高炉外置式机械探尺在武钢的应用

沈文卫，余其军

（武汉钢铁集团公司，湖北 武汉 430083）

一、探尺简介

在高炉生产过程中，保持稳定的料线是准确布料和高炉正常生产的重要条件之一。如果料线过高，会导致旋转溜槽运行不平稳，阻力过大，炉顶齿轮箱的倾动电机电流过大，易发生电机烧毁事故；如果料线过低，会使得炉顶煤气温度升高，这对炉顶设备的使用寿命十分不利。为了准确、及时探测和掌握炉料在炉喉的下降速度和料线的位置，给高炉装料提供可靠的依据，就必须设置探料设备，使其工作过程自动化。高炉探尺可以满足这一生产工艺的需求，它可以准确地检测炉内料面高度，可为操作人员及时下达布料指令、控制高炉炉况提供正确的参考依据。基于在高炉生产中的重要性，它在工作中应满足如下的工作性能：探尺在运行过程中一定要运行平稳，无卡阻和探尺砣下坠的现象。

二、老式探尺存在的问题

武钢一号高炉一直使用的是动力源在卷扬机室、探尺传动机构在现场的老式机械探尺。此探尺探尺砣的最大行程为12m，一般工作行程为4～5m。此探尺的传动部分在卷扬机室，由电机、减速机、卷筒、转角传送器等组成。现场由卷筒和链轮箱组成。

老式机械探尺存在以下几个问题。

1.老式机械探尺一部分在卷扬机室，一部分在炉顶，设备比较复杂，出现故障的时候要多人配合处理，不便于立即判断故障的发生位置，也增加了处理时间。

2.每次探尺校零的时候需要钳工、电工、岗位人员在炉顶、卷扬机室和炉内一起配合，一般需要三个电工、四个钳工和二个岗位人员，共计九人。首先电工需要把编码器齿轮与减速机齿轮脱离开，在炉顶的钳工打开观察孔观察探尺砣的位置，然后在卷扬机室的操作工进行手动操作，钳工配合测量机械零点的钢绳长度并与炉顶钳工一起确认探尺砣的位置。当确定好机械零点时，电工需要恢复编码器齿轮与减速机齿轮的啮合，在这之前还需要电工转动编码器齿轮带动编码器一起旋转，同时联系炉内，确认好电脑上的数值也为“0”，由于编码器精度很灵敏，要调节到数值“0”需要很大的耐心，稍有一点误差，就会有数值产生。

3.现场链轮箱的转动轴需要进行填料密封，由于大量的灰尘和腐蚀气体的长时间吹扫，密封料很容易损坏，要定期更换密封填充料。有时需要在正常生产下更换密封，由于旋塞阀平时很少用，一旦需要用时，就会出现关不严的现象，炉顶煤气也从旋塞阀里泄漏出来。而且链轮箱温度很高，作业时需要加倍注意，做好足够的安全措施，防止出现烫伤事故。

三、外置式机械探尺及其优点

基于老式探尺存在的种种问题和不安全因素，利用中修对武钢一号高炉探尺进行改造。

新探尺为外置式机械探尺（图1），探尺的传动部分都装于炉顶，减少了传动钢绳的长度，结构紧凑，工作原理与老式机械探尺基本相同。当电机等出现故障时，只需上炉顶检查处理。它所使用的电机为交流电机，处理有关传动机构时，为防止煤气外流，需将探尺提起，关闭手动球阀。此阀比旋塞阀方便，灵活，密封性能也要好些。

新探尺的优点：

1.和老式机械探尺相比，新探尺机构简单、结构紧凑，灵敏度和精确度都有所提高，给判断故障带来了方便，节约了处理时间。

图1 新式探尺

2.老式机械探尺校零需要九人，而新探尺只需要二个钳工、一个电工、二个岗位人员，共五人一起配合。钳工打开观察孔，岗位人员在现场操作使得探尺砣在机械零点，电气人员只需把电脑内数值改为“0”，这样探尺校零就结束了。与老式机械探尺相比，新探尺校零节约了近一半的人力，而且最多只需10min就可以完成一台探尺的校零。

3.新式探尺轴头端盖设计合理，不易发生煤气泄漏。

四、外置式机械探尺存在的问题

在外置式机械探尺的安装调试和后期生产使用中，发现它存在如下几个隐患：

1.由于链轮是标准件，探尺运行中链条是卷在链轮上的，当探尺在机械零点时，链条的绕行高度已经高于链轮槽深，就会出现链条滑落的现象，此时探尺砣就会自由下坠，重达100kg的探尺砣在自由下坠中会产生很大的拉力，很容易拉断链条。

2.在探尺下降时，探尺砣有惯力，由于料面不可能是个水平面，当炉料不能均匀下降时，探尺砣有时沉没于料内，使读数不准确，影响准确布料。若埋的深度变大，提尺时拉力变大，有可能会拉断链条，而且炉顶温度过高，也会烧断链条，使探尺砣坠落炉料中，影响了正常生产。

3.在生产中若发现探尺有故障，需要打开观察孔观察，此时是在正常生产的条件下作业，按步骤是探尺提到检修位，挂警示牌，关闭探尺半球阀，此时探尺箱处于密封状态，里面大约有2MPa的气压。厂家没有设计有效的安全装置用来泄压。在未泄压的情况下，打开观察孔是很危险的，很容易伤及作业人员。

4.探尺在工作过程中需平稳运行，无卡阻，不与管壁产生摩擦。探尺在长时间工作后，炉内粉尘与水蒸气就会在管壁上结成厚厚的一层瘤，使管壁内径变小，若探尺砣与瘤接触摩擦，增加升降阻力，电机长时间处于高负荷运行中，很容易烧坏，连接探尺砣的链条也易拉断，发生掉砣事故。改造前探尺内部结构见图2，图中可以看到钢绳在A-B这个区间内绕行，从图中可以清楚的看到只有钢绳绕到A与B的中间时探尺砣才会在管壁中间。链轮在卷动过程中，钢绳会在A-B的区间内移动，探尺砣也会在水平方向不断晃动，不断的撞击管壁，与瘤摩擦，缩短了探尺使用寿命。

图2 改造前探尺内部结构

五、改进措施

1.通过多次试验的分析与比较，发现钢绳具有安全系数大、耐磨性较好、柔软、抗拉强度大、体积小等特点。把体积较大的链条更换为钢绳，由于钢绳的熔点低于链条，因此改为链条与钢绳相结合的形式，一段链条在下面，一段钢绳在上面。改进后，钢绳绕在链轮上时比较平稳，同时也解决了链条不入槽的问题。

2.在探尺砣下方垂直焊接四根100mm长、直径20mm的圆钢，当砣与料面接触时，下部的四根圆钢插入炉料，使探尺砣不易倾倒，料线测完后，探尺砣很易提起。

3.为防止余压伤人，在探尺箱下部装一个截止阀，在检修时打开截止阀泄压。

4.为保证探尺顺畅收放，不与管道发生摩擦，设计制作一组定位滑轮。改造后探尺内部结构见图3，钢绳只能在两个定位滑轮之间移动，探尺砣始终定位在管道中间，探尺砣也不会与管壁发生摩擦。

图3 安装定位滑轮后的内部结构图

六、效果分析

通过上述一系列改造，外置式机械探尺的工作性能大大增强，故障率显著降低，效果明显，节约了成本，带来了可观的经济效益，同时也可以推广到其余高炉的类似探尺改造中。

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