莱钢3 200 m3高炉出铁场设计特点

孟淑敏，王晓峰，王　冰

（山东省冶金设计院股份有限公司，山东济南250101）

莱钢3 200 m3高炉出铁场设计特点

孟淑敏，王晓峰，王冰

（山东省冶金设计院股份有限公司，山东济南250101）

阐述了莱钢3 200 m3高炉出铁场设计的工艺布置、平台结构形式、主要设备选型、出铁场除尘及自动化系统等特点。

高炉；出铁场；设计；特点

莱钢现有3座750 m3、3座1 080 m3、2座1 880 m3，1座3 200 m3高炉，总容积12 450 m3，年产铁水约1 200万t。莱钢3 200 m3高炉设计利用系数为2.5 t/m3·d，入炉风量为7 000 m3/min，日产铁量为8 000 t，最高日产铁量9 600 t，双矩形出铁场，每个出铁场设两个铁口，铁口夹角78°，不设渣口。本文对莱钢3 200 m3高炉出铁场的总体设计、工艺布置、特点及主要设备进行阐述分析。

1　出铁场的总体设计及工艺布置特点

莱钢3 200 m3高炉出铁场采用双矩形出铁场布置，出铁场南北对称，总面积约6 688 m2。每个出铁场设两个铁口，铁口夹角78°，每个铁口有独立的泥炮、开口机、移盖机和摆动溜槽等设备，泥炮和开口机均布置在风口平台之下，同侧布置。每个出铁场设一套炉前液压阀站，每个液压阀站供本出铁场两个铁口的泥炮、开口机、移盖机等设备使用。

每个出铁场下设置四条铁水罐车停放线，采用140 t铁水罐运输及接受铁水，出铁时每个铁口设置两台电动牵引平板车，牵引对罐，共设8台。北出铁场向东延伸出一停车平台，停车平台由高架路与厂区主干路相连，并可直接通往高炉主控楼及热风炉，炉前所需物料可直接通过汽车运至出铁场平台。高炉电梯在出铁场东侧设置一个停靠点，方便人员的检修。在高炉西侧出铁场平台设置炉前值班室、大沟班休息室、工具室、配管室及洗手间等设施，南侧出铁场平台下设置炉前液压站，出铁场西侧平台下设散料仓库等设施，高炉西侧出铁场上还设一个7.5 m×7.5 m炉顶设备吊装孔，也可吊装炉前所需物料及工具。

出铁场采用无填沙层、全平坦化、刚化混凝土结构式平台，在出铁场操作平台面上浇注一层耐热混凝土，车辆可以在出铁场内行驶，运输物料到达指定地点。渣、铁沟及铁水摆动溜槽布置在出铁场平台下。渣、铁沟及铁水摆动溜槽盖板与出铁场平台高度一致，便于检修、维护、通行。

出铁主沟为采用浇注料内衬的固定式贮铁式主沟，在采用高质量沟料的同时，适当加厚主沟工作内衬，使其工作层厚度≥350 mm，同时适当增加主沟铁水流通道截面积和增加主沟长度以强化渣铁分离。为了及时了解主沟内衬温度的变化，掌握主沟内衬的破损情况，在主沟及撇渣器的砖衬侧壁及底部布置温度计。支铁沟、渣沟及残铁沟主要沟段由外至内分别为砌砖和工作衬。渣铁沟端部采用钢壳结构，钢壳内分别为砌砖和工作衬。支铁沟坡度≥5%，渣沟坡度≥7%。渣铁沟盖板为钢结构焊接件，内侧浇注隔热浇注料。

出铁场设多种监控设施，监控信息包括:铁水称重、铁口电视监控、炉前设备信息等。以上信息均进入主控室。

两个出铁场厂房主跨均为33.0 m，各设置一台跨度为31.2 m，起重量为35/10 t的桥式双钩起重机，用于检修炉前设备、炉前生产所需物料及工具的吊运。

2　出铁场主要设备

莱钢3 200 m3高炉生产工艺技术与装备水平处于当前国内先进水平，出铁场设备选型及参数如下：

2.1泥炮

采用中钢西重开发的液压泥炮4台，泥炮设有专门的压炮机构和锁炮机构，炮嘴的压紧动作依靠旋转机构来完成，其机构应简单，动作可靠。当泥炮接近铁口时，炮嘴减速即炮口接近铁口100～150 mm时，其行进速度立即降低，在炮嘴轻柔接触铁口后随即增压。

泥炮具有记录检测并实时显示和记录打泥压力、打泥量、打泥速度等参数的功能，避免人为因素的影响。泥炮可以在炉前集中控制室操作和无线遥控操作。泥炮主要技术参数见表1。

表1　泥炮主要技术参数

2.2开口机

采用“TMT”开发的全液压强力开口机4台。所选开口机具有顺序控制功能，并具有检测和记录开口进程、扭矩值等参数的功能，开口机可以在炉前集中控制室操作及无线遥控操作，开口机为落地式以缩小开口机旋转时的工作范围，与泥炮同侧布置，有利于主沟沟盖布置和风口平台加宽，并使炉前设备布置较为紧凑，也有利于开口机液压管路系统的检查和维护。开口机主要技术参数见表2。

表2　开口机主要技术参数

2.3炉前液压站

出铁场炉前液压设备共用一液压站，此液压站设置于东侧出铁场下，液压站内设置泥炮、开口机及移盖液压泵站，泵站对应四个铁口的炉前设备并考虑足够的备用能力以保证安全生产。出铁场上设置两个炉前阀站，各自分别对应两个铁口的泥炮、开口机等设备使用。

2.4摆动溜槽及驱动装置

通过摆动溜槽左右倾动，使铁水流入停放在两条铁路上的铁水罐中（见表3）。设备由槽体（含内衬）、连杆、电机及驱动装置、控制箱等组成，摆动溜槽为气动、电动双动力驱动，气动和电动互为备用，事故手动操作。驱动装置放置出铁场平台上。

表3　摆动流嘴主要技术参数

2.5出铁场主跨桥式起重机

出铁场主跨桥式起重机主要用于出铁场设备的维护更换（见表4），以及沟盖、生产工具、材料、备品备件、炉顶检修设备以及出铁场垃圾的搬运。

表4　出铁场主跨桥式起重机主要技术参数

2.6主沟解体机

主沟解体机为全液压内燃履带式，具有铲、凿功能，用于主沟整体浇注内衬的拆除工作（见表5）。

表5　主沟解体机主要规格性能

2.7叉车

叉车用于搬运风口平台出铁场备品备件、工器具及检修用材料，具有叉、铲功能（见表6）。

表6　叉车主要规格性能

2.8移盖机

移盖机采用悬挂式，安装在风口平台梁底。高炉某铁口需要出铁时，移盖机将放置于主沟铁口前的可移动式主沟盖移出，铁口打开，待开口机恢复原位，移盖机再将移动式主沟盖吊回至主沟上方。该铁口出铁完毕，移盖机将移动式主沟盖移出，待泥炮堵口后，并退炮后，再将主沟盖移回。移盖机主要规格性能见表7。

表7　移盖机其主要规格性能

2.9残铁开口机

残铁开口机用于开主沟残铁口，放出主沟内残铁，以便主沟维护。两个出铁场配置一台残铁开口机（见表8），每条主沟均设置残铁开口机机位。该设备为移动设备，使用时由桥式起重机将其调运至工作场所，接上压缩空气源，在机旁操作。

2.10贮铁式固定主沟

主沟为钢结构件，内衬耐火材料。主沟长度约为20 m，宽度4.0 m，高约2.8 m，主沟钢壳采用分段制造，现场组装。主沟钢壳沟沿与沟底平行，工作层坡度通过主沟工作内衬底部厚度的变化而形成。主沟内衬砌筑及维修均在现场进行。钢壳外测依次为填沙层、永久层浇注料及耐热混凝土模板，内侧依次为隔热砖、粘土砖、高铝质碳化硅砖和工作层浇注料。

2.11渣铁沟

渣铁沟工作层采用碳化硅质浇注料，永久层采用高铝质浇注料结构。

2.12主沟浇注料快速搅拌机

主沟浇注料快速搅拌机用于拌制主沟浇注料，以满足快速修补主沟内衬工作层的需要（见表9）。

表9　主沟浇注料快速搅拌机主要规格性能

2.13轴流式通风机

轴流式通风机用于出铁场操作时的通风降温，见表10。

表10　轴流式通风机主要规格性能

3　出铁场除尘

高炉在出铁时在出铁口、撇渣器及铁水罐等处会产生烟尘。出铁口吸尘罩采用顶吸和侧吸形式，铁水罐吸尘罩采用顶吸形式，撇渣器采取侧吸方式捕集扬尘，采用长袋低压脉冲布袋除尘器，系统风量为946 000 m3/h，除尘效率＞99.9%，除尘后的烟尘排放浓度＜30 mg/m3，经40 m高的烟囱排放。收集的粉尘由吸排罐车定期运至原料场。

4　出铁场监测及自动化控制系统

（1）主沟内衬温度检测

在每条主沟设置三组温度检测点，共15点，用于显示主沟及撇渣器的内衬温度。

（2）铁水温度监视

采用红外辐射测温仪对4个铁口的铁水进行连续的温度检测，检测值分别在现场数字测温仪和主控室操作员站画面上显示。

（3）铁水称量

设置8套电子无基坑不断轨轨道对混铁车铁水重量进行计量，各混铁车铁水重量分别在现场控制盘和主控室操作员站画面上显示。

（4）出铁场专家系统

出铁场专家系统可进行的操作包括：出铁渣作业处理，出铁渣量计算处理，贮铁渣量计算处理，铁水温度输入处理及铁渣分析数据处理。

（5）工业电视系统

为方便操作人员全面地了解生产作业情况，以及对生产过程很难观察的部位进行监控，同时为减少操作人员的劳动强度、减少工厂定员、提高生产效率，在高炉4个出铁口均设置工业电视摄像机，监视器设在高炉主控室。

5　结论

近年来，随着高炉的大型化和强化冶炼，对主操作平台的风口平台和出铁场的要求越来越高。出铁场不仅在功能上满足大量渣、铁从炉内放出并及时运输处理的要求，而且要有更好的操作环境，降低工人的劳动强度，为提高生产效率创造条件。

通过对莱钢3 200 m3高炉出铁场设计特点的阐述分析，可以得出以下结论：

（1）高炉出铁场趋近平坦化，方便物料运输。从莱钢3 200 m3高炉出铁场的使用情况看，高炉的运输有了更便利的条件，高炉所需的物料、设备及清理的高炉渣，通过炉前吊直接吊运。此外，高炉设有从主干路至出铁场平台的高架路，运输汽车可直接到达出铁场。

（2）炉前设备性能改善，操作性好。高炉强化冶炼，炉顶压力的提高以及无水炮泥的使用，对炉前设备必然提出了更高的要求。全液压开铁口机能一次钻开铁口，防止在开铁口过程中通道壁上产生大量裂纹，对于铁口的维护也大有益处，为准点出铁提高了保证。高炉炉前泥炮、开铁口机、移盖机可实现遥控操作、HMI操作、主控台操作；泥炮、移盖机可实现机旁操作。桥式起重机、主沟解体机、叉车、移盖机、残铁开口机等机械设施大大提高了出铁场的机械化水平，显著地降低了劳动强度和改善了劳动条件。

（3）出铁场自动化水平较完善，通过对主沟温度的监测，生产操作工人根据出铁量及监测温度及时了解主沟炉衬使用情况，更加准确判断主沟修补时机，使耐火材料消耗量减少了，节约了人力物力。出铁过程的全监控使操作人员有很强的灵活、机动性，并且能够方便、有效地监视各设备和出铁过程。

（4）出铁场除尘效果好，达到了较高的环保要求，改善了出铁场的工作环境。出铁口吸尘罩采用顶吸和侧吸形式，铁水罐吸尘罩采用侧吸形式，撇渣器采取侧吸方式捕集扬尘，完善的出铁场除尘系统，从而使出铁场工作环境大大改善。

莱钢3 200 m3高炉于2010年3月建成投产，投产至今高炉稳定顺行，各项生产指标已达到国内先进水平，出铁场使用性能良好。

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，工程师，主要从事高炉工艺设计及管理工作.