摘  要  本文對(duì)山鋼日照公司煉鐵廠5100m³高爐風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)設(shè)計(jì)的工藝布置、平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式、設(shè)備選型、出鐵場(chǎng)除塵等特點(diǎn)進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞  高爐  風(fēng)口平臺(tái)  出鐵場(chǎng)  設(shè)計(jì)

Design Features of Tuyere Platform and Casthouse of 5100m³ BF

In Shandong Iron and Steel Group Rizhao Iron&steel Co.,LTD

Wang Xiaofeng  Zhao Shuang   Yu guohua  Li QingYang  Wang Bing

（Shandong Province Metallurgical Engineering Co.,Ltd）

Abstract: The process arrangement, structure form, equipment selection and dust removal system of tuyere platform and casthouse of 5100m³ BF in Shandong Iron and Steel Group Rizhao Iron&steel Co.,LTD is described.

Key words: blast furnace  tuyere platform   casthouse  design

1  概述

風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)是高爐爐前系統(tǒng)渣鐵處理的重要場(chǎng)所，其工藝布置及設(shè)備選型與高爐鐵口數(shù)量、鐵口角度、廠區(qū)總圖布置、鐵水運(yùn)輸方式等密切相關(guān)。山鋼日照鋼鐵廠5100m³高爐共設(shè)4各鐵口，鐵口夾角81°，出鐵場(chǎng)為雙矩形出鐵場(chǎng)。鐵水運(yùn)輸采用汽運(yùn)鐵水罐車運(yùn)輸，出鐵場(chǎng)平臺(tái)下共設(shè)置8條獨(dú)立的鐵水運(yùn)輸?shù)缆?。在出鐵場(chǎng)設(shè)計(jì)中，依照機(jī)械化、自動(dòng)化、清潔化的設(shè)計(jì)理念對(duì)出鐵場(chǎng)布置及爐前設(shè)備選型做了深入研究，實(shí)現(xiàn)了爐前作業(yè)場(chǎng)地平坦寬闊，爐前設(shè)備全自動(dòng)化操作，縮短了渣鐵溝長(zhǎng)度，減輕了爐前勞動(dòng)強(qiáng)度，強(qiáng)化了爐前各除塵點(diǎn)的除塵效果。從投產(chǎn)以來的操作情況看，取得了良好的效果。

2  風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)工藝布置

2.1  風(fēng)口平臺(tái)

風(fēng)口平臺(tái)為近八邊形鋼結(jié)構(gòu)架空式連續(xù)平臺(tái)，平臺(tái)寬敞、平坦，并布置有由出鐵場(chǎng)上風(fēng)口平臺(tái)的坡道，滿足了叉車、風(fēng)口設(shè)備更換機(jī)等機(jī)械化設(shè)備的運(yùn)行，滿足了高爐風(fēng)口設(shè)備的機(jī)械化檢修要求。在設(shè)計(jì)中對(duì)鐵口上方風(fēng)口平臺(tái)采用水冷結(jié)構(gòu)梁加噴涂耐火材料隔熱，可有效解決高溫渣鐵對(duì)風(fēng)口平臺(tái)結(jié)構(gòu)梁的熱輻射，提高結(jié)構(gòu)的安全性。

2.2  出鐵場(chǎng)工藝布置

出鐵場(chǎng)采用雙矩形布置，東西兩出鐵場(chǎng)爐前設(shè)備及渣鐵溝對(duì)稱布置，每個(gè)出鐵場(chǎng)設(shè)有2個(gè)鐵口，鐵口間夾角81°。增大了兩鐵口間的操作空間，提高了鐵口在爐缸分布的均勻性和出鐵操作的安全性。

根據(jù)總圖布置及汽運(yùn)鐵水罐車運(yùn)行要求，同時(shí)考慮盡可能的縮短渣鐵溝長(zhǎng)度，以減少爐前渣鐵溝維護(hù)工作量，減少渣鐵溝耐材消耗量。在設(shè)計(jì)中將同一出鐵場(chǎng)兩鐵口的出鐵罐位呈90°布置，兩條渣溝對(duì)稱布置，由主溝至渣處理?；?。出鐵場(chǎng)布置如圖1所示。這樣，在滿足爐前作業(yè)空間的前提下減少了出鐵場(chǎng)占地面積，節(jié)省了大量基礎(chǔ)建設(shè)投資，同時(shí)也減小了爐前耐材消耗成本。

3  出鐵場(chǎng)主要設(shè)備選型

為滿足高爐生產(chǎn)，每個(gè)鐵口設(shè)有一臺(tái)泥炮、開鐵口機(jī)、移蓋機(jī)、鐵水?dāng)[動(dòng)溜槽設(shè)備。泥炮和開口機(jī)同側(cè)布置，移蓋機(jī)布置在泥炮對(duì)側(cè)，兩鐵口夾角之間。2個(gè)出鐵場(chǎng)主跨各設(shè)置有1臺(tái)40/16t橋式起重機(jī)，出鐵場(chǎng)北側(cè)副跨設(shè)置有1臺(tái)32/5t橋式起重機(jī)。

3.1  液壓泥炮

根據(jù)大型高爐堵口打泥壓力及使用高性能炮泥的要求，采用6000kN級(jí)別大推力液壓泥炮。并配置了炮泥恒溫裝置，可使炮泥保持在60℃恒定溫度，便于泥炮更好的堵口。泥炮可通過遙控、手動(dòng)實(shí)現(xiàn)各動(dòng)作的單獨(dú)操作。泥炮主要技術(shù)參數(shù)見表1。

3.2  開鐵口機(jī)

開鐵口機(jī)采用德國(guó)TMT全液壓開口機(jī)，與泥炮同側(cè)布置。開口機(jī)上設(shè)置傳感器，液壓系統(tǒng)中設(shè)有壓力檢測(cè)儀表，可通過遙控及手動(dòng)實(shí)現(xiàn)各動(dòng)作的單獨(dú)操作，并具有檢測(cè)和記錄開口進(jìn)程的功能。大臂回轉(zhuǎn)編碼器選用進(jìn)口多圈編碼器。

每?jī)膳_(tái)開口機(jī)設(shè)置1套霧化柜。霧化柜包括鉆頭冷卻水霧化及鑿巖機(jī)油霧潤(rùn)滑功能。開鐵口機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表2。

3.3  液壓移蓋機(jī)

采用落地旋轉(zhuǎn)式液壓移蓋機(jī)，安裝在泥炮對(duì)側(cè)出鐵場(chǎng)平臺(tái)上。該設(shè)備為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，具有起升、平移、旋轉(zhuǎn)功能?？赏ㄟ^遙控及手動(dòng)實(shí)現(xiàn)各動(dòng)作的單獨(dú)操作。主要有以下特點(diǎn)：

（1）安裝位置遠(yuǎn)離鐵口及主溝，避免了鐵水熱輻射和渣鐵噴濺，有效的提高了設(shè)備使用壽命。

（2）動(dòng)作靈活，可根據(jù)使用要求，選擇相關(guān)動(dòng)作，滿足爐前檢修維護(hù)要求。

（3）便于主溝蓋更換，可將主溝蓋移至風(fēng)口平臺(tái)外的出鐵場(chǎng)主跨吊車作業(yè)區(qū)內(nèi)。

落地旋轉(zhuǎn)式液壓移蓋機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：

最大提升重量：22t；提升高度：600mm；平移距離：3600mm；旋轉(zhuǎn)角度：110°。

3.4  鐵水?dāng)[動(dòng)溜槽

鐵水?dāng)[動(dòng)溜槽采用連桿托架式，由槽體、連桿、驅(qū)動(dòng)裝置組成，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，托架耳軸采用自潤(rùn)滑銅套，無需潤(rùn)滑油脂潤(rùn)滑，維護(hù)量少。為確保在特殊情況下擺動(dòng)溜槽可正常工作，驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)為電動(dòng)、氣動(dòng)及手動(dòng)三種操作。操作方式為現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作。配置有兩路獨(dú)立電源供電，并可自動(dòng)切換。鐵水?dāng)[動(dòng)溜槽主要技術(shù)參數(shù)：

槽體長(zhǎng)：6000mm；最大傾角：18°；正常工作傾角：10°。

4  風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

4.1  采用大型汽運(yùn)鐵水罐車的鐵水運(yùn)輸方式

在鐵鋼界面設(shè)計(jì)中經(jīng)過對(duì)鐵鋼界面物質(zhì)流、能量流和信息流的協(xié)同優(yōu)化問題進(jìn)行分析及專家的多次論證，最終確定采用大型汽運(yùn)鐵水罐車的鐵水運(yùn)輸方式。該技術(shù)的使用極大的減小了高爐煉鐵工藝噸鐵占地面積；縮短了鐵水運(yùn)輸距離，大大降低了鐵水溫降，在降低鐵水運(yùn)輸成本的同時(shí)顯著提高了節(jié)能降耗效益。

為滿足汽運(yùn)鐵水罐車的安全、穩(wěn)定運(yùn)行要求，出鐵場(chǎng)在設(shè)計(jì)中綜合考慮了罐車空罐對(duì)罐、重罐引出、極端事故應(yīng)急處理、鐵水稱重計(jì)量以及罐車運(yùn)輸調(diào)度等因素。在每個(gè)罐位上方設(shè)置了鐵水液面監(jiān)測(cè)裝置；在罐車上設(shè)置了稱重裝置。同時(shí)將稱重信號(hào)及鐵水液位信號(hào)引至爐前及主控室，指導(dǎo)爐前操作人員進(jìn)行倒罐作業(yè)。設(shè)計(jì)中還將罐車信息、鐵水罐信息與鐵水罐調(diào)度信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)每臺(tái)罐車、每個(gè)鐵水罐的實(shí)時(shí)在線管理。

4.2  出鐵場(chǎng)采用平坦化設(shè)計(jì)

出鐵場(chǎng)平坦化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為出鐵場(chǎng)平臺(tái)設(shè)計(jì)的最優(yōu)選擇，在設(shè)計(jì)中將渣鐵溝及擺動(dòng)溜槽全部布置在出鐵場(chǎng)平臺(tái)下，渣鐵溝及擺動(dòng)溜槽上方采用平蓋板覆蓋，使整個(gè)出鐵場(chǎng)平臺(tái)形成一個(gè)大平面。這樣不但極大方便了爐前操作，便于爐前設(shè)備的檢修更換，有利于耐火材料的運(yùn)輸，還為出鐵場(chǎng)的渣鐵溝通風(fēng)除塵提供了條件，爐前環(huán)境得到了改善。

在土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用了單層無填沙平坦化設(shè)計(jì)，降低了平臺(tái)自身荷載。不但加快了建設(shè)時(shí)間，還節(jié)省了平臺(tái)模板及梁的鋼筋混凝土用量，降低了工程投資。

4.3  采用自然風(fēng)冷主溝

高爐出鐵主溝采用自然風(fēng)冷主溝。主溝總長(zhǎng)22m，主溝坡度1.5%。主要結(jié)構(gòu)包括主溝鋼槽、鋼槽內(nèi)設(shè)置有隔熱板、預(yù)制塊、底部耐火磚及底部永久層澆注料、工作層耐火澆注料。主溝鋼槽安裝在底部的支撐鋼梁。主溝鋼槽外部與底部支撐鋼梁及側(cè)部結(jié)構(gòu)擋墻間的空隙形成通風(fēng)通道。通過外界自然對(duì)流空氣對(duì)主溝鋼槽的自然均勻冷卻降低了主溝鋼槽溫度，使得主溝鋼槽達(dá)到長(zhǎng)久使用不變形。同時(shí)，主溝鋼槽內(nèi)永久層各預(yù)制塊間預(yù)留的膨脹縫、可有效吸收主溝冷熱交替產(chǎn)生的熱震，避免熱應(yīng)力、熱震對(duì)主溝耐材引起的機(jī)械性破壞，提高了主溝耐材的使用壽命。

為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主溝內(nèi)襯耐材侵蝕消耗情況，在主溝兩側(cè)設(shè)置有主溝溫度在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以有效監(jiān)測(cè)主溝耐材侵蝕情況，提高了主溝安全性。

4.4  出鐵場(chǎng)通風(fēng)除塵系統(tǒng)

為改善爐前作環(huán)境，減少周圍環(huán)境污染，出鐵場(chǎng)設(shè)有通風(fēng)除塵設(shè)施。高爐生產(chǎn)時(shí)，出鐵場(chǎng)的煙塵主要來源于鐵口、撇渣器、渣鐵溝和擺動(dòng)溜槽等處，在鐵口處，在不影響風(fēng)口爐前設(shè)備維修和開鐵口機(jī)設(shè)備運(yùn)行的情況下，通過設(shè)置雙側(cè)吸及頂吸吸風(fēng)口。同時(shí)在風(fēng)口平臺(tái)邊沿通過設(shè)置風(fēng)擋，使風(fēng)口平臺(tái)下鐵口區(qū)域形成相對(duì)密閉空間，避免煙塵外溢，加強(qiáng)了鐵口處除塵效果。在渣鐵溝及擺動(dòng)溜槽處采用鑄鋼平蓋板封閉，吸風(fēng)口設(shè)置在渣鐵溝及擺動(dòng)溜槽側(cè)壁，以保證出鐵場(chǎng)地坪的美觀和平坦，便于檢修機(jī)械通行。鑄鋼平蓋板為嵌入式迷宮密封蓋板，蓋板內(nèi)側(cè)澆注隔熱澆注料，可有效避免渣鐵溝煙氣外溢。

兩個(gè)出鐵場(chǎng)各設(shè)置一套除塵器，負(fù)責(zé)收集鐵口、撇渣器、擺動(dòng)流嘴、支鐵溝、渣溝等處出鐵時(shí)產(chǎn)生的煙塵，為適應(yīng)系統(tǒng)風(fēng)量變化，除塵風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速。除塵灰由卸灰閥、刮板機(jī)、斗提機(jī)收集至集中灰倉(cāng)，灰倉(cāng)的下部設(shè)置吸排罐車接口，除塵灰由吸排罐車定期運(yùn)出。

出鐵場(chǎng)通風(fēng)除塵系統(tǒng)通過設(shè)置除塵罩進(jìn)行密閉及各除塵點(diǎn)處除塵風(fēng)量的合理分配，達(dá)到了國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.5  出鐵場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)施

為了盡量減少爐前操作人員的操作難度，增加設(shè)備運(yùn)行得穩(wěn)定性、安全性，出鐵場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)施主要有：

（1）爐前設(shè)備的自動(dòng)化控制。通過設(shè)置集中液壓站及爐前PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)爐前設(shè)備的遙控控制及自動(dòng)化操作，并在操作室配置手動(dòng)操作臺(tái)，確保爐前設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）渣鐵自動(dòng)連續(xù)測(cè)溫系統(tǒng)。渣鐵溫度是高爐操作的一個(gè)重要參數(shù)，在鐵口處設(shè)置紅外測(cè)溫裝置，可遠(yuǎn)距離間接測(cè)溫，抗煙塵干擾能力強(qiáng)?？蓪?shí)時(shí)在線測(cè)量一次出鐵過程的溫度，得到整個(gè)出鐵過程的溫度曲線。通過所獲得的出鐵過程溫度曲線，可準(zhǔn)確判斷爐溫的變化趨勢(shì)，從而采取相應(yīng)的控制措施來維持高爐穩(wěn)定的運(yùn)行。

（3）鐵水計(jì)量自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。通過在每個(gè)出鐵罐位處設(shè)置汽車衡鐵水稱重及在鐵水罐正上方設(shè)置雷達(dá)液位計(jì)，可準(zhǔn)確計(jì)量每罐鐵水的裝入量。稱重信號(hào)及鐵水液位信號(hào)引至爐前及主控室，并與鐵水罐調(diào)度信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，達(dá)到了對(duì)每臺(tái)罐車、每個(gè)鐵水罐的實(shí)時(shí)在線管理。達(dá)到了對(duì)每臺(tái)罐車、每個(gè)鐵水罐的實(shí)時(shí)在線管理。

（4）主溝溫度實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。通過在主溝設(shè)置測(cè)溫?zé)犭娕?，可?shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)主溝耐材侵蝕消耗情況，為主溝安全生產(chǎn)提供了有力保障。

（5）取樣及風(fēng)動(dòng)送樣系統(tǒng)。為快速及時(shí)分析高爐渣鐵成分，在出鐵場(chǎng)設(shè)置了自動(dòng)取樣器及風(fēng)動(dòng)送樣裝置，自動(dòng)取樣器可快速制取渣鐵試樣，無需再次加工。風(fēng)動(dòng)送樣裝置采用壓縮空氣將渣鐵試樣快速送至冶煉分析中心，完成對(duì)渣鐵化學(xué)成分的分析。

5  結(jié)語

山鋼日照公司煉鐵廠5100m³高爐風(fēng)口平臺(tái)及出鐵場(chǎng)設(shè)計(jì)，結(jié)合山鋼集團(tuán)大高爐實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，吸取了國(guó)內(nèi)外高爐出鐵場(chǎng)設(shè)計(jì)的先進(jìn)技術(shù)特點(diǎn)，整個(gè)出鐵場(chǎng)占地面積小，平臺(tái)面平坦、美觀，達(dá)到了機(jī)械化、自動(dòng)化、清潔化設(shè)計(jì)要求，為爐前操作維護(hù)、高爐的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、長(zhǎng)壽提供了可靠的保證。