平衡支撐桿對頂具支座的作用力。

3.2 新型壓緊裝置的特點

該中套壓緊裝置具有結構簡單，裝配緊湊，安全可靠，勞動強度低，使用壽命長，生產效率高等特點，而且為其它同類型設備的壓緊與固定提供參考與借鑒。

4 壓緊裝置的安裝與調整方法

首先，選擇原設計在裝的壓緊裝置的對稱一側，將固定耳板與大套法蘭用加長螺栓進行連接緊固，進而將頂具支座進行固定。

其次，將平衡絲杠安裝在頂具支座上，用扳手將絲杠旋緊與爐皮壓緊，起到支撐作用。

最后，將支撐桿前端頂緊中套，用固定銷板將支撐桿與頂具支座進行固定，確認固定銷板到位后，再對平衡絲杠進行緊固，確保起到有效支撐。

5 新型壓緊裝置的使用效果

通過對風口中套新加裝一套新型壓緊裝置，與原風口中套、風口小套壓緊裝置對整個風口裝置形成了三點支撐，保證了風口裝置整體穩定性。同時，風口大套與風口中套、風口中套與風口小套配合更加嚴密。該新型壓緊裝置投入使用后，取得了很好的使用效果，主要成果有：

一是消除了風口中套與風口大套間泄露煤氣的重大安全隱患，保證了爐前生產操作與檢修人員的生命安全。

二是避免泄露的高溫煤氣對風口大套、風口中套配合錐面的沖刷破壞，減少了更大的設備損失，創造了較高的經濟效益。

三是使用效果良好，為高爐風口裝置的安全穩定運行提供了可靠保障，進而為高爐的穩產順行提供了有力支持。

[1] 汪凱.機械設計標準應用手冊（第三卷）[M].北京：機械工業出版社，1997.

[2] 徐灝.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2000：6.

[3] 黃靖遠，龔劍霞，賈延林.機械設計學[M].北京：機械工業出版社，2002.

Design and Application of New Type of BF Tuyere Medium Sleeve Clamping Device

MA Shuai-bing, JIA Jing-jing and LI Wei
（Iron-making Plant, Tianjin Iron & Steel Group Co., Ltd., Tianjin 300301, China）

In order to solve the problem of gas leakage between the tapered surface of tuyere big sleeve and the upper tapered surface of tuyere medium sleeve at Tiangang 3 200 m3BF, another set of medium sleeve clamping device is designed and installed at the other end of tuyere medium sleeve after structure analysis and site tracking measurement are made on tuyere device. After the new clamping device is put into operation, the safe and stable running of BF tuyere is ensured and equipment lose reduced. High economic benefit is created.

tuyere; device; gas; leakage; medium sleeve; clamping

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.05.014

2014-05-10

2014-05-28

馬帥兵（1980—），男，遼寧昌圖人，工程師，主要從事冶金設備檢修與技術管理工作。