南鋼煉鐵新廠1#高爐無料鐘爐頂的結構及應用

褚錦文

（南京鋼鐵聯合有限公司，江蘇 南京 211100）

0 前言

南京鋼鐵集團有限公司為了更好的適應市場和需求，于2003年開始投入巨資籌建2000m3以上的大高爐。1#高爐引進了盧森堡PW公司制造的無料鐘爐頂設備。眾所周知爐頂裝料系統是本公司重點管控的A類設備，是關系到高爐能否正常生產的關鍵環節之一。

1 無料鐘爐頂的結構特點

無料鐘設備主要有并罐與串罐之分，各有其特點。并罐無料鐘裝料能力大，但布料有蛇形偏析現象，設備部件多，設備重量也較大，加上需要兩套均排壓設施，因此投資相對較高。串罐無料鐘能有效控制裝料過程中物料的粒度偏析，料罐稱量準確，料閘可控性更佳，設備重量更輕，設備故障率較低。在最近鋼鐵企業新建和改造的高爐上，串罐無料鐘占據了主導地位。故本廠采用了中心卸料式串罐無料鐘爐頂裝料設備，由固定料罐、稱量料罐、上下料閘、上下密封閥、水冷齒輪箱、布料溜槽、均排壓閥等設備構成。

1#高爐串罐式無料鐘爐頂按其設備的傳動方式主要可分為兩個部分∶一是由液壓傳動控制的下閥箱及以上的設備（上部設備），通過集中在液壓站閥臺上電磁閥的控制，使油缸往復運動，經連桿機構有效的控制各閥（閘）的動作方向和開啟速度，從而滿足裝料的動作；二是由電機、行星差動齒輪箱、水冷齒輪箱、布料溜槽等構成的布料器（下部設備）。

1.1 上部裝料設備

1#高爐無料鐘爐頂上部裝料設備主要包括固定料罐、稱量料罐、上下密封閥、料流調節閥、均排壓閥等。其主要參數如下∶固定料罐有效容積45m3；上料閘直徑Φ1000mm，上料閘下料能力，焦炭1.0m3/s，燒結礦1.4m3/s；稱量料罐有效容積45m3，稱量料罐設計壓力0.25Mpa；上密封閥直徑Φ1150mm；料流調節閥直徑Φ750mm，料流調節閥排料能力，焦炭0.7m3/s，燒結礦1.3m3/s；均排壓閥6臺，其中DN500閥門 5臺，DN250閥門1臺。

上料罐固定在工字鋼框架上，內部安裝了96塊60mm襯板，上料閘則懸掛在固定罐下法蘭。為了減少物料對上料閘的沖擊磨損，固定罐上部設置了四通分料器，朝四個方向分散物料。稱量罐由3臺稱量壓頭支撐，下法蘭連接安裝了下閥箱。下閥箱內的料流調節閥呈對V字形交叉結構，本體上部由12塊球面耐磨襯板組成，開度大小0-750mm。爐頂布料時，通過比例電磁閥、液控單向閥、編碼器等聯合控制油缸的開度，從而控制料流調節閥的開度，達到控制料速的目的。

無料鐘爐頂上、下密封閥的密封性能主要取決于閥座的清潔平整度和閥板硅膠密封圈的使用壽命。閥座中空，使用蒸汽加熱防止灰塵附著，但仍有少量灰塵堆積，時間長了會影響密封效果，所以每次定修（3-4個月）必須清理接觸面。而硅膠密封件在高溫下容易老化龜裂，每次定修也必須更換。

6臺均排壓閥結構相同，采用軟、硬兩道密封，確保閥門的密封性能。均壓閥的硅膠密封件，使用溫度相對較低，每次定修檢查，如無較大磨損兩個定修周期更換一次。

1.2 下部布料設備

無料鐘爐頂的下部設備包括行星差動減速機、水冷齒輪箱、布料溜槽等。溜槽由旋轉、傾動電機、行星齒輪箱、水冷齒輪箱驅動，可在2～53°范圍內傾動，設有11個傾角位置。布料溜槽和旋轉、傾動電機的參數如下∶溜槽長度3500mm，旋轉速度8r/min，傾動速度0.28～0.028r/min，槽拆卸角∶60～75°；旋轉電機功率 3.3/10kw，轉速 475/1455rpm；傾動電機功率7.5kw，轉速1470rpm。

行星齒輪箱，它為布料溜槽的傾動和旋轉提供動力，使得溜槽能做三種形式的運動，一是單純的旋轉，二是單純的傾動，三是旋轉和傾動同時進行，且旋轉和傾動互不干涉。使溜槽能夠根據裝料程序指令、編碼器提供的位置精度分別進行調節和控制，以實現爐頂的準確布料。

PW行星差動減速機，其排氣孔和旋轉輸入軸處會有齒輪油泄漏現象。則需要對空心軸密封（上填料密封）和實心軸密封（下填料密封）進行緊固。如果仍然有漏油現象，則需及時更換密封圈。

溜槽傳動齒輪箱的冷卻采用清循環水冷卻的方式，冷卻水由爐頂齒輪箱冷卻循環泵站（水冷站）提供。齒輪箱的正常冷卻水量為15m3/h左右，最大設計流量按20m3/h。為減少爐內煤氣及粉塵竄入齒輪箱內，減少積灰，向齒輪箱中連續通入1000 m3/h左右的N2進行密封。為了避免布料溜槽鵝頭體連接的耳軸部分長期受到高溫烘烤，溜槽受熱變形，造成傾動耳軸與布料溜槽卡死，無法拆卸，除了采用循環水冷卻耳軸外，氣密箱內部傾動齒輪箱上還另設機械潤滑泵，在布料程序上設定每布30罐料溜槽即運行至2°左右，由機械碰塊通過杠桿，使干油泵給傾動耳軸和其他關鍵部位注入潤滑脂。由于維護得當，從開爐到現在，每次更換布料溜槽，耳軸都比較容易抽出，且無太大磨損。

2 基本裝料制度

無料鐘爐頂通過布料溜槽的旋轉和傾動、料流調節閥的控制，可實現爐喉料面上的多種布料方式，適應各種爐況的上部調節要求，使高爐裝料操作簡單化，有利于高爐的穩定和長壽。裝料制度選擇為∶C↓O↓。目前1#高爐一般采用的是環形布料，布料矩陣為

3 遇到的問題及解決方法

3.1 稱量不準

自投產以來，稱量罐多次出現稱量不準的現象。稱量罐由3臺稱量壓頭支撐，與外部連接方式均為波紋管或軟連接。發生稱量不準的原因，是稱量罐與其它物體有干涉。對此我們陸續有幾處改進∶1）稱量罐與固定罐之間的間隙太小，下料閘下部除塵軟連接處，稍有積灰便會有卡阻，影響稱量。為此使用液壓頂撐起固定罐，均勻墊入20mm厚鋼板，使上料閘與稱量罐之間增加了20mm的間隙，消除了干擾。2）均壓管與煙氣回收閥平臺之間的空隙太小，裝入重量大的燒結礦時，很容易抵到平臺，影響稱量。為此，修整了平臺與均壓管的間隙。3）與稱量壓頭配套的橫置的調整螺桿應是松動的，時間長了可能有卡阻，影響稱量，應定期潤滑除銹。

3.2 固定罐襯板消耗大

物料從四通分配器由四個方向進入固定料罐，雖然避免了對上料閘的直接沖擊，但對四個方向的固定罐沖擊磨損非常嚴重。投產初期，固定罐受沖擊位置的襯板每年都需更換。以每個方向有4塊襯板計算，年更換襯板數量就是16塊，消耗頗大。后采用了制作800mm×1000mm×200mm的集料斗（中間都用1000mm×200mm的鋼板隔開）的方式，安裝在固定罐內壁，用兩顆M24×120的螺栓固定，料斗底部用鋼板支撐，使沖下的物料形成料磨料的狀態，極大的減少了固定罐襯板的消耗。

3.3 均排壓閥閥板松動，密封不嚴

開爐時使用的是西冶的均排壓閥，曲軸與閥板間用圓柱銷連接，并用四顆M27的螺桿固定調整閥板的位置，但時間稍長每顆單獨的螺桿容易磨損松動，最終甚至可能導致閥板脫落。后將四顆螺栓更換為8.8級M30螺栓，調整好水平，螺栓間用扁鋼焊牢，用并帽鎖死，保證了閥板的穩定與牢靠。隨著均排壓閥的使用，固定閥板硅膠密封件壓蓋的螺栓經常斷裂，分析原因是由于閥板被鎖死后，關閥時受到的剪切力增加。原來的壓蓋螺栓是M12×25，后該為M16的螺栓，使用至今效果良好。

［1］張樹勛,編.鋼鐵廠設計原理[M].冶金工業出版社,1994,10.