COREX豎爐爐頂安裝機(jī)械探尺的分析

陳若平，楊成波

（寶鋼集團(tuán)八鋼公司煉鐵分公司）

COREX豎爐頂上料由爐頂?shù)?個(gè)放射性料位計(jì)控制信號(hào)，當(dāng)料位計(jì)LIR04609顯示60%或料位計(jì)LIR04610顯示70%，開始放下一批料，相當(dāng)于豎爐能夠自動(dòng)控制的料線只有2個(gè)點(diǎn)。

高爐料線控制是由機(jī)械探尺探料線，可根據(jù)爐況及工藝需求靈活定料線，更有利于對(duì)爐況的控制。為了改善COREX豎爐料線控制不靈活的弊端，增加調(diào)控豎爐爐況手段，將現(xiàn)1#COREX豎爐爐頂?shù)?個(gè)放射性料位計(jì)取消，參照八鋼新區(qū)C高爐機(jī)械探尺，增設(shè)2個(gè)機(jī)械探尺。

1 1#COREX豎爐上部設(shè)備介紹

寶鋼1#COREX豎爐上部主要設(shè)備為雷達(dá)料位計(jì)、煤氣上升管、放射性料位計(jì)和爐料測溫裝置。原1#COREX豎爐頂部原預(yù)留的八支蜘蛛腿下料孔搬遷后將取消，并計(jì)劃搬遷后1#COREX增加1根AGD管，方向?yàn)?0°和270°。

1#COREX豎爐爐頂設(shè)備示意圖如圖1所示。

圖1 寶鋼1#COREX豎爐頂部設(shè)備示意圖

2 八鋼新區(qū)C高爐機(jī)械探尺參數(shù)

2.1 新區(qū)C高爐機(jī)械探尺概況

新區(qū)2500m3高爐安裝3個(gè)機(jī)械探尺，其中在90°和270°各安裝1個(gè)工作提升高度為12400mm的機(jī)械探尺，0°方向安裝1個(gè)工作提升高度26400mm的機(jī)械探尺。其中短行程的2個(gè)機(jī)械探尺為日常加料使用，異常低料線時(shí)可用長行程機(jī)械探尺測料位。

探尺作業(yè)過程中有4個(gè)關(guān)鍵控制位置：（1）檢修位。該點(diǎn)是探頭檢修及更換、校正主令控制器起點(diǎn)的位置；（2）待機(jī)位。高爐每次布料過程中探尺的等待位；（3）零料線位。高爐操作料線設(shè)定的依據(jù)，通常所說的高爐料線即以此為基準(zhǔn)點(diǎn)的；（4）下極限位。作為一種故障檢測位置，若探尺探至此位置，將發(fā)出料面過深，緊急處理的事故信號(hào)，并自動(dòng)提尺到待機(jī)位。

2.2 機(jī)械探尺技術(shù)性能

從技術(shù)性能看2種機(jī)械探尺的基本性能一致，只有工作行程和提升質(zhì)量等不同，如表1所示。

表1 2500m3高爐探尺技術(shù)指標(biāo)

高爐機(jī)械探尺的外部尺寸如表2所示。

表2 機(jī)械探尺外部尺寸

機(jī)械探尺外部尺寸示意圖如圖2所示。

圖2 機(jī)械探尺側(cè)視圖

3 COREX豎爐頂安裝機(jī)械探尺方案分析

3.1 方案對(duì)比

方案1：本方案是在不改變?cè)性O(shè)備位置尺寸基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)增加2個(gè)機(jī)械探尺。

3.1.1 安裝位置分析

為了讓機(jī)械探尺發(fā)揮最大作用，2個(gè)探尺應(yīng)設(shè)在對(duì)角位，分析1#COREX豎爐頂現(xiàn)有設(shè)備及設(shè)備之間角度：（1）計(jì)劃在90°與270°下方設(shè)計(jì)1根AGD管，為了長行程探尺安全考慮，此角度不適合安裝；（2）十字測溫方向45°、135°和270°，因妨礙探尺工作，不適合安裝；（3）頂煤氣上升管方向300°，因妨礙檢修工作，且屬于煤氣流聚集區(qū)域，不適合安裝；（4）Inburden方向0°、123°和237°，應(yīng)盡量避開，不適合安裝。

綜上分析，最大設(shè)備之間夾角為0°～45°或315°～360°，在0°～45°影響單個(gè)探尺工作的設(shè)備有2個(gè)，在315°～360°影響單個(gè)探尺工作的設(shè)備僅一個(gè)，因此探尺安裝在157.5°和337.5°更合理。爐頂所有設(shè)備角度如圖3所示。

圖3 安裝機(jī)械探尺后爐頂各設(shè)備的角度

方案2：由于八鋼COREX的AGD管安裝角度為90°方向，為了更好地檢測豎爐爐況需對(duì)豎爐豎爐頂設(shè)備位置進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化設(shè)備分布，在增加2個(gè)機(jī)械探尺后達(dá)到最優(yōu)設(shè)備使用空間。具體調(diào)整細(xì)節(jié)及設(shè)備安裝在爐頂?shù)慕嵌热鐖D4所示。

圖4 八鋼COREX豎爐頂部設(shè)備安裝優(yōu)化后角度

（1）將3個(gè)Inburden調(diào)整至90°、225°和315°，這樣可以測得更有利用價(jià)值的爐料溫度。（2）雷達(dá)探尺調(diào)至247.5°，原位置的雷達(dá)探尺（90°）會(huì)受到增設(shè)AGD影響。（3）將兩個(gè)機(jī)械探尺安裝在人孔上方，即0°和180°。這時(shí)與周圍設(shè)備最近角度為45°，比方案一更優(yōu)。（4）安裝位置距豎爐中心半徑應(yīng)大于2200mm。

通過分析比較，選擇方案2。

3.2 探尺安裝條件分析

3.2.1 探尺與周圍設(shè)備距離

根據(jù)機(jī)械探尺的外部尺寸和搬遷后COREX爐頂剩余位置對(duì)比，在分析得出的角度157.5°和337.5°方向先確定探尺與豎爐中心距離，然后對(duì)探尺周圍設(shè)備距離進(jìn)行論證。

豎爐頂距離探尺本體較近的設(shè)備有礦布料器萬向節(jié)，及0°位置Inburden。（1）探尺與礦布料器萬向節(jié)理論安全距離L。

通過計(jì)算得出L=2193.75mm，探尺安裝部位距豎爐中心應(yīng)大于2193.75mm，因此安裝半徑取2200mm。

（2）0°位置Inburden距離337.5°位置探尺中心距離L（1見圖6）。

圖5 萬向節(jié)最遠(yuǎn)影響半徑示意圖

圖6 探尺中心軸線與周邊設(shè)備距離

（3）135°位置十字測溫距離157.5°位置探尺中心距離L2

（4）溜槽最大擺角時(shí)與探尺距離L3（見圖7）。

溜槽最大擺角時(shí)與豎爐中心距離：

圖7 溜槽最大擺角時(shí)距豎爐中心軸線距離

（5）探尺頂部與下料罐距離L4

通過以上論證，在157.5°和337.5°方向，可以將探尺的安裝位置設(shè)定在距豎爐中心2200mm以上的位置，實(shí)際開孔時(shí)應(yīng)根據(jù)豎爐頂設(shè)備間距的需求來確定。

3.2.2 機(jī)械探尺關(guān)鍵控制位置設(shè)定

根據(jù)八鋼新區(qū)高爐機(jī)械探尺的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合COREX豎爐實(shí)際，初步設(shè)計(jì)二種探尺：一根短行程機(jī)械探尺（工作長度10000mm），一根長行程機(jī)械探尺（根據(jù)豎爐需求定）。在正常生產(chǎn)時(shí)，兩個(gè)探尺結(jié)合使用對(duì)豎爐料位進(jìn)行檢測；豎爐降料線時(shí)（料位到10m以下），長探尺和雷達(dá)料位計(jì)結(jié)合使用對(duì)豎爐料位進(jìn)行判斷。當(dāng)然，也可以將兩個(gè)探尺長度都設(shè)計(jì)為16m。對(duì)長行程機(jī)械探尺關(guān)鍵位置作初步設(shè)定如表3所示，兩個(gè)探尺在豎爐內(nèi)重要位置如圖8所示。

表3 COREX用長探尺關(guān)鍵位置標(biāo)高

圖8 探尺在豎爐內(nèi)重要位置示意圖

3.3 工況條件的確定

（1）從工作狀態(tài)看，COREX豎爐料線工作與高爐相同，完全可以按照高爐機(jī)械探尺加料方式工作。

（2）由于COREX豎爐有AGD管和馬背存在，探尺工作長度無需24000mm，豎爐頂至AGD管高度約18811mm，定好探尺零位后，長探尺工作長度定為16000mm。

（3）豎爐頂煤氣溫度比高爐高，因此在探尺的使用過程中需加強(qiáng)設(shè)備內(nèi)部冷卻。

（4）豎爐頂部壓力設(shè)定為在300～350kPa，比高爐爐頂工作壓力高。

4 結(jié)束語

綜合分析認(rèn)為：

（1）COREX豎爐可用機(jī)械探尺進(jìn)行加料控制。

（2）采用優(yōu)化豎爐頂設(shè)備位置后的安裝方案二更適合安裝機(jī)械探尺。

（3）豎爐頂部是有足夠的空間進(jìn)行機(jī)械探尺安裝，安裝后可能會(huì)涉及到上一層平臺(tái)（布料器平臺(tái)）的改造，主要是增設(shè)機(jī)械探尺后，需增設(shè)檢修平臺(tái)，以及能介管線等通入位置，這需要設(shè)計(jì)單位進(jìn)行論證和更改設(shè)計(jì)。

（4）對(duì)機(jī)械探尺的選擇上，需要提出比高爐更高的要求，如使用壓力和溫度等。