李棟 段小朋 楊立江

（中鋼集團西安重機有限公司 陜西西安 710201）

1 前言

馬鋼1＃高爐于1994年4月建成投產，2007年2月停爐大修，第一代爐齡共計12年零10個月；第二代爐役自2007年6月投產，至今已有10多年。鑒于1＃高爐生產已進入爐役后期，在諸多方面存在局限和不足，急需進行升級改造。在此次改造中爐頂主框架不動，因此對無料鐘爐頂設備整體結構方面提出了更高的要求。同時還在設備的長壽化及對環(huán)境的綠色環(huán)保方面進行了充分的考慮。具體改進的爐頂裝料設備有受料罐、上料閘、稱量料罐及24M機械探尺等。

2 馬鋼1＃高爐改造前問題

馬鋼1＃高爐改造前后爐頂設備結構形式完全一樣，其具體組成如下：頭輪罩、受料罐、上料閘、稱量罐（含上密封閥）、下部閥箱、波紋管、過渡短管、水冷傳動齒輪箱、爐頂法蘭、布料溜槽、布料溜槽更換裝置、爐料機械探尺等組成。在此次爐頂設備改造前與用戶進行了深入的交流，反饋后將高爐改造前爐頂設備運行中出現的問題歸納如下：①原受料罐為旋轉受料罐，其需要經常對驅動部分進行保養(yǎng)維護且故障率高；②原上料閘下部為敞開式，導致下料時粉塵灰塵大，達不到環(huán)保要求；③稱量罐上部均壓口周圍殼體容易出現鋼板變薄現象；④由于本次爐頂設備改造時主體框架不變，要求爐料機械探尺滿足現場安裝要求及與原有設備保證互換性。

3 典型問題的分析及改進

根據以上列舉的問題以及結合中鋼西重近三十多年的生產實踐經驗［2］，對典型故障問題進行分析，提出相應的設計改進，并已實施，達到良好的使用效果。

圖1 改造前總圖

圖2 改造后總圖

3.1 受料罐的優(yōu)化設計

馬鋼1＃高爐改造前受料罐是采用的旋轉受料罐，旋轉受料罐安裝在整個爐頂最上部（主皮帶機頭輪下），它用作承接高爐上料主皮帶機送來的爐料并通過旋轉料罐來實現爐料在罐內的均勻分布及避免爐料的偏析。由于現在爐料槽下的篩分技術的不斷提高，使爐料對上料系統的要求降低，不再需要采用旋轉受料罐這種結構。因此在本次改造中受料罐由旋轉式結構改為固定式結構。

圖3 原受料罐形式

圖4 改造后的料罐形式

圖3為原受料罐形式，它的旋轉運動由兩臺電機通過小減速機來驅動一個大直徑的回轉軸承（受料罐與回轉軸承把合在一起）來實現。圖4為改進后的料罐形式，這種結構受料罐通過中間支架直接安裝到環(huán)梁上，改進后的料罐形式有如下優(yōu)點：①取消了料罐的驅動機構，在結構上及后期的維護方面得到了優(yōu)化；②改懸臂式插入件為支腿式插入件，并通過降低插入件接料盤高度及加大接料盤直徑來實現爐料落入料罐錐段。這樣就可以實現通過加厚錐體部位耐磨板的厚度從而延長受料罐的檢修時間的目的。經過用戶開爐使用一個檢修周期后檢查的情況來看，達到了當初設計的構想并經過了實踐的考驗，取得了用戶的一致好評。

3.2 上料閘的環(huán)?；O計

上料閘安裝在受料罐下部，它由閘門組件、密封箱體及驅動裝置等組成［1］。主動側有一個液壓缸，另一側無驅動油缸為自由支點，液壓缸通過連桿機構將動作傳到對開式閘門上來實現上料閘的開閉動作，進而實現受料罐中爐料的下料與儲料目的。

圖5 開放式上料閘

圖6 封閉式上料閘

圖5為馬鋼1＃高爐原上料閘形式，該種上料閘外部沒有任何保護措施，在爐頂設備下料過程中粉塵全部擴散到大氣中。這樣既對環(huán)境構成了污染，也沒有對粉塵進行回收以便二次利用。為順應國家對環(huán)境保護的政策以及對資源的充分利用，本次高爐改造采用了圖6全封閉上料閘，該種上料閘外部有全封閉式的殼體保護，殼體下部還有粉塵回收的接口，在下料的過程中爐料粉塵進入整個爐頂除塵系統中以此來保證粉塵的不擴散及對它的二次回收再利用。殼體下部有一段橡膠軟連接可以抵消設備安裝時的高度誤差，此上料閘結構簡單、維護方便及使用壽命長。

3.3 稱量料罐的長壽化設計

稱量料罐安裝在上料閘下面，用來儲存、轉運和稱量爐料，并實現帶壓上料。馬鋼1＃高爐改造前發(fā)現上部球形殼體內部靠近料罐均壓口附近出現殼體由于氣流沖刷而出現殼體變薄的現象，在此次高爐改造中對這些部位作了相應的技術改進。

圖7 改進后的稱量罐上部球形殼體

圖7為改進后的稱量罐上部球形殼體，在原有球形殼體內部增加一層耐磨鋼板來實現對殼體的保護，該耐磨鋼板具有高耐磨性及良好的塑形變形能力。改進后的結構在生產使用中取得了良好的效果。

3.4 24M機械探尺的結構優(yōu)化

探尺安裝在高爐爐殼最上部，在高爐冶煉過程中用來隨時了解爐內料面料位高度，以便及時補充原料。通過了解料面位置情況，判斷爐況是否正常［4］。馬鋼1＃高爐改造由于爐頂主框架不動，則對爐頂設備提出了更高的要求，既要滿足爐頂設備的整體先進性，還要滿足設備的維修保養(yǎng)方便快捷，還要保證設備能在現場順利的安裝。為了滿足現場的安裝順利和使用維護方便，公司對機械探尺在結構上進行了優(yōu)化設計。

圖8 原探尺方案

在圖9新探尺方案中公司將探尺右端結構進行了優(yōu)化，將編碼器的安裝位置調整到了左端，通過對主令控制器從新選型計算后將編碼器與主令控制連在一起。改進后的新探尺方案得到了用戶的肯定和現場安裝的實際檢驗，取得了良好的使用效果。

圖9 新探尺方案

4 結束語

高爐無料鐘爐頂裝料設備是中鋼集團西安重機有限公司通過多年的積累自主研發(fā)的技術。經過近30年的不斷改進，公司爐頂設備在滿足用戶需求及現場維護方面得到了用戶的積極肯定。中鋼西重高爐無料鐘爐頂裝料設備技術一直處于國內領先水平，公司爐頂設備為國內鋼鐵公司穩(wěn)定的高爐生產創(chuàng)造了良好條件，并取得顯著的經濟效益與社會效益。對我國高爐煉鐵技術的可持續(xù)發(fā)展，有著十分重要的意義［3］。