高爐無料鐘爐頂設(shè)備優(yōu)化設(shè)計

李棟 段小朋 楊立江

（中鋼集團西安重機有限公司 陜西西安 710201）

1 前言

馬鋼1＃高爐于1994年4月建成投產(chǎn)，2007年2月停爐大修，第一代爐齡共計12年零10個月；第二代爐役自2007年6月投產(chǎn)，至今已有10多年。鑒于1＃高爐生產(chǎn)已進入爐役后期，在諸多方面存在局限和不足，急需進行升級改造。在此次改造中爐頂主框架不動，因此對無料鐘爐頂設(shè)備整體結(jié)構(gòu)方面提出了更高的要求。同時還在設(shè)備的長壽化及對環(huán)境的綠色環(huán)保方面進行了充分的考慮。具體改進的爐頂裝料設(shè)備有受料罐、上料閘、稱量料罐及24M機械探尺等。

2 馬鋼1＃高爐改造前問題

馬鋼1＃高爐改造前后爐頂設(shè)備結(jié)構(gòu)形式完全一樣，其具體組成如下：頭輪罩、受料罐、上料閘、稱量罐（含上密封閥）、下部閥箱、波紋管、過渡短管、水冷傳動齒輪箱、爐頂法蘭、布料溜槽、布料溜槽更換裝置、爐料機械探尺等組成。在此次爐頂設(shè)備改造前與用戶進行了深入的交流，反饋后將高爐改造前爐頂設(shè)備運行中出現(xiàn)的問題歸納如下：①原受料罐為旋轉(zhuǎn)受料罐，其需要經(jīng)常對驅(qū)動部分進行保養(yǎng)維護且故障率高；②原上料閘下部為敞開式，導致下料時粉塵灰塵大，達不到環(huán)保要求；③稱量罐上部均壓口周圍殼體容易出現(xiàn)鋼板變薄現(xiàn)象；④由于本次爐頂設(shè)備改造時主體框架不變，要求爐料機械探尺滿足現(xiàn)場安裝要求及與原有設(shè)備保證互換性。

3 典型問題的分析及改進

根據(jù)以上列舉的問題以及結(jié)合中鋼西重近三十多年的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗［2］，對典型故障問題進行分析，提出相應(yīng)的設(shè)計改進，并已實施，達到良好的使用效果。

圖1 改造前總圖

圖2 改造后總圖

3.1 受料罐的優(yōu)化設(shè)計

馬鋼1＃高爐改造前受料罐是采用的旋轉(zhuǎn)受料罐，旋轉(zhuǎn)受料罐安裝在整個爐頂最上部（主皮帶機頭輪下），它用作承接高爐上料主皮帶機送來的爐料并通過旋轉(zhuǎn)料罐來實現(xiàn)爐料在罐內(nèi)的均勻分布及避免爐料的偏析。由于現(xiàn)在爐料槽下的篩分技術(shù)的不斷提高，使爐料對上料系統(tǒng)的要求降低，不再需要采用旋轉(zhuǎn)受料罐這種結(jié)構(gòu)。因此在本次改造中受料罐由旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)改為固定式結(jié)構(gòu)。

圖3 原受料罐形式

圖4 改造后的料罐形式

圖3為原受料罐形式，它的旋轉(zhuǎn)運動由兩臺電機通過小減速機來驅(qū)動一個大直徑的回轉(zhuǎn)軸承（受料罐與回轉(zhuǎn)軸承把合在一起）來實現(xiàn)。圖4為改進后的料罐形式，這種結(jié)構(gòu)受料罐通過中間支架直接安裝到環(huán)梁上，改進后的料罐形式有如下優(yōu)點：①取消了料罐的驅(qū)動機構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上及后期的維護方面得到了優(yōu)化；②改懸臂式插入件為支腿式插入件，并通過降低插入件接料盤高度及加大接料盤直徑來實現(xiàn)爐料落入料罐錐段。這樣就可以實現(xiàn)通過加厚錐體部位耐磨板的厚度從而延長受料罐的檢修時間的目的。經(jīng)過用戶開爐使用一個檢修周期后檢查的情況來看，達到了當初設(shè)計的構(gòu)想并經(jīng)過了實踐的考驗，取得了用戶的一致好評。

3.2 上料閘的環(huán)保化設(shè)計

上料閘安裝在受料罐下部，它由閘門組件、密封箱體及驅(qū)動裝置等組成［1］。主動側(cè)有一個液壓缸，另一側(cè)無驅(qū)動油缸為自由支點，液壓缸通過連桿機構(gòu)將動作傳到對開式閘門上來實現(xiàn)上料閘的開閉動作，進而實現(xiàn)受料罐中爐料的下料與儲料目的。

圖5 開放式上料閘

圖6 封閉式上料閘

圖5為馬鋼1＃高爐原上料閘形式，該種上料閘外部沒有任何保護措施，在爐頂設(shè)備下料過程中粉塵全部擴散到大氣中。這樣既對環(huán)境構(gòu)成了污染，也沒有對粉塵進行回收以便二次利用。為順應(yīng)國家對環(huán)境保護的政策以及對資源的充分利用，本次高爐改造采用了圖6全封閉上料閘，該種上料閘外部有全封閉式的殼體保護，殼體下部還有粉塵回收的接口，在下料的過程中爐料粉塵進入整個爐頂除塵系統(tǒng)中以此來保證粉塵的不擴散及對它的二次回收再利用。殼體下部有一段橡膠軟連接可以抵消設(shè)備安裝時的高度誤差，此上料閘結(jié)構(gòu)簡單、維護方便及使用壽命長。

3.3 稱量料罐的長壽化設(shè)計

稱量料罐安裝在上料閘下面，用來儲存、轉(zhuǎn)運和稱量爐料，并實現(xiàn)帶壓上料。馬鋼1＃高爐改造前發(fā)現(xiàn)上部球形殼體內(nèi)部靠近料罐均壓口附近出現(xiàn)殼體由于氣流沖刷而出現(xiàn)殼體變薄的現(xiàn)象，在此次高爐改造中對這些部位作了相應(yīng)的技術(shù)改進。

圖7 改進后的稱量罐上部球形殼體

圖7為改進后的稱量罐上部球形殼體，在原有球形殼體內(nèi)部增加一層耐磨鋼板來實現(xiàn)對殼體的保護，該耐磨鋼板具有高耐磨性及良好的塑形變形能力。改進后的結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)使用中取得了良好的效果。

3.4 24M機械探尺的結(jié)構(gòu)優(yōu)化

探尺安裝在高爐爐殼最上部，在高爐冶煉過程中用來隨時了解爐內(nèi)料面料位高度，以便及時補充原料。通過了解料面位置情況，判斷爐況是否正常［4］。馬鋼1＃高爐改造由于爐頂主框架不動，則對爐頂設(shè)備提出了更高的要求，既要滿足爐頂設(shè)備的整體先進性，還要滿足設(shè)備的維修保養(yǎng)方便快捷，還要保證設(shè)備能在現(xiàn)場順利的安裝。為了滿足現(xiàn)場的安裝順利和使用維護方便，公司對機械探尺在結(jié)構(gòu)上進行了優(yōu)化設(shè)計。

圖8 原探尺方案

在圖9新探尺方案中公司將探尺右端結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，將編碼器的安裝位置調(diào)整到了左端，通過對主令控制器從新選型計算后將編碼器與主令控制連在一起。改進后的新探尺方案得到了用戶的肯定和現(xiàn)場安裝的實際檢驗，取得了良好的使用效果。

圖9 新探尺方案

4 結(jié)束語

高爐無料鐘爐頂裝料設(shè)備是中鋼集團西安重機有限公司通過多年的積累自主研發(fā)的技術(shù)。經(jīng)過近30年的不斷改進，公司爐頂設(shè)備在滿足用戶需求及現(xiàn)場維護方面得到了用戶的積極肯定。中鋼西重高爐無料鐘爐頂裝料設(shè)備技術(shù)一直處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，公司爐頂設(shè)備為國內(nèi)鋼鐵公司穩(wěn)定的高爐生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件，并取得顯著的經(jīng)濟效益與社會效益。對我國高爐煉鐵技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展，有著十分重要的意義［3］。