孟淑敏，王曉峰，王　冰

（山東省冶金設(shè)計(jì)院股份有限公司，山東濟(jì)南250101）

萊鋼3 200 m3高爐出鐵場(chǎng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

孟淑敏，王曉峰，王冰

（山東省冶金設(shè)計(jì)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(chǎng)設(shè)計(jì)的工藝布置、平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式、主要設(shè)備選型、出鐵場(chǎng)除塵及自動(dòng)化系統(tǒng)等特點(diǎn)。

高爐；出鐵場(chǎng)；設(shè)計(jì)；特點(diǎn)

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(wàn)t。萊鋼3 200 m3高爐設(shè)計(jì)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(chǎng)，每個(gè)出鐵場(chǎng)設(shè)兩個(gè)鐵口，鐵口夾角78°，不設(shè)渣口。本文對(duì)萊鋼3 200 m3高爐出鐵場(chǎng)的總體設(shè)計(jì)、工藝布置、特點(diǎn)及主要設(shè)備進(jìn)行闡述分析。

1　出鐵場(chǎng)的總體設(shè)計(jì)及工藝布置特點(diǎn)

萊鋼3 200 m3高爐出鐵場(chǎng)采用雙矩形出鐵場(chǎng)布置，出鐵場(chǎng)南北對(duì)稱(chēng)，總面積約6 688 m2。每個(gè)出鐵場(chǎng)設(shè)兩個(gè)鐵口，鐵口夾角78°，每個(gè)鐵口有獨(dú)立的泥炮、開(kāi)口機(jī)、移蓋機(jī)和擺動(dòng)溜槽等設(shè)備，泥炮和開(kāi)口機(jī)均布置在風(fēng)口平臺(tái)之下，同側(cè)布置。每個(gè)出鐵場(chǎng)設(shè)一套爐前液壓閥站，每個(gè)液壓閥站供本出鐵場(chǎng)兩個(gè)鐵口的泥炮、開(kāi)口機(jī)、移蓋機(jī)等設(shè)備使用。

每個(gè)出鐵場(chǎng)下設(shè)置四條鐵水罐車(chē)停放線(xiàn)，采用140 t鐵水罐運(yùn)輸及接受鐵水，出鐵時(shí)每個(gè)鐵口設(shè)置兩臺(tái)電動(dòng)牽引平板車(chē)，牽引對(duì)罐，共設(shè)8臺(tái)。北出鐵場(chǎng)向東延伸出一停車(chē)平臺(tái)，停車(chē)平臺(tái)由高架路與廠(chǎng)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(guò)汽車(chē)運(yùn)至出鐵場(chǎng)平臺(tái)。高爐電梯在出鐵場(chǎng)東側(cè)設(shè)置一個(gè)?？奎c(diǎn)，方便人員的檢修。在高爐西側(cè)出鐵場(chǎng)平臺(tái)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(chǎng)平臺(tái)下設(shè)置爐前液壓站，出鐵場(chǎng)西側(cè)平臺(tái)下設(shè)散料倉(cāng)庫(kù)等設(shè)施，高爐西側(cè)出鐵場(chǎng)上還設(shè)一個(gè)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(chǎng)采用無(wú)填沙層、全平坦化、剛化混凝土結(jié)構(gòu)式平臺(tái)，在出鐵場(chǎng)操作平臺(tái)面上澆注一層耐熱混凝土，車(chē)輛可以在出鐵場(chǎng)內(nèi)行駛，運(yùn)輸物料到達(dá)指定地點(diǎn)。渣、鐵溝及鐵水?dāng)[動(dòng)溜槽布置在出鐵場(chǎng)平臺(tái)下。渣、鐵溝及鐵水?dāng)[動(dòng)溜槽蓋板與出鐵場(chǎng)平臺(tái)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(shí)，適當(dāng)加厚主溝工作內(nèi)襯，使其工作層厚度≥350 mm，同時(shí)適當(dāng)增加主溝鐵水流通道截面積和增加主溝長(zhǎng)度以強(qiáng)化渣鐵分離。為了及時(shí)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(jì)。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(chǎng)設(shè)多種監(jiān)控設(shè)施，監(jiān)控信息包括:鐵水稱(chēng)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(gè)出鐵場(chǎng)廠(chǎng)房主跨均為33.0 m，各設(shè)置一臺(tái)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(yùn)。

2　出鐵場(chǎng)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(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，出鐵場(chǎng)設(shè)備選型及參數(shù)如下：

2.1泥炮

采用中鋼西重開(kāi)發(fā)的液壓泥炮4臺(tái)，泥炮設(shè)有專(zhuān)門(mén)的壓炮機(jī)構(gòu)和鎖炮機(jī)構(gòu)，炮嘴的壓緊動(dòng)作依靠旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)完成，其機(jī)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠。當(dāng)泥炮接近鐵口時(shí)，炮嘴減速即炮口接近鐵口100～150 mm時(shí)，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(cè)并實(shí)時(shí)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(wú)線(xiàn)遙控操作。泥炮主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1　泥炮主要技術(shù)參數(shù)

2.2開(kāi)口機(jī)

采用“TMT”開(kāi)發(fā)的全液壓強(qiáng)力開(kāi)口機(jī)4臺(tái)。所選開(kāi)口機(jī)具有順序控制功能，并具有檢測(cè)和記錄開(kāi)口進(jìn)程、扭矩值等參數(shù)的功能，開(kāi)口機(jī)可以在爐前集中控制室操作及無(wú)線(xiàn)遙控操作，開(kāi)口機(jī)為落地式以縮小開(kāi)口機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)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(tái)加寬，并使?fàn)t前設(shè)備布置較為緊湊，也有利于開(kāi)口機(jī)液壓管路系統(tǒng)的檢查和維護(hù)。開(kāi)口機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2　開(kāi)口機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2.3爐前液壓站

出鐵場(chǎng)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(chǎng)下，液壓站內(nèi)設(shè)置泥炮、開(kāi)口機(jī)及移蓋液壓泵站，泵站對(duì)應(yīng)四個(gè)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(chǎng)上設(shè)置兩個(gè)爐前閥站，各自分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)鐵口的泥炮、開(kāi)口機(jī)等設(shè)備使用。

2.4擺動(dòng)溜槽及驅(qū)動(dòng)裝置

通過(guò)擺動(dòng)溜槽左右傾動(dòng)，使鐵水流入停放在兩條鐵路上的鐵水罐中（見(jiàn)表3）。設(shè)備由槽體（含內(nèi)襯）、連桿、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)裝置、控制箱等組成，擺動(dòng)溜槽為氣動(dòng)、電動(dòng)雙動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，氣動(dòng)和電動(dòng)互為備用，事故手動(dòng)操作。驅(qū)動(dòng)裝置放置出鐵場(chǎng)平臺(tái)上。

表3　擺動(dòng)流嘴主要技術(shù)參數(shù)

2.5出鐵場(chǎng)主跨橋式起重機(jī)

出鐵場(chǎng)主跨橋式起重機(jī)主要用于出鐵場(chǎng)設(shè)備的維護(hù)更換（見(jiàn)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(chǎng)垃圾的搬運(yùn)。

表4　出鐵場(chǎng)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(jiàn)表5）。

表5　主溝解體機(jī)主要規(guī)格性能

2.7叉車(chē)

叉車(chē)用于搬運(yùn)風(fēng)口平臺(tái)出鐵場(chǎng)備品備件、工器具及檢修用材料，具有叉、鏟功能（見(jiàn)表6）。

表6　叉車(chē)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(tái)梁底。高爐某鐵口需要出鐵時(shí)，移蓋機(jī)將放置于主溝鐵口前的可移動(dòng)式主溝蓋移出，鐵口打開(kāi)，待開(kāi)口機(jī)恢復(fù)原位，移蓋機(jī)再將移動(dòng)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(dòng)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(jiàn)表7。

表7　移蓋機(jī)其主要規(guī)格性能

2.9殘鐵開(kāi)口機(jī)

殘鐵開(kāi)口機(jī)用于開(kāi)主溝殘鐵口，放出主溝內(nèi)殘鐵，以便主溝維護(hù)。兩個(gè)出鐵場(chǎng)配置一臺(tái)殘鐵開(kāi)口機(jī)（見(jiàn)表8），每條主溝均設(shè)置殘鐵開(kāi)口機(jī)機(jī)位。該設(shè)備為移動(dòng)設(shè)備，使用時(shí)由橋式起重機(jī)將其調(diào)運(yùn)至工作場(chǎng)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(zhǎng)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(chǎng)組裝。主溝鋼殼溝沿與溝底平行，工作層坡度通過(guò)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(chǎng)進(jìn)行。鋼殼外測(cè)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(mǎn)足快速修補(bǔ)主溝內(nèi)襯工作層的需要（見(jiàn)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(chǎng)操作時(shí)的通風(fēng)降溫，見(jiàn)表10。

表10　軸流式通風(fēng)機(jī)主要規(guī)格性能

3　出鐵場(chǎng)除塵

高爐在出鐵時(shí)在出鐵口、撇渣器及鐵水罐等處會(huì)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(yáng)塵，采用長(zhǎng)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(chē)定期運(yùn)至原料場(chǎng)。

4　出鐵場(chǎng)監(jiān)測(cè)及自動(dòng)化控制系統(tǒng)

（1）主溝內(nèi)襯溫度檢測(cè)

在每條主溝設(shè)置三組溫度檢測(cè)點(diǎn)，共15點(diǎn)，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(cè)溫儀對(duì)4個(gè)鐵口的鐵水進(jìn)行連續(xù)的溫度檢測(cè)，檢測(cè)值分別在現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字測(cè)溫儀和主控室操作員站畫(huà)面上顯示。

（3）鐵水稱(chēng)量

設(shè)置8套電子無(wú)基坑不斷軌軌道對(duì)混鐵車(chē)鐵水重量進(jìn)行計(jì)量，各混鐵車(chē)鐵水重量分別在現(xiàn)場(chǎng)控制盤(pán)和主控室操作員站畫(huà)面上顯示。

（4）出鐵場(chǎng)專(zhuān)家系統(tǒng)

出鐵場(chǎng)專(zhuān)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(jì)算處理，貯鐵渣量計(jì)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(duì)生產(chǎn)過(guò)程很難觀(guān)察的部位進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)為減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、減少工廠(chǎng)定員、提高生產(chǎn)效率，在高爐4個(gè)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(lái)，隨著高爐的大型化和強(qiáng)化冶煉，對(duì)主操作平臺(tái)的風(fēng)口平臺(tái)和出鐵場(chǎng)的要求越來(lái)越高。出鐵場(chǎng)不僅在功能上滿(mǎn)足大量渣、鐵從爐內(nèi)放出并及時(shí)運(yùn)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(dòng)強(qiáng)度，為提高生產(chǎn)效率創(chuàng)造條件。

通過(guò)對(duì)萊鋼3 200 m3高爐出鐵場(chǎng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)的闡述分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）高爐出鐵場(chǎng)趨近平坦化，方便物料運(yùn)輸。從萊鋼3 200 m3高爐出鐵場(chǎng)的使用情況看，高爐的運(yùn)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(guò)爐前吊直接吊運(yùn)。此外，高爐設(shè)有從主干路至出鐵場(chǎng)平臺(tái)的高架路，運(yùn)輸汽車(chē)可直接到達(dá)出鐵場(chǎng)。

（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(wú)水炮泥的使用，對(duì)爐前設(shè)備必然提出了更高的要求。全液壓開(kāi)鐵口機(jī)能一次鉆開(kāi)鐵口，防止在開(kāi)鐵口過(guò)程中通道壁上產(chǎn)生大量裂紋，對(duì)于鐵口的維護(hù)也大有益處，為準(zhǔn)點(diǎn)出鐵提高了保證。高爐爐前泥炮、開(kāi)鐵口機(jī)、移蓋機(jī)可實(shí)現(xiàn)遙控操作、HMI操作、主控臺(tái)操作；泥炮、移蓋機(jī)可實(shí)現(xiàn)機(jī)旁操作。橋式起重機(jī)、主溝解體機(jī)、叉車(chē)、移蓋機(jī)、殘鐵開(kāi)口機(jī)等機(jī)械設(shè)施大大提高了出鐵場(chǎng)的機(jī)械化水平，顯著地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和改善了勞動(dòng)條件。

（3）出鐵場(chǎng)自動(dòng)化水平較完善，通過(guò)對(duì)主溝溫度的監(jiān)測(cè)，生產(chǎn)操作工人根據(jù)出鐵量及監(jiān)測(cè)溫度及時(shí)了解主溝爐襯使用情況，更加準(zhǔn)確判斷主溝修補(bǔ)時(shí)機(jī)，使耐火材料消耗量減少了，節(jié)約了人力物力。出鐵過(guò)程的全監(jiān)控使操作人員有很強(qiáng)的靈活、機(jī)動(dòng)性，并且能夠方便、有效地監(jiān)視各設(shè)備和出鐵過(guò)程。

（4）出鐵場(chǎng)除塵效果好，達(dá)到了較高的環(huán)保要求，改善了出鐵場(chǎng)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(yáng)塵，完善的出鐵場(chǎng)除塵系統(tǒng)，從而使出鐵場(chǎng)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(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)已達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，出鐵場(chǎng)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(jì)及管理工作.