孟淑敏，王曉峰，王　冰

（山東省冶金設(shè)計院股份有限公司，山東濟(jì)南250101）

萊鋼3 200 m3高爐出鐵場設(shè)計特點

孟淑敏，王曉峰，王冰

（山東省冶金設(shè)計院股份有限公司，山東濟(jì)南250101）

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

高爐；出鐵場；設(shè)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(shè)計利用系數(shù)為2.5 t/m3·d，入爐風(fēng)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(shè)兩個鐵口，鐵口夾角78°，不設(shè)渣口。本文對萊鋼3 200 m3高爐出鐵場的總體設(shè)計、工藝布置、特點及主要設(shè)備進(jìn)行闡述分析。

1　出鐵場的總體設(shè)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(shè)兩個鐵口，鐵口夾角78°，每個鐵口有獨立的泥炮、開口機(jī)、移蓋機(jī)和擺動溜槽等設(shè)備，泥炮和開口機(jī)均布置在風(fēng)口平臺之下，同側(cè)布置。每個出鐵場設(shè)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(jī)、移蓋機(jī)等設(shè)備使用。

每個出鐵場下設(shè)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(shè)置兩臺電動牽引平板車，牽引對罐，共設(shè)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(fēng)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(shè)置一個?？奎c，方便人員的檢修。在高爐西側(cè)出鐵場平臺設(shè)置爐前值班室、大溝班休息室、工具室、配管室及洗手間等設(shè)施，南側(cè)出鐵場平臺下設(shè)置爐前液壓站，出鐵場西側(cè)平臺下設(shè)散料倉庫等設(shè)施，高爐西側(cè)出鐵場上還設(shè)一個7.5 m×7.5 m爐頂設(shè)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(gòu)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(dá)指定地點。渣、鐵溝及鐵水?dāng)[動溜槽布置在出鐵場平臺下。渣、鐵溝及鐵水?dāng)[動溜槽蓋板與出鐵場平臺高度一致，便于檢修、維護(hù)、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(dāng)加厚主溝工作內(nèi)襯，使其工作層厚度≥350 mm，同時適當(dāng)增加主溝鐵水流通道截面積和增加主溝長度以強(qiáng)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(gòu)，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(gòu)焊接件，內(nèi)側(cè)澆注隔熱澆注料。

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

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

2　出鐵場主要設(shè)備

萊鋼3 200 m3高爐生產(chǎn)工藝技術(shù)與裝備水平處于當(dāng)前國內(nèi)先進(jìn)水平，出鐵場設(shè)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(shè)有專門的壓炮機(jī)構(gòu)和鎖炮機(jī)構(gòu)，炮嘴的壓緊動作依靠旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來完成，其機(jī)構(gòu)應(yīng)簡單，動作可靠。當(dāng)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(jìn)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(shù)參數(shù)見表1。

表1　泥炮主要技術(shù)參數(shù)

2.2開口機(jī)

采用“TMT”開發(fā)的全液壓強(qiáng)力開口機(jī)4臺。所選開口機(jī)具有順序控制功能，并具有檢測和記錄開口進(jìn)程、扭矩值等參數(shù)的功能，開口機(jī)可以在爐前集中控制室操作及無線遙控操作，開口機(jī)為落地式以縮小開口機(jī)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(fēng)口平臺加寬，并使?fàn)t前設(shè)備布置較為緊湊，也有利于開口機(jī)液壓管路系統(tǒng)的檢查和維護(hù)。開口機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表2。

表2　開口機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2.3爐前液壓站

出鐵場爐前液壓設(shè)備共用一液壓站，此液壓站設(shè)置于東側(cè)出鐵場下，液壓站內(nèi)設(shè)置泥炮、開口機(jī)及移蓋液壓泵站，泵站對應(yīng)四個鐵口的爐前設(shè)備并考慮足夠的備用能力以保證安全生產(chǎn)。出鐵場上設(shè)置兩個爐前閥站，各自分別對應(yīng)兩個鐵口的泥炮、開口機(jī)等設(shè)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(shè)備由槽體（含內(nèi)襯）、連桿、電機(jī)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(shù)參數(shù)

2.5出鐵場主跨橋式起重機(jī)

出鐵場主跨橋式起重機(jī)主要用于出鐵場設(shè)備的維護(hù)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(shè)備以及出鐵場垃圾的搬運。

表4　出鐵場主跨橋式起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2.6主溝解體機(jī)

主溝解體機(jī)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(jī)主要規(guī)格性能

2.7叉車

叉車用于搬運風(fēng)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(jī)

移蓋機(jī)采用懸掛式，安裝在風(fēng)口平臺梁底。高爐某鐵口需要出鐵時，移蓋機(jī)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(jī)恢復(fù)原位，移蓋機(jī)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(jī)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(jī)主要規(guī)格性能見表7。

表7　移蓋機(jī)其主要規(guī)格性能

2.9殘鐵開口機(jī)

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

2.10貯鐵式固定主溝

主溝為鋼結(jié)構(gòu)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(jìn)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(gòu)。

2.12主溝澆注料快速攪拌機(jī)

主溝澆注料快速攪拌機(jī)用于拌制主溝澆注料，以滿足快速修補(bǔ)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(jī)主要規(guī)格性能

2.13軸流式通風(fēng)機(jī)

軸流式通風(fēng)機(jī)用于出鐵場操作時的通風(fēng)降溫，見表10。

表10　軸流式通風(fēng)機(jī)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(fēng)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(shè)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(jìn)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(shè)置8套電子無基坑不斷軌軌道對混鐵車鐵水重量進(jìn)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(jìn)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(jìn)行監(jiān)控，同時為減少操作人員的勞動強(qiáng)度、減少工廠定員、提高生產(chǎn)效率，在高爐4個出鐵口均設(shè)置工業(yè)電視攝像機(jī)，監(jiān)視器設(shè)在高爐主控室。

5　結(jié)論

近年來，隨著高爐的大型化和強(qiáng)化冶煉，對主操作平臺的風(fēng)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(qiáng)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(shè)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(shè)備及清理的高爐渣，通過爐前吊直接吊運。此外，高爐設(shè)有從主干路至出鐵場平臺的高架路，運輸汽車可直接到達(dá)出鐵場。

（2）爐前設(shè)備性能改善，操作性好。高爐強(qiáng)化冶煉，爐頂壓力的提高以及無水炮泥的使用，對爐前設(shè)備必然提出了更高的要求。全液壓開鐵口機(jī)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(hù)也大有益處，為準(zhǔn)點出鐵提高了保證。高爐爐前泥炮、開鐵口機(jī)、移蓋機(jī)可實現(xiàn)遙控操作、HMI操作、主控臺操作；泥炮、移蓋機(jī)可實現(xiàn)機(jī)旁操作。橋式起重機(jī)、主溝解體機(jī)、叉車、移蓋機(jī)、殘鐵開口機(jī)等機(jī)械設(shè)施大大提高了出鐵場的機(jī)械化水平，顯著地降低了勞動強(qiáng)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(zhǔn)確判斷主溝修補(bǔ)時機(jī)，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(qiáng)的靈活、機(jī)動性，并且能夠方便、有效地監(jiān)視各設(shè)備和出鐵過程。

（4）出鐵場除塵效果好，達(dá)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(biāo)已達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)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(shè)計及管理工作.