通過改造提升高爐設備運行穩定性的實踐

陳新生

(江蘇蘇鋼集團有限公司， 江蘇 蘇州 215153)

通過改造提升高爐設備運行穩定性的實踐

陳新生

(江蘇蘇鋼集團有限公司， 江蘇 蘇州 215153)

摘要：針對高爐計劃外休風，結合設備的特點，對相關故障部位進行改造及更換，有效地避免了類似情況的發生，設備運行穩定，改造效果明顯。

關鍵詞：高爐故障； 休風； 設備改造

引 言

江蘇蘇鋼集團有限公司(以下簡稱“蘇鋼”)以生產優特鋼產品為主，主要裝備有一座450 m3高爐(實際爐容507 m3)，從國外引進的100噸直流電弧爐、LF爐、VD爐、五機五流合金鋼大方坯連鑄機以及Ф810 mm棒材軋機，6500 m3/h制氧機等，年生產能力為生鐵60萬噸、鋼120萬噸、材70萬噸。煉鐵高爐主要為電弧爐冶煉提供熱裝鐵水，為棒材加熱爐提供高爐煤氣。高爐于2007年10月投產，投產后3年內由于施工、設計及設備本身的固有缺陷，多次出現設備故障，高爐被迫慢風、休風作業，難以達到全風長期穩定順行，既影響了各項技術經濟指標的提升，又給電弧爐、棒材的生產帶來較大的影響。

2012年1～10月共出現6次設備故障休風，其中鈷60料位儀故障、風機房UPS電源線路板老化故障、放散閥控制器電器線路板老化故障等電器設備故障造成3次休風，電器設備的周期性管理、點巡檢管理有待于進一步探索。

2013年11月30日3#熱風支管出口膨脹器耐材脫落故障休風1次843 min，對熱風管道等工藝設備的管理的認識和重視程度需加強。

液壓泥炮檢修質量、均壓放散閥檢修質量存在缺陷，導致2次休風，設備檢修質量的控制尚有欠缺，需不斷總結提高。

針對每一次故障的發生，蘇鋼煉鐵廠組織認真分析，有計劃、有步驟地開展創新攻關改造。2014年起實現設備穩定運行，創新改造效果顯著。

1 主要創新改造措施

1.1 高爐液壓泥炮的改進

液壓泥炮是高爐生產的關鍵設備之一，一旦出現故障就會造成高爐減風、休風，直接影響高爐乃至公司的正常生產。蘇鋼高爐選用中鋼集團西安重機有限公司生產的KD160型同側液壓泥炮，在第一代爐齡使用過程中多次出現泥炮打泥機構泥塞脫落、倒泥嚴重；泥炮吊掛機構螺栓松動，導致吊炮機構下沉甚至脫落。因此為了保證泥炮的長期可靠運行，必需對泥炮本身存在的缺陷加以改進，盡可能降低泥炮故障率。

泥炮打泥機構泥塞脫落、倒泥嚴重的原因分析：泥炮打泥機構泥塞與泥缸原設計為間隙配合，液壓缸采用活塞桿固定式，在往復運行過程中，受重力作用，液壓缸頭部向下緊貼泥缸內壁發生摩擦，在長期摩擦作用下，泥塞與泥缸內壁另一側間隙不斷增大，形成泥缸內泄，倒泥量不斷增多，當達到一定量時，倒泥排出孔無法及時排出，在此同時受高溫和渣鐵的作用，炮泥高溫燒結變硬。泥塞到頭時產生反作用力，當反作用力等合力超出泥塞固定螺栓的聯接力時，泥塞出現松動甚至脫落。

針對上述現狀，主要采取下述改進措施：①增加泥塞與液壓缸筒頭部的聯接強度，在原設計8只均布M24螺栓聯接的基礎上，在泥塞與液壓缸筒頭部的中心部位增加1只M48的防松螺栓聯接，提高聯接強度。②改變泥塞的結構形式，原設計泥塞材質采用45#鋼，結構為整體澆鑄式，此材質及結構耐磨性差，無磨損補償功能。現改為組合式泥塞，在與泥缸壁接觸的部位使用2個徑向開口、側面帶有一定錐度的膨脹環，膨脹環的材質為錫青銅，實現膨脹環與泥缸壁緊密接觸，有效避免了因磨損間隙增大而產生的倒泥現象。

通過改進有效地解決了泥缸內泄跑泥、泥缸脫落的缺陷，達到了延長泥炮打泥機構使用壽命的目的，改造前、后示意圖如圖1所示。

1.泥缸；2.泥塞；3.內半環；4.油缸蓋；5.油缸；6.固定螺栓；7.固定螺栓； 8.襯板；9.防松螺栓；10.膨脹環組；11.壓蓋；12.緊定螺栓圖1 改造前后泥塞結構

1.2 泥炮吊掛機構的改進

泥炮吊掛機構在使用過程中經常出現吊掛螺栓松動，導致吊炮機構下沉甚至脫落等現象，其主要原因是聯接強度不足。

采取的措施主要有：①加裝防剪切鍵提高聯接強度和精度，增加防剪切的能力。②增大原固定螺栓的直徑、長度和精度等級。③在炮身組件吊掛鞍座中心加設防松螺栓，即在吊掛鞍座中心增加了1根M56螺栓，以提高炮身吊掛與燕尾板的聯接強度。

改造前、后對比如圖2所示。

1.防剪切鍵；2.固定螺栓；3.防松螺栓；4.上蓋； 5.軸承；6.回轉機構；7.鞍座；8.炮身圖2 改造前后吊掛機構

2 輔助設備改進措施

2.1 料車鋼絲繩增設過渡聯接裝置

根據定修計劃料車鋼絲繩的更換周期通常為1年，通常鋼絲繩的繩圈與料車平衡裝置之間用銷軸直接聯接。但鋼絲繩更換初期由于拉力的作用出現延伸，超過料車上下控制限位調節的范圍，在3個月的檢修周期內至少需進行1～2次以上的收繩作業，每次需休風1 h以上，對整個公司生產帶來較大影響。

為有效避免此類現象的發生，在繩圈與料車平衡裝置之間安裝了過渡聯接裝置，過渡聯接裝置長度以不超出料車上下控制限位調節范圍為依據，在生產過程中利用5～10 min的料車等候上料間隙能實現過渡聯接裝置的順利拆除。自2011年5月安裝至今，未發生由此類問題引起的休風。

2.2 熱風爐系統閥門、煤氣處理系統閥門增設機械干油潤滑裝置

450 m3級的高爐熱風爐系統的大部分閥門、煤氣處理系統的大部分閥門設計選型時通常未考慮使用機械干油潤滑裝置，但在實際使用過程中由于所處的高溫、多塵的工作環境和工藝特點，導致系統閥門經常出現運行卡阻，閥桿、閥座處跑風、跑煤氣等現象，嚴重時需進行無計劃休風處理，且每次計劃定修休風時需對部分閥門進行更換離線拆檢，檢修工作量大、費用高，運行的可靠性得不到保證。為此通過增設機械干油潤滑裝置，根據特點設定給油量、給油周期實施潤滑作業，使用效果十分明顯，既保證了運行可靠，又降低了檢修成本。

2.3 爐頂均壓工藝改造

原設計爐頂均壓放散系統采用半凈煤氣，半凈煤氣直接從重力除塵器出口引入。由于半凈煤氣灰塵含量為6～10 g/m3，含塵濃度較高，在長期運行過程中導致均壓放散閥、均壓閥、上密閥、下密閥閥體積灰，密封程度降低，嚴重時無法正常工作，高爐被迫休風對密封面進行清理。2011年5月利用高爐大修之機對爐頂均壓工藝進行改造，爐頂均壓放散系統采用凈煤氣，凈煤氣從布袋除塵器出口凈煤氣引入，凈煤氣灰塵含量小于10 mg/m3，由于粉塵濃度的大幅降低，均壓放散閥、均壓閥、上密閥、下密閥閥體積灰得到很大程度的改善。自2011年5月運行至今，未發生此類問題引起的設備故障。

2.4 其他相應改造

通過對料車走輪軸承定位方式進行改進，有效地解決了料車走輪行進中脫落的問題；通過對液壓泥炮回轉液壓缸活塞結構的改進并重新選擇密封材料，有效地延長了回轉液壓缸的使用壽命；通過增加下密閥閥板與轉軸的聯接鍵的強度與精度，解決了密閥閥板與轉軸聯接不可靠的問題，有效延長下密閥的使用壽命；通過將重錘式爐頂放散閥改為液動式爐頂放散閥，有效地解決了閥蓋、閥座密封嚴、使用壽命短的問題。

3 結束語

通過創新改造，有效消除了設備存在的故障缺陷，高爐系統設備運行的穩定性得到大幅度提升，設備故障率明顯降低，5年來類似的重復故障未再次發生，其中2014年、2016年實現全年設備故障休風率為0。

收稿日期：2018-01-10

作者簡介：陳新生(1965—)，男，工程師。電話：18625103022；E-mail：chenxs@sugang.com.cn

中圖分類號：TF548; TF549