鄂鋼2 號高爐爐前設備智能化升級應用實踐

李道智，陳 飛，呂先平

（寶武集團鄂城鋼鐵煉鐵廠，湖北鄂州 436000）

0 引言

鄂鋼2 號高爐爐前設計南北2 個出鐵口，配備2 套開口機及泥炮，分布在鐵口兩側，自2013 年4 月投入使用，系高爐投產時的配套設備。設備投入使用后主要對開口機鑿巖機、泥炮回轉機構和打泥機構進行檢修更換，未進行其他設備升級改造。2019年下半年為了滿足高爐一鍵開堵口智能化的條件，優化設備操作方式，對2 個鐵口開口機、泥炮進行整體升級，并在北鐵口增加開口機自動換釬機及自動裝泥機。

1 泥炮、開口機及配套設施升級

1.1 泥炮本體整改升級

現場液壓泥炮使用多年，軸承磨損導致各關節間隙加大，設備運行晃動大，堵口不穩定，易跑泥。本次升級是對回轉機構進行升級，加裝回轉編碼器及旋轉接頭，管路基本用硬管連接，其中泥炮泥缸需更換為帶受料斗泥缸，便于自動加泥。新回轉機構旋轉接頭如圖1 所示。

1.2 開口機整體更換升級

增加2 套進口多圈編碼器，1 套用于大臂回轉位置反饋，1套用于小車前進位置反饋以及開鐵口深度檢測；更換給進液壓馬達為帶剎車裝置液壓馬達；增加夾釬裝置，便于鉆桿拆裝，可以直接用遙控卸鉆桿；大臂回轉中心采用多通路高壓旋轉接頭，管道材質更換為不銹鋼。由于現場設備使用多年，回轉半徑小，回轉中心距離鐵溝較近，軸承、管道受熱輻射較大，易發生油管破裂、接頭漏油等設備故障。改造加大大臂回轉半徑，遠離鐵口約0.8 m 的距離，讓設備遠離鐵口高溫區，對開口機本體進行優化設計并整體更換。新開口機如圖2 所示。

圖1 新回轉機構旋轉接頭

圖2 新開口機

1.3 新增自動加炮泥裝置

在北出鐵口泥炮機位置新增1 套自動加炮泥設備，實現一鍵加泥。包括裝載機器人、機器人行走小車、炮泥載具、泥倉、電氣控制柜。泥倉布置在設備原位，由裝載機器人將炮泥碼放在炮泥載具中，機器人行走小車將裝載機器人及裝有炮泥的炮泥載具運至自動加炮泥工作位，再由裝載機器人進行開蓋、加泥、頂泥、切泥等一系列動作，自動加炮泥作業完成后，裝載機器人返回原位，機器人行走小車返回待機位。加泥機器人和泥倉如圖3 所示。

1.4 新增自動換釬裝置（圖4）

在北出鐵口開口機位置新增1 套自動換釬設備，實現一鍵換釬。包括換釬小車、自動釬架、軌道和液壓夾釬裝置等部件。采用釬庫固定擺放結合換釬小車及軌道，可實現一鍵式安裝拆卸鉆桿。設備布置在開口機待機位通道外側，換釬小車通過軌道在釬架與開口機間移動，完成在釬庫取釬，開鐵口機待機位卸釬、裝釬等動作，換釬小車待機位置跨過渣溝。

圖3 加泥機器人和泥倉

1.5 電磁控制閥站

現有液壓閥站為手動操作閥站，改造升級后該閥站保留手動操作功能，以便應急時使用，另新增2 套電磁控制閥站，均為比例控制。1 套用于開口機回轉、沖擊、給進、旋轉等動作，另1套進行返廠整改的方式，變動幅度較小，故設備主體形式不變。同時泥炮設備動作較簡單，油管較少，故考慮采用硬管代替部分軟管，同時增加護板隔熱，降低軟管表面溫度；其余不能取代套用于液壓泥炮回轉動作。開口機打泥增加進口齒輪式流量計，便于實現打泥量檢測、記錄。

1.6 泥炮、開口機設備

泥炮采用的是將現場原有備件軟管外面增加耐高溫保護套。

開口機采用的是整體更換升級方式，變動幅度較大，采用不銹鋼硬管及旋轉接頭代替部分軟管，軟管離鐵溝較遠，同時增加護板隔熱，增加管道使用壽命；其余不能取代軟管增加耐高溫保護套。以此來保證設備的使用效果。

1.7 霧化柜更換

原霧化柜為手動控制柜，為實現遙控化開堵口，需將原霧化柜設備更新升級為PLC 控制。

1.8 電控系統及無線遙控器

在液壓泥炮、開口機實現遙控化應用的基礎上，通過增加遠程視頻監測裝置、鐵口激光標識裝置、開堵口過程信息反饋系統、開口機鉆進深度及打泥量、故障診斷報警系統等。

2 開口機、泥炮的安裝及使用情況

2.1 開口機

開口機利用高爐計劃檢修時進行整體更換，檢修工期為3 a，至目前已使用了半年，使用基本正常，新、舊開口機使用對比的優缺點如下：

2.1.1 優點

（1）開口機可以通過電腦實現一鍵開口，也可以用遙控直接開口，開口方式增加，人員可以直接在設備周邊操作，安全可靠，且更趨于智能化。電腦操作臺如圖5 所示，遙控器如圖6 所示。

（2）新式連接套設計更為合理，采用的是彈簧、銷子及卡環的方式，換釬比以往便利，幾乎沒有卡釬現象。

（3）新開口機夾鉗設計更為合理，由4 個類似鉤子的夾塊組成，用螺栓聯接，更換非常便利，使用時間可達20 a，而舊開口機夾鉗是兩個半圓夾塊組成，中間圓孔經常燒損，使用時間一般在（7～10）a，且經常焊補調整（圖7）。

（4）新開口機大臂比舊開口機長800 mm，油管遠離鐵口，熱輻射降低。

（5）新開口機用對中錘對位，對位比舊開口機便利。

圖4 換釬機

圖5 電腦操作臺

（6）新開口機壓力可以用至15 MPa，原舊開口機壓力13 MPa，目前開口時間比以往短約5 min。

2.1.2 缺點

（1）新開口機比舊開口機整體要大，工作機架靠近渣溝，渣溝打溝時開口機要向鐵口方向運轉，不然易撞損開口機。

（2）新開口機振動比舊開口機大。

2.2 泥炮

泥炮我們利用高爐打主溝的時間進行了更換，工期1 a，至目前已使用了半年，使用基本正常，新、舊泥炮使用對比的優缺點如下：

2.2.1 優點

（1）泥炮可以通過電腦實現一鍵堵口，也可以用遙控直接堵口，堵口方式增加，人員可以直接在設備周邊操作，安全可靠，且更趨于智能化。

（2）回裝機構新增編碼器，用比例閥控制，堵口時壓力穩定，鐵口跑泥次數降低。

（3）回轉機構新增旋轉接頭，油管改為硬管連接，且油管遠離鐵口，油管使用壽命增加。

（4）油管由原來的8 根縮短為現在的6 根，油管故障率降低。

（5）在泥缸上增加受料斗，可有效防止罐泥人員將手伸入泥缸內泥炮誤動作而將手擠傷的事故發生（圖8）。

2.2.2 缺點

編碼器設計安裝在座子底部，不便于更換。

3 升級過程中遇到的問題及解決方法

設備升級從2019 年10 月中下旬開始，于2019 年12 月底完成投入使用，共計2 個月。在這2 個月里完成了設備催貨、安裝、調試試車等大量工作，克服重重困難，圓滿的完成開口機、泥炮升級任務，具體遇到的問題及解決方法如下：

圖6 遙控器

圖7 開口機夾鉗

3.1 克服單鐵口出鐵

2 號高爐設計2個鐵口，也就是說有2 套設備要進行安裝、調試試車。但是在設備更換、調試的過程中這個鐵口是不能出鐵的，只能另外一邊鐵口單鐵口出鐵，而單鐵口出鐵時間過長可能會對高爐爐況造成波動，影響正常生產，且一旦出現設備故障，高爐可能要休風處理，將會造成生產中斷。為此，對檢修時間長的項目及需要高爐單鐵口出鐵的項目進行了梳理分類，合理安排檢修時間，錯開檢修。如開口機更換時間長（需3 a 時間，硬連接油管需要重新走管路及焊接），利用高爐同步檢修的機會、泥炮更換，新舊油管搭接則利用高爐打主溝的機會，新閥臺及油管打循環在白班人員充足的情況安排幾個小時單邊出鐵進行，在不影響高爐正常生產的情況下完成了設備升級任務。

3.2 新閥臺及油管打循環時間緊

開口機、泥炮升級液壓系統新增比例閥，油品等級要求7級，采購回的油品等級為9 級，正常情況下打循環需要15 d 時間。為了縮短工期，采取用柱塞泵24 h 直接打壓沖洗的方式，電磁閥長期得電，讓油品快速循環，僅用2 a 時間就將油品由9 級降為了7 級。打循環接管如圖9 所示，電磁閥得電如圖10 所示

圖8 泥缸受料斗

3.3 換釬機軌道不能做固定式

由于場地限制，換釬機軌道必須安裝在渣鐵溝溝蓋板上面，一旦遇到打溝或者車輛行走，軌道必須要移走，但是整體拆安工作量大，為此僅在蓋板上面做了一段約4 m 長可以拆卸的軌道，遇到車輛行走或者起吊蓋板時直接吊走，較好的解決了這個問題。

4 結語

開口機、泥炮智能化升級對于鄂鋼2 號高爐設備是一次質的飛躍，設備向智能化的方向發展，操作多樣化、安全可靠性有很大提高，還降低了爐前人員的勞動強度。但是，設備智能化改造也有不足之處，主要是設備布置不緊湊，占地面積大，特別是自動換釬機要跨過渣溝，這是以后要研究的方向。

圖9 打循環接管

圖10 電磁閥得電