煉鐵高爐機械設備的技術性分析

王學勝

（山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠，山東 濟南 271104）

在煉鐵過程中，高爐起到了至關重要的作用，雖然當前的煉鐵技術一直在進步，但是，其重要性仍然無法被替代，一直以來，都是當前生鐵生產(chǎn)中最重要的生產(chǎn)工具和生產(chǎn)設備。高爐煉鐵具有產(chǎn)能大、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)勢，再加上當前自動化技術的不斷發(fā)展，這就導致了其在生產(chǎn)過程中的自動化程度也在不斷地提高，因此，對冶煉過程中的效率和品質都有了更大的提升。但是，由于在高爐的冶煉中，還存在礦石資源、風力、電力、水資源等多種資源的大量浪費，因此，當前的情況下，為了保證高爐冶煉設備在生產(chǎn)中的穩(wěn)定與安全，降低設備的運轉能量，提升高爐的生產(chǎn)效率與產(chǎn)品的品質，我們還應進一步加大對高爐冶煉技術的研發(fā)力度。

1 高爐的主要組成部位及煉鐵工藝簡述

1.1 高爐結構

高爐主要由爐缸、爐腹、爐腰、爐身、爐喉和物料調節(jié)閥六個主體組成，見圖1。在煉鐵機的正前方上部裝有一個物料調節(jié)閥門，它的主要作用是調節(jié)煉鐵廠物料的進給量和進料速度；在高爐主體的最頂部，外形呈圓形的一段就是爐喉，是高爐原料供應的進口，它也是煤氣的引導出口，在煉鋼的時候，爐喉的第一個功能就是對爐料和煤氣展開有效的控制和調節(jié)，在爐喉里存在一塊爐喉護板，它可以阻止原材料對爐喉形狀的破壞，讓爐喉維持在一個正常的水準，并與原材料調節(jié)閥門一起發(fā)揮功能。因此，高爐能夠很好地保障煉鐵的高效性；高爐是一氧化碳將自然礦石還原成一氧化碳的重要場所，當原材料被加熱到一定溫度后，其表層會持續(xù)產(chǎn)生氣泡，如同沸騰的水一樣，高爐傾斜角度將會直接影響原材料下降時的阻力和氣流分布；天然礦石、焦炭和生石灰主要在爐膛內(nèi)溶解和生成渣，使爐膛內(nèi)的熱區(qū)處于一個較好的狀態(tài)，使空氣流動更加均勻；高爐爐膛是高爐渣的重要反應部位，它要經(jīng)受著高爐渣與煤氣的物理化學作用，因此，高爐渣的力學性能需要得到及時的監(jiān)測，保證高爐渣的力學性能達到設計指標。

圖1 高爐設備結構示意圖

在爐身上，還有一個爐殼，爐殼是爐身的冷卻裝置，它的密封性能夠保證爐身的堅固性，保證爐身的使用壽命，因為在爐身內(nèi)一旦開起的化學反應是無法被人類控制的，它會在一定程度上阻止爐身的破壞，保證爐身的強度，保證爐身的安全。在爐體外，還可以看到爐體內(nèi)部的襯里，它的功能是降低爐體內(nèi)部的熱量損耗，防止爐體內(nèi)部的某些金屬部分因高溫、化學反應而受損。

1.2 煉鐵工藝流程

煉鐵高爐是一種非常復雜的、專門的機械設備，所以煉鐵的過程也是非常的煩瑣，本文對有關的生產(chǎn)工藝和流程進行了簡要的介紹。我們將天然礦石、焦炭、CaO 等原材料，以一定的比例，以一定的速率，經(jīng)過高爐的最高處，經(jīng)過高爐熱風爐，不斷地將熱風送入焦炭，或噴射煤粉、焦油等輔助燃料，加速焦炭的燃燒，使得焦炭與鼓入的熱風中的O2產(chǎn)生CO和H2，在熔煉的過程中，物料發(fā)生熔化、還原脫炭等一系列的反應，最終形成成品生鐵，將爐內(nèi)的鐵水裝入鐵水罐車，然后運送出去。此外，將所生成的高爐氣體過濾，用作熱風爐和加熱爐的燃料，并將熔渣從渣眼中排出，經(jīng)過水淬法，可用作制備混凝土的原材料。

2 煉鐵高爐機械設備的技術研究

2.1 高爐物料進給設備

一般情況下，高爐爐槽下部區(qū)的燒結礦和塊礦溜槽與礦槽的傾角一般都在30°～60°，進料速率一般在40 ～400t/h，由于材料的不規(guī)則形狀和燒結礦中的高硬點材料對爐膛的撞擊，導致爐膛的磨損率很高，這也是為什么磁力爐膛被廣泛使用的原因，它具有重量輕、耐磨、可攜帶等優(yōu)點：在爐膛內(nèi)裝有永磁材料，利用永磁材料的作用，讓爐膛表面吸收一層細小的磁力材料，在爐膛工作時，不斷吸收材料，在爐膛表面形成一層材料保護層，達到動態(tài)平衡，在合適的情況下，爐膛表面會形成一層材料保護層，使爐膛在工作時，不會被材料撞擊，也就大大增加了爐膛的使用壽命。復式SiC 襯板機是另外一種常用的進料裝置，該裝置常應用于高爐下焦系統(tǒng)中的焦槽、焦斗等部件的防磨防護，可有效地解決灰綠巖村板機投資周期長的問題，并可在高溫、高壓、強沖擊等惡劣條件下長期發(fā)揮作用。

在設備維護方面，鐵素體和碳化硅體是高爐進料裝置的重要組成部分，具有耐磨、輕量化、高穩(wěn)定性等特點。然而，應指出，在供應礦料時，首先，由于人為原因，使礦料硬化，使大顆粒礦料對熔煉爐產(chǎn)生較大的沖擊，進而引起以上襯板的疲勞損傷及結構變形，必須對該現(xiàn)象進行階段性的裝置檢查及更換。其次，是為了防止材料在基片裝置上大量的附著，進而造成磁襯裝置和碳化硅襯片裝置的失效，并要及時除去污物。

2.2 高爐爐體設備

高爐爐腔是鋼鐵生產(chǎn)中最主要的反應場所，也是最主要的反應場所。其中，對爐內(nèi)溫度的控制最重要。由于其強大的傳熱性和迅速形成的渣層，通常被用來冷卻較高溫度的產(chǎn)品。但是，為了確保銅板的耐久性，就需要精確地控制銅板的冷卻溫度。目前，我國高爐冷卻壁的冷卻方式為成組串接，通過測定各組冷壁的進出水溫差及冷卻水水量，將其傳送至電腦，由電腦計算出熱負載，再人工調節(jié)。人工調整的最大缺點是需要大量的維修工作量和調整的可靠性。溫差自力式調節(jié)閥裝置可以很好地解決這個問題，它在已有的高爐溫度調整數(shù)據(jù)的基礎上，可以有效地實時調整冷卻用水的水量，并且操作簡便。低耗能特性。高爐爐頂煤氣封蓋是高爐氣體流動變化最劇烈的地方，煤氣封蓋上的絕熱材料很容易受到侵蝕，假如絕熱材料的絕熱材料被侵蝕脫落，那么，在長時間的高溫烘烤下，就會造成煤氣封蓋變形，造成爐頂法蘭水平尺寸的超差，從而造成爐頂裝置的工作狀態(tài)降低。高爐爐蓋是防止高爐爐蓋出現(xiàn)絕緣脫落的重要設備。在爐中使用了網(wǎng)格結構，以減輕了其重量，并且將網(wǎng)格固定架與爐頂封罩焊接在一起，并對網(wǎng)格固定架進行了保溫，以實現(xiàn)對爐頂?shù)挠行ПＷo。

溫度變化型自控控制閥的關鍵在于其開啟是否準確，是否符合實際應用中的要求。在對該設備進行維護的時候，要注意及時更換，并對調整閥門的精度、量程進行定期的檢驗和校準，保證閥門的安裝是否準確：爐膛爐頂封罩是保證高爐密封性能和使用年限的關鍵，要及時檢查固定架的焊接牢固程度，并將焊點處的灰塵清除干凈，并對絕緣涂層的損傷進行修復。

2.3 高爐爐前處理設備

當前，對高爐爐渣的處理仍以循環(huán)處理為主，該處理方式要求在高爐內(nèi)配備沖制箱、水渣槽、集氣煙囪、攪籠機、處理浮渣的轉鼓、轉運皮帶等，攪籠機可以針對不同級別的渣料設定不同的速度，攪籠機的葉片與集水槽的壁面的擠壓來進行水渣的脫水，轉動轉鼓并打水處理浮渣，通過螺旋處理后的水渣可以達到生產(chǎn)的要求在冶煉的時候，對火候的把握很重要，只要把火候掌握在一個精確的火候，那么，就能把火候把握得恰到好處。高爐的爐前吊架是爐頂?shù)闹黧w，為了方便爐體的烘烤、清洗和更換，還設計了一種提升裝置和氣壓行走裝置。目前，前懸臂吊已經(jīng)發(fā)展出了多自由度多行程的吊裝模式，使用了升降式旋轉吊柱，可以對懸臂吊的工作高度和工作行程進行有效調節(jié)，從而可以對整個高爐的煉鋼車間進行有效的覆蓋。

攪拌機與轉鼓要進行精準的匹配，而爐渣在不同的反應過程中的數(shù)量與形狀通常會有很大的差別，因此，在具體的裝備選擇時，必須做到多量程的配合，保證攪拌機的彈性調整處理。在爐頭位置，懸掛式起重機擔負著生鐵出爐、爐渣清除及爐膛維修等重要任務。在日常維護中，要對其關鍵連接部件、轉向機構潤滑性、機械臂的可靠性等進行調整和維護，防止因懸臂吊鎖死而導致的生鐵報廢等生產(chǎn)事故。

2.4 高爐煤氣處理及檢測設備

由于高爐煤氣中含有大量有毒氣體和粉塵，因此需要專門對其進行除塵。目前，高爐煤氣的主要除塵方式為濕法除塵，利用重力式除塵器對較大粒徑的煤塵進行吸附，將剩余的煤塵送入雙溫脫水裝置，經(jīng)壓力閥組裝置的作用，將煤塵中的細粒煤塵高效地除去，從而達到凈化空氣的目的。在瓦斯收塵裝置中，以重力式收塵機和高壓閥組為核心。在真實的高爐反應煉鐵過程中，要準確地監(jiān)測高爐爐頂、爐壁、爐膛內(nèi)的溫度、煤氣濃度、物料特性和壓力值，因此，需要選用多功能的監(jiān)測探針、檢測儀和熱圖像儀，配合計算機自動化控制處理系統(tǒng)，才能更好地掌握高爐煉鐵的具體技術參數(shù)，并能對各種緊急情況展開快速的應對。

3 高爐解體

要在實際操作中，正確地應對高爐熔煉過程中常發(fā)生的各種錯綜復雜的情況，就必須對爐膛內(nèi)部條件有實際的認識。在關爐、注水或充氮冷卻以盡可能維持高爐的原始生產(chǎn)條件后，對從爐喉的爐料到爐底的積鐵所進行的一次仔細的解體檢查，即為高爐解體檢查。

3.1 高爐冷卻裝置

高爐爐村內(nèi)高溫達到1400℃，普通的耐火材料在高溫下會發(fā)生軟化、變形。高爐冷卻裝置是為了延長磚襯里的使用壽命而設計的，它的作用是將熱能從爐襯中轉移出去，并在爐村上凝結出一層保護渣皮，根據(jù)它的構造，可以將它分成外部噴水冷卻、風口渣口冷卻、冷卻墻、冷卻水箱、風冷（水冷）爐底部。

3.2 爐鼓風機

高爐是最主要的能源裝置。它不僅為煉鐵提供了直接的氧，還為煉鐵提供了必要的氣力，以克服爐膛內(nèi)的阻力。現(xiàn)代大中型高爐使用的鼓風機，多采用離心、軸流兩種形式，由蒸氣渦輪帶動。目前普遍采用的是大功率的同步電鼓風機，它具有起動容易、維護容易、投資小等優(yōu)點。

4 煉鐵高爐機械設備管理措施探討

4.1 建立完善的煉鐵高爐機械設備管理制度

要提高煉鐵高爐機械設備的管理水平，就必須與自己的管理需要相結合，制定出一套適合自己需要的、企業(yè)中的管理人員應當嚴格遵守煉鐵高爐機械設備管理制度，在實施的過程中，根據(jù)實際實施情況，不斷完善煉鐵高爐機械設備管理制度，并明確管理人員的職責，確保設備的所有責任都落實到了每個人，在煉鐵高爐機械設備發(fā)生問題時，可以快速地找到責任人，采取相應的對策，從而提高管理人員的實際管理水平，確保設備的安全和穩(wěn)定運轉。

4.2 加強對煉鐵高爐機械設備的維修和保養(yǎng)

設備的維護與維護，在高爐機器設備的日常管理中占有相當重要的位置。為確保高爐的安全穩(wěn)定地進行生產(chǎn)活動，管理者必須在各個操作階段對高爐的機器設備進行逐一檢測，保證設備運行良好。在高爐機器設備的保養(yǎng)中，應做到：定期為機器補充足夠的潤滑油；定期對潤滑油的污垢情況進行檢測；高爐機器設備的維護與維護，能夠保證企業(yè)正常的生產(chǎn)活動，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。

4.3 建立煉鐵高爐機械設備在線監(jiān)測系統(tǒng)

企業(yè)既要重視管理人員對煉鐵高爐機械設備的管理，也要建立一種煉鐵高爐機械設備的在線監(jiān)測體系，在煉鐵高爐機械設備發(fā)生運行故障時，有關維修人員能夠迅速發(fā)現(xiàn)問題的原因，并進行處理，減輕故障問題對公司的生產(chǎn)活動的影響，減輕公司的經(jīng)濟損失。除此以外，在線監(jiān)測系統(tǒng)還可以根據(jù)監(jiān)測的結果，進行有針對性地檢修，為鐵水廠的生產(chǎn)運營工作提供了一些借鑒。

5 結語

在鋼鐵工業(yè)中，高爐是最重要的一種煉鐵裝置，在這個過程中，涉及許多的工藝，各種的設備，每個工藝所用到的設備都不一樣，這就要求人們投入大量的時間、人力、物力。有些先進的技術和設備，也要從國外引進。將國內(nèi)煉鐵生產(chǎn)與科學相結合，研究不同煉鐵體系的高爐節(jié)能環(huán)保新技術，提升國內(nèi)的煉鐵水平。