萊鋼3 200 m3高爐出鐵場設計特點

孟淑敏，王曉峰，王　冰

（山東省冶金設計院股份有限公司，山東濟南250101）

萊鋼3 200 m3高爐出鐵場設計特點

孟淑敏，王曉峰，王冰

（山東省冶金設計院股份有限公司，山東濟南250101）

闡述了萊鋼3 200 m3高爐出鐵場設計的工藝布置、平臺結(jié)構形式、主要設備選型、出鐵場除塵及自動化系統(tǒng)等特點。

高爐；出鐵場；設計；特點

萊鋼現(xiàn)有3座750 m3、3座1 080 m3、2座1 880 m3，1座3 200 m3高爐，總?cè)莘e12 450 m3，年產(chǎn)鐵水約1 200萬t。萊鋼3 200 m3高爐設計利用系數(shù)為2.5 t/m3·d，入爐風量為7 000 m3/min，日產(chǎn)鐵量為8 000 t，最高日產(chǎn)鐵量9 600 t，雙矩形出鐵場，每個出鐵場設兩個鐵口，鐵口夾角78°，不設渣口。本文對萊鋼3 200 m3高爐出鐵場的總體設計、工藝布置、特點及主要設備進行闡述分析。

1　出鐵場的總體設計及工藝布置特點

萊鋼3 200 m3高爐出鐵場采用雙矩形出鐵場布置，出鐵場南北對稱，總面積約6 688 m2。每個出鐵場設兩個鐵口，鐵口夾角78°，每個鐵口有獨立的泥炮、開口機、移蓋機和擺動溜槽等設備，泥炮和開口機均布置在風口平臺之下，同側(cè)布置。每個出鐵場設一套爐前液壓閥站，每個液壓閥站供本出鐵場兩個鐵口的泥炮、開口機、移蓋機等設備使用。

每個出鐵場下設置四條鐵水罐車停放線，采用140 t鐵水罐運輸及接受鐵水，出鐵時每個鐵口設置兩臺電動牽引平板車，牽引對罐，共設8臺。北出鐵場向東延伸出一停車平臺，停車平臺由高架路與廠區(qū)主干路相連，并可直接通往高爐主控樓及熱風爐，爐前所需物料可直接通過汽車運至出鐵場平臺。高爐電梯在出鐵場東側(cè)設置一個停靠點，方便人員的檢修。在高爐西側(cè)出鐵場平臺設置爐前值班室、大溝班休息室、工具室、配管室及洗手間等設施，南側(cè)出鐵場平臺下設置爐前液壓站，出鐵場西側(cè)平臺下設散料倉庫等設施，高爐西側(cè)出鐵場上還設一個7.5 m×7.5 m爐頂設備吊裝孔，也可吊裝爐前所需物料及工具。

出鐵場采用無填沙層、全平坦化、剛化混凝土結(jié)構式平臺，在出鐵場操作平臺面上澆注一層耐熱混凝土，車輛可以在出鐵場內(nèi)行駛，運輸物料到達指定地點。渣、鐵溝及鐵水擺動溜槽布置在出鐵場平臺下。渣、鐵溝及鐵水擺動溜槽蓋板與出鐵場平臺高度一致，便于檢修、維護、通行。

出鐵主溝為采用澆注料內(nèi)襯的固定式貯鐵式主溝，在采用高質(zhì)量溝料的同時，適當加厚主溝工作內(nèi)襯，使其工作層厚度≥350 mm，同時適當增加主溝鐵水流通道截面積和增加主溝長度以強化渣鐵分離。為了及時了解主溝內(nèi)襯溫度的變化，掌握主溝內(nèi)襯的破損情況，在主溝及撇渣器的磚襯側(cè)壁及底部布置溫度計。支鐵溝、渣溝及殘鐵溝主要溝段由外至內(nèi)分別為砌磚和工作襯。渣鐵溝端部采用鋼殼結(jié)構，鋼殼內(nèi)分別為砌磚和工作襯。支鐵溝坡度≥5%，渣溝坡度≥7%。渣鐵溝蓋板為鋼結(jié)構焊接件，內(nèi)側(cè)澆注隔熱澆注料。

出鐵場設多種監(jiān)控設施，監(jiān)控信息包括:鐵水稱重、鐵口電視監(jiān)控、爐前設備信息等。以上信息均進入主控室。

兩個出鐵場廠房主跨均為33.0 m，各設置一臺跨度為31.2 m，起重量為35/10 t的橋式雙鉤起重機，用于檢修爐前設備、爐前生產(chǎn)所需物料及工具的吊運。

2　出鐵場主要設備

萊鋼3 200 m3高爐生產(chǎn)工藝技術與裝備水平處于當前國內(nèi)先進水平，出鐵場設備選型及參數(shù)如下：

2.1泥炮

采用中鋼西重開發(fā)的液壓泥炮4臺，泥炮設有專門的壓炮機構和鎖炮機構，炮嘴的壓緊動作依靠旋轉(zhuǎn)機構來完成，其機構應簡單，動作可靠。當泥炮接近鐵口時，炮嘴減速即炮口接近鐵口100～150 mm時，其行進速度立即降低，在炮嘴輕柔接觸鐵口后隨即增壓。

泥炮具有記錄檢測并實時顯示和記錄打泥壓力、打泥量、打泥速度等參數(shù)的功能，避免人為因素的影響。泥炮可以在爐前集中控制室操作和無線遙控操作。泥炮主要技術參數(shù)見表1。

表1　泥炮主要技術參數(shù)

2.2開口機

采用“TMT”開發(fā)的全液壓強力開口機4臺。所選開口機具有順序控制功能，并具有檢測和記錄開口進程、扭矩值等參數(shù)的功能，開口機可以在爐前集中控制室操作及無線遙控操作，開口機為落地式以縮小開口機旋轉(zhuǎn)時的工作范圍，與泥炮同側(cè)布置，有利于主溝溝蓋布置和風口平臺加寬，并使爐前設備布置較為緊湊，也有利于開口機液壓管路系統(tǒng)的檢查和維護。開口機主要技術參數(shù)見表2。

表2　開口機主要技術參數(shù)

2.3爐前液壓站

出鐵場爐前液壓設備共用一液壓站，此液壓站設置于東側(cè)出鐵場下，液壓站內(nèi)設置泥炮、開口機及移蓋液壓泵站，泵站對應四個鐵口的爐前設備并考慮足夠的備用能力以保證安全生產(chǎn)。出鐵場上設置兩個爐前閥站，各自分別對應兩個鐵口的泥炮、開口機等設備使用。

2.4擺動溜槽及驅(qū)動裝置

通過擺動溜槽左右傾動，使鐵水流入停放在兩條鐵路上的鐵水罐中（見表3）。設備由槽體（含內(nèi)襯）、連桿、電機及驅(qū)動裝置、控制箱等組成，擺動溜槽為氣動、電動雙動力驅(qū)動，氣動和電動互為備用，事故手動操作。驅(qū)動裝置放置出鐵場平臺上。

表3　擺動流嘴主要技術參數(shù)

2.5出鐵場主跨橋式起重機

出鐵場主跨橋式起重機主要用于出鐵場設備的維護更換（見表4），以及溝蓋、生產(chǎn)工具、材料、備品備件、爐頂檢修設備以及出鐵場垃圾的搬運。

表4　出鐵場主跨橋式起重機主要技術參數(shù)

2.6主溝解體機

主溝解體機為全液壓內(nèi)燃履帶式，具有鏟、鑿功能，用于主溝整體澆注內(nèi)襯的拆除工作（見表5）。

表5　主溝解體機主要規(guī)格性能

2.7叉車

叉車用于搬運風口平臺出鐵場備品備件、工器具及檢修用材料，具有叉、鏟功能（見表6）。

表6　叉車主要規(guī)格性能

2.8移蓋機

移蓋機采用懸掛式，安裝在風口平臺梁底。高爐某鐵口需要出鐵時，移蓋機將放置于主溝鐵口前的可移動式主溝蓋移出，鐵口打開，待開口機恢復原位，移蓋機再將移動式主溝蓋吊回至主溝上方。該鐵口出鐵完畢，移蓋機將移動式主溝蓋移出，待泥炮堵口后，并退炮后，再將主溝蓋移回。移蓋機主要規(guī)格性能見表7。

表7　移蓋機其主要規(guī)格性能

2.9殘鐵開口機

殘鐵開口機用于開主溝殘鐵口，放出主溝內(nèi)殘鐵，以便主溝維護。兩個出鐵場配置一臺殘鐵開口機（見表8），每條主溝均設置殘鐵開口機機位。該設備為移動設備，使用時由橋式起重機將其調(diào)運至工作場所，接上壓縮空氣源，在機旁操作。

2.10貯鐵式固定主溝

主溝為鋼結(jié)構件，內(nèi)襯耐火材料。主溝長度約為20 m，寬度4.0 m，高約2.8 m，主溝鋼殼采用分段制造，現(xiàn)場組裝。主溝鋼殼溝沿與溝底平行，工作層坡度通過主溝工作內(nèi)襯底部厚度的變化而形成。主溝內(nèi)襯砌筑及維修均在現(xiàn)場進行。鋼殼外測依次為填沙層、永久層澆注料及耐熱混凝土模板，內(nèi)側(cè)依次為隔熱磚、粘土磚、高鋁質(zhì)碳化硅磚和工作層澆注料。

2.11渣鐵溝

渣鐵溝工作層采用碳化硅質(zhì)澆注料，永久層采用高鋁質(zhì)澆注料結(jié)構。

2.12主溝澆注料快速攪拌機

主溝澆注料快速攪拌機用于拌制主溝澆注料，以滿足快速修補主溝內(nèi)襯工作層的需要（見表9）。

表9　主溝澆注料快速攪拌機主要規(guī)格性能

2.13軸流式通風機

軸流式通風機用于出鐵場操作時的通風降溫，見表10。

表10　軸流式通風機主要規(guī)格性能

3　出鐵場除塵

高爐在出鐵時在出鐵口、撇渣器及鐵水罐等處會產(chǎn)生煙塵。出鐵口吸塵罩采用頂吸和側(cè)吸形式，鐵水罐吸塵罩采用頂吸形式，撇渣器采取側(cè)吸方式捕集揚塵，采用長袋低壓脈沖布袋除塵器，系統(tǒng)風量為946 000 m3/h，除塵效率＞99.9%，除塵后的煙塵排放濃度＜30 mg/m3，經(jīng)40 m高的煙囪排放。收集的粉塵由吸排罐車定期運至原料場。

4　出鐵場監(jiān)測及自動化控制系統(tǒng)

（1）主溝內(nèi)襯溫度檢測

在每條主溝設置三組溫度檢測點，共15點，用于顯示主溝及撇渣器的內(nèi)襯溫度。

（2）鐵水溫度監(jiān)視

采用紅外輻射測溫儀對4個鐵口的鐵水進行連續(xù)的溫度檢測，檢測值分別在現(xiàn)場數(shù)字測溫儀和主控室操作員站畫面上顯示。

（3）鐵水稱量

設置8套電子無基坑不斷軌軌道對混鐵車鐵水重量進行計量，各混鐵車鐵水重量分別在現(xiàn)場控制盤和主控室操作員站畫面上顯示。

（4）出鐵場專家系統(tǒng)

出鐵場專家系統(tǒng)可進行的操作包括：出鐵渣作業(yè)處理，出鐵渣量計算處理，貯鐵渣量計算處理，鐵水溫度輸入處理及鐵渣分析數(shù)據(jù)處理。

（5）工業(yè)電視系統(tǒng)

為方便操作人員全面地了解生產(chǎn)作業(yè)情況，以及對生產(chǎn)過程很難觀察的部位進行監(jiān)控，同時為減少操作人員的勞動強度、減少工廠定員、提高生產(chǎn)效率，在高爐4個出鐵口均設置工業(yè)電視攝像機，監(jiān)視器設在高爐主控室。

5　結(jié)論

近年來，隨著高爐的大型化和強化冶煉，對主操作平臺的風口平臺和出鐵場的要求越來越高。出鐵場不僅在功能上滿足大量渣、鐵從爐內(nèi)放出并及時運輸處理的要求，而且要有更好的操作環(huán)境，降低工人的勞動強度，為提高生產(chǎn)效率創(chuàng)造條件。

通過對萊鋼3 200 m3高爐出鐵場設計特點的闡述分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）高爐出鐵場趨近平坦化，方便物料運輸。從萊鋼3 200 m3高爐出鐵場的使用情況看，高爐的運輸有了更便利的條件，高爐所需的物料、設備及清理的高爐渣，通過爐前吊直接吊運。此外，高爐設有從主干路至出鐵場平臺的高架路，運輸汽車可直接到達出鐵場。

（2）爐前設備性能改善，操作性好。高爐強化冶煉，爐頂壓力的提高以及無水炮泥的使用，對爐前設備必然提出了更高的要求。全液壓開鐵口機能一次鉆開鐵口，防止在開鐵口過程中通道壁上產(chǎn)生大量裂紋，對于鐵口的維護也大有益處，為準點出鐵提高了保證。高爐爐前泥炮、開鐵口機、移蓋機可實現(xiàn)遙控操作、HMI操作、主控臺操作；泥炮、移蓋機可實現(xiàn)機旁操作。橋式起重機、主溝解體機、叉車、移蓋機、殘鐵開口機等機械設施大大提高了出鐵場的機械化水平，顯著地降低了勞動強度和改善了勞動條件。

（3）出鐵場自動化水平較完善，通過對主溝溫度的監(jiān)測，生產(chǎn)操作工人根據(jù)出鐵量及監(jiān)測溫度及時了解主溝爐襯使用情況，更加準確判斷主溝修補時機，使耐火材料消耗量減少了，節(jié)約了人力物力。出鐵過程的全監(jiān)控使操作人員有很強的靈活、機動性，并且能夠方便、有效地監(jiān)視各設備和出鐵過程。

（4）出鐵場除塵效果好，達到了較高的環(huán)保要求，改善了出鐵場的工作環(huán)境。出鐵口吸塵罩采用頂吸和側(cè)吸形式，鐵水罐吸塵罩采用側(cè)吸形式，撇渣器采取側(cè)吸方式捕集揚塵，完善的出鐵場除塵系統(tǒng)，從而使出鐵場工作環(huán)境大大改善。

萊鋼3 200 m3高爐于2010年3月建成投產(chǎn)，投產(chǎn)至今高爐穩(wěn)定順行，各項生產(chǎn)指標已達到國內(nèi)先進水平，出鐵場使用性能良好。

Design Features of 3 200 m3BF Cast House in Laigang

MENG Shumin，WANG Xiaofeng，WANG Bing
（Shandong Province Metalurgical Engineering Co，Ltd，Jinan 250101，China）

The design features of 3 200 m3BF cast house in Laigang were elaborated，including process layout，platform structure，main equipment selection，cast house dusting and automation system etc.

blast furnace；cast house；design；feature

TF572

B

1001-6988（2016）04-0024-04

2016-05-21

孟淑敏（1980—），女，工程師，主要從事高爐工藝設計及管理工作.