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

關(guān)鍵詞  高爐  風(fēng)口平臺  出鐵場  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)口平臺及出鐵場是高爐爐前系統(tǒng)渣鐵處理的重要場所，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°，出鐵場為雙矩形出鐵場。鐵水運(yùn)輸采用汽運(yùn)鐵水罐車運(yùn)輸，出鐵場平臺下共設(shè)置8條獨(dú)立的鐵水運(yùn)輸?shù)缆?。在出鐵場設(shè)計(jì)中，依照機(jī)械化、自動化、清潔化的設(shè)計(jì)理念對出鐵場布置及爐前設(shè)備選型做了深入研究，實(shí)現(xiàn)了爐前作業(yè)場地平坦寬闊，爐前設(shè)備全自動化操作，縮短了渣鐵溝長度，減輕了爐前勞動強(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)口平臺及出鐵場工藝布置

2.1  風(fēng)口平臺

風(fēng)口平臺為近八邊形鋼結(jié)構(gòu)架空式連續(xù)平臺，平臺寬敞、平坦，并布置有由出鐵場上風(fēng)口平臺的坡道，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)中對鐵口上方風(fēng)口平臺采用水冷結(jié)構(gòu)梁加噴涂耐火材料隔熱，可有效解決高溫渣鐵對風(fēng)口平臺結(jié)構(gòu)梁的熱輻射，提高結(jié)構(gòu)的安全性。

2.2  出鐵場工藝布置

出鐵場采用雙矩形布置，東西兩出鐵場爐前設(shè)備及渣鐵溝對稱布置，每個(gè)出鐵場設(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)中將同一出鐵場兩鐵口的出鐵罐位呈90°布置，兩條渣溝對稱布置，由主溝至渣處理粒化塔。出鐵場布置如圖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)有一臺泥炮、開鐵口機(jī)、移蓋機(jī)、鐵水?dāng)[動溜槽設(shè)備。泥炮和開口機(jī)同側(cè)布置，移蓋機(jī)布置在泥炮對側(cè)，兩鐵口夾角之間。2個(gè)出鐵場主跨各設(shè)置有1臺40/16t橋式起重機(jī)，出鐵場北側(cè)副跨設(shè)置有1臺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、手動實(shí)現(xiàn)各動作的單獨(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)有壓力檢測儀表，可通過遙控及手動實(shí)現(xiàn)各動作的單獨(dú)操作，并具有檢測和記錄開口進(jìn)程的功能。大臂回轉(zhuǎn)編碼器選用進(jìn)口多圈編碼器。

每兩臺開口機(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)，安裝在泥炮對側(cè)出鐵場平臺上。該設(shè)備為國內(nèi)首創(chuàng)，具有起升、平移、旋轉(zhuǎn)功能?？赏ㄟ^遙控及手動實(shí)現(xiàn)各動作的單獨(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）動作靈活，可根據(jù)使用要求，選擇相關(guān)動作，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)口平臺外的出鐵場主跨吊車作業(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)[動溜槽

鐵水?dāng)[動溜槽采用連桿托架式，由槽體、連桿、驅(qū)動裝置組成，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，托架耳軸采用自潤滑銅套，無需潤滑油脂潤滑，維護(hù)量少。為確保在特殊情況下擺動溜槽可正常工作，驅(qū)動方式設(shè)計(jì)為電動、氣動及手動三種操作。操作方式為現(xiàn)場手動操作。配置有兩路獨(dú)立電源供電，并可自動切換。鐵水?dāng)[動溜槽主要技術(shù)參數(shù)：

槽體長：6000mm；最大傾角：18°；正常工作傾角：10°。

4  風(fēng)口平臺及出鐵場主要設(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，出鐵場在設(shè)計(jì)中綜合考慮了罐車空罐對罐、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)測裝置；在罐車上設(shè)置了稱重裝置。同時(shí)將稱重信號及鐵水液位信號引至爐前及主控室，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)了對每臺罐車、每個(gè)鐵水罐的實(shí)時(shí)在線管理。

4.2  出鐵場采用平坦化設(shè)計(jì)

出鐵場平坦化設(shè)計(jì)已經(jīng)成為出鐵場平臺設(shè)計(jì)的最優(yōu)選擇，在設(shè)計(jì)中將渣鐵溝及擺動溜槽全部布置在出鐵場平臺下，渣鐵溝及擺動溜槽上方采用平蓋板覆蓋，使整個(gè)出鐵場平臺形成一個(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)，降低了平臺自身荷載。不但加快了建設(shè)時(shí)間，還節(jié)省了平臺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。通過外界自然對流空氣對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)測系統(tǒng)，可以有效監(jiān)測主溝耐材侵蝕情況，提高了主溝安全性。

4.4  出鐵場通風(fēng)除塵系統(tǒng)

為改善爐前作環(huán)境，減少周圍環(huán)境污染，出鐵場設(shè)有通風(fēng)除塵設(shè)施。高爐生產(chǎn)時(shí)，出鐵場的煙塵主要來源于鐵口、撇渣器、渣鐵溝和擺動溜槽等處，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)口平臺邊沿通過設(shè)置風(fēng)擋，使風(fēng)口平臺下鐵口區(qū)域形成相對密閉空間，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)置在渣鐵溝及擺動溜槽側(cè)壁，以保證出鐵場地坪的美觀和平坦，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)出鐵場各設(shè)置一套除塵器，負(fù)責(zé)收集鐵口、撇渣器、擺動流嘴、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，灰倉的下部設(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)到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

4.5  出鐵場自動化設(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，出鐵場自動化設(shè)施主要有：

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

（2）渣鐵自動連續(xù)測溫系統(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)置紅外測溫裝置，可遠(yuǎn)距離間接測溫，抗煙塵干擾能力強(qiáng)?？蓪?shí)時(shí)在線測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，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)量自動化監(jiān)測。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。稱重信號及鐵水液位信號引至爐前及主控室，并與鐵水罐調(diào)度信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，達(dá)到了對每臺罐車、每個(gè)鐵水罐的實(shí)時(shí)在線管理。達(dá)到了對每臺罐車、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。通過在主溝設(shè)置測溫?zé)犭娕?，可?shí)時(shí)在線監(jiān)測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)動送樣系統(tǒng)。為快速及時(shí)分析高爐渣鐵成分，在出鐵場設(shè)置了自動取樣器及風(fēng)動送樣裝置，自動取樣器可快速制取渣鐵試樣，無需再次加工。風(fēng)動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)口平臺及出鐵場設(shè)計(jì)，結(jié)合山鋼集團(tuán)大高爐實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，吸取了國內(nèi)外高爐出鐵場設(shè)計(jì)的先進(jìn)技術(shù)特點(diǎn)，整個(gè)出鐵場占地面積小，平臺面平坦、美觀，達(dá)到了機(jī)械化、自動化、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)、長壽提供了可靠的保證。