绳索轨道提升机在球式热风炉装耐火球的应用

欧阳鹏，蓝涛涛，陆军，林昀，覃海革

（十一冶集团公司工程技术有限公司，广西柳州 545002）

1 前言

球式热风炉是炼铁高炉生产配套的工业炉窑设备，其主要作用是为高炉提供连续稳定的高温热风，而耐火球又是球式热风炉中蓄热体的主要蓄热介质[1]。柳钢现有球式热风炉28座，每年都有热风炉需要更换耐火球，其换球工作是卸出耐火球，筛选，回装[2]。以1000立方高炉为例，所配备的球式热风炉，每座炉装球量近1000吨，装球量很大，容积越大的高炉，所配备的球式热风炉装球量更大，要确保装球过程安全、连续、可靠，需要改变现有装球的方式[3-4]。

目前，装球方式主要是铲车装球→送入装球斗→汽车吊吊运装球斗→吊到装球孔将球装入热风炉。该方式存在的不足：一、汽车吊吊运旋转范围较宽，对施工现场条件要求较高，碰撞到周边建筑物的风险较大；二、汽车吊吊运至装球孔时，驾驶员视线距离较远对所吊装球斗的定位不准确，同时在装球孔位置的作业人员也难以控制装球斗（3吨多）的摆动，施工安全系数极低。要是工期赶，夜间作业安全风险更大；三、使用汽车吊装球，机械台班费用高，增加施工成本。

2 设备技术方案

为了解决现有的球式热风炉回装耐火球工作中存在的问题，达到提高施工安全系数，快速回装耐火球，降低施工成本，施工易于组织的目的，采用如下的技术方案：

（1）绳索轨道提升机设备，由蓄球漏斗、组装式井架、滑轮组、卷扬机、装球斗、限位装置组成。

（2）组装式井架由N段对接组装而成（视装球孔高度而定），其每段都可自由拆分、组装，架体内两侧安装有供装球斗垂直提升时保持平衡的导轨。

（3）滑轮组由井架底部侧面滑轮、井架顶部两个滑轮，共三个滑轮组成。

（4）卷扬机部分由电机、减速机、钢丝绳轮毂、变频器相连而成。

（5）限位装置安装在组装式井架上，用于控制卷扬机停止装球斗提升在预定装球孔平台的高度。

新型装球设备主要解决了现有的球式热风炉换球工作中回装耐火球所存在的问题，采用新型设备后，将会减少装球时的汽车吊台班投入，同时大大提高各施工环节的安全系数，确保装球过程的安全、连续、可靠性。

图1

图2

3 设备安装及运行

3.1 安装方式

如图1所示，蓄球漏斗的出料口正对着组装式井架内的装球斗，放出耐火球直接进入装球斗；启动底座面的卷扬机，钢丝绳通过滑轮组吊起装球斗沿组装式井架上的装球斗导轨垂直提升，当装球斗垂直提升到预定装球平台高度时，由限位装置控制卷扬机停止提升；打开装球斗放出耐火球经溜槽和装球孔溜入热风炉内。

当装球斗（如图2所示）的储球仓装满耐火球后，利用卷扬机提升，导轨滚轮沿组装式井架上的装球斗导轨垂直提升至装球孔，打开出球闸门，通过溜槽把球送到热风炉内。

3.2 运行方式

如图3所示：用铲车连续将耐火球装入蓄球漏斗，当装球斗放到底座后，把蓄球漏斗里的耐火球放入装球斗，通过组装式井架、卷扬机、滑轮组、限位装置提升并控制装球斗到需要放球的装球孔位置，然后打开装球斗的出球闸门，耐火球经溜槽和装球孔溜入热风炉内。放完球后，关起出球闸门，以装球斗提升的相反方式把装球斗放到底座。整个工作流程可以循环、连续操作，有效确保装球过程安全、稳定、连续、可靠。

在操作过程中，通过变频器控制其电机，可控调整卷扬机提升和下降的速度，确保运行速度在安全范围内。

4 装球方式的对比

现将绳索轨道提升机设备与原装球方式进行比较，如图4所示。

4.1 装球方式的改变

原装球方式是以汽车吊吊装为主，就是利用铲车把球装到装球斗，然后用汽车吊吊运装球斗至装球孔位置，最后打开装球斗的出球闸门，耐火球通过溜槽进入热风炉内。该方式容易受到现场环境和条件限制、吊装运行过程安全风险大、机械台班成本高。

新装球方式是利用铲车将耐火球装入蓄球漏斗，再把蓄球漏斗内的球送到组装式井架内侧的装球斗，然后通过卷扬机系统垂直提升装球斗至装球孔位置，最后打开装球斗的出球闸门，耐火球通过溜槽进入热风炉内。该方式基本不受到现场环境和条件限制、消除吊装过程的安全风险，同时提升机械化作业程度，减低施工成本，有效确保装球作业安全性和连续性。

4.2 工艺的改变

原装球工艺需要在现场有一块足够大的场地摆放汽车吊，同时要考虑在吊运过程中周边建筑物的安全距离，还要考验汽车吊司机的视力和判断力。该工艺受到现场环境和条件限制影响较大，同时机械台班成本高。

新型绳索轨道提升机装球设备在现场只需几个平方的场地，就足够整套设备的安装和使用，利用井架垂直上下运行装球斗，就可完成装球工作。同时卷扬机操作人员可在装球孔平台操作，以及有限位装置的控制，操作人员的视力和判断力不受考验。该工艺基本不受到现场环境和条件限制、有效消除吊装过程的安全风险，还可以减少机械台班成本。

图3

图4 旧装球方式（左）与新装球方式（右）对比

5 设备应用效果

绳索轨道提升机设备的应用，主要解决了现有的球式热风炉回装耐火球工作中，存在的问题，很大的提高施工安全系数，施工易于组织，降低施工成本，从而达到快速回装耐火球，确保热风炉顺利生产的目的。绳索轨道提升机设备成功使用在柳钢1、2、3、4、6号高炉的热风炉回装耐火球施工中，通过对比，新型绳索轨道提升机回装耐火球由原来汽车吊回装的6天缩短至4天，安全系数和工作效率大幅提高。