COREX竖炉炉顶安装机械探尺的分析

陈若平，杨成波

（宝钢集团八钢公司炼铁分公司）

COREX竖炉顶上料由炉顶的2个放射性料位计控制信号，当料位计LIR04609显示60%或料位计LIR04610显示70%，开始放下一批料，相当于竖炉能够自动控制的料线只有2个点。

高炉料线控制是由机械探尺探料线，可根据炉况及工艺需求灵活定料线，更有利于对炉况的控制。为了改善COREX竖炉料线控制不灵活的弊端，增加调控竖炉炉况手段，将现1#COREX竖炉炉顶的2个放射性料位计取消，参照八钢新区C高炉机械探尺，增设2个机械探尺。

1 1#COREX竖炉上部设备介绍

宝钢1#COREX竖炉上部主要设备为雷达料位计、煤气上升管、放射性料位计和炉料测温装置。原1#COREX竖炉顶部原预留的八支蜘蛛腿下料孔搬迁后将取消，并计划搬迁后1#COREX增加1根AGD管，方向为90°和270°。

1#COREX竖炉炉顶设备示意图如图1所示。

图1 宝钢1#COREX竖炉顶部设备示意图

2 八钢新区C高炉机械探尺参数

2.1 新区C高炉机械探尺概况

新区2500m3高炉安装3个机械探尺，其中在90°和270°各安装1个工作提升高度为12400mm的机械探尺，0°方向安装1个工作提升高度26400mm的机械探尺。其中短行程的2个机械探尺为日常加料使用，异常低料线时可用长行程机械探尺测料位。

探尺作业过程中有4个关键控制位置：（1）检修位。该点是探头检修及更换、校正主令控制器起点的位置；（2）待机位。高炉每次布料过程中探尺的等待位；（3）零料线位。高炉操作料线设定的依据，通常所说的高炉料线即以此为基准点的；（4）下极限位。作为一种故障检测位置，若探尺探至此位置，将发出料面过深，紧急处理的事故信号，并自动提尺到待机位。

2.2 机械探尺技术性能

从技术性能看2种机械探尺的基本性能一致，只有工作行程和提升质量等不同，如表1所示。

表1 2500m3高炉探尺技术指标

高炉机械探尺的外部尺寸如表2所示。

表2 机械探尺外部尺寸

机械探尺外部尺寸示意图如图2所示。

图2 机械探尺侧视图

3 COREX竖炉顶安装机械探尺方案分析

3.1 方案对比

方案1：本方案是在不改变原有设备位置尺寸基础上设计增加2个机械探尺。

3.1.1 安装位置分析

为了让机械探尺发挥最大作用，2个探尺应设在对角位，分析1#COREX竖炉顶现有设备及设备之间角度：（1）计划在90°与270°下方设计1根AGD管，为了长行程探尺安全考虑，此角度不适合安装；（2）十字测温方向45°、135°和270°，因妨碍探尺工作，不适合安装；（3）顶煤气上升管方向300°，因妨碍检修工作，且属于煤气流聚集区域，不适合安装；（4）Inburden方向0°、123°和237°，应尽量避开，不适合安装。

综上分析，最大设备之间夹角为0°～45°或315°～360°，在0°～45°影响单个探尺工作的设备有2个，在315°～360°影响单个探尺工作的设备仅一个，因此探尺安装在157.5°和337.5°更合理。炉顶所有设备角度如图3所示。

图3 安装机械探尺后炉顶各设备的角度

方案2：由于八钢COREX的AGD管安装角度为90°方向，为了更好地检测竖炉炉况需对竖炉竖炉顶设备位置进行调整，优化设备分布，在增加2个机械探尺后达到最优设备使用空间。具体调整细节及设备安装在炉顶的角度如图4所示。

图4 八钢COREX竖炉顶部设备安装优化后角度

（1）将3个Inburden调整至90°、225°和315°，这样可以测得更有利用价值的炉料温度。（2）雷达探尺调至247.5°，原位置的雷达探尺（90°）会受到增设AGD影响。（3）将两个机械探尺安装在人孔上方，即0°和180°。这时与周围设备最近角度为45°，比方案一更优。（4）安装位置距竖炉中心半径应大于2200mm。

通过分析比较，选择方案2。

3.2 探尺安装条件分析

3.2.1 探尺与周围设备距离

根据机械探尺的外部尺寸和搬迁后COREX炉顶剩余位置对比，在分析得出的角度157.5°和337.5°方向先确定探尺与竖炉中心距离，然后对探尺周围设备距离进行论证。

竖炉顶距离探尺本体较近的设备有矿布料器万向节，及0°位置Inburden。（1）探尺与矿布料器万向节理论安全距离L。

通过计算得出L=2193.75mm，探尺安装部位距竖炉中心应大于2193.75mm，因此安装半径取2200mm。

（2）0°位置Inburden距离337.5°位置探尺中心距离L（1见图6）。

图5 万向节最远影响半径示意图

图6 探尺中心轴线与周边设备距离

（3）135°位置十字测温距离157.5°位置探尺中心距离L2

（4）溜槽最大摆角时与探尺距离L3（见图7）。

溜槽最大摆角时与竖炉中心距离：

图7 溜槽最大摆角时距竖炉中心轴线距离

（5）探尺顶部与下料罐距离L4

通过以上论证，在157.5°和337.5°方向，可以将探尺的安装位置设定在距竖炉中心2200mm以上的位置，实际开孔时应根据竖炉顶设备间距的需求来确定。

3.2.2 机械探尺关键控制位置设定

根据八钢新区高炉机械探尺的设定标准，结合COREX竖炉实际，初步设计二种探尺：一根短行程机械探尺（工作长度10000mm），一根长行程机械探尺（根据竖炉需求定）。在正常生产时，两个探尺结合使用对竖炉料位进行检测；竖炉降料线时（料位到10m以下），长探尺和雷达料位计结合使用对竖炉料位进行判断。当然，也可以将两个探尺长度都设计为16m。对长行程机械探尺关键位置作初步设定如表3所示，两个探尺在竖炉内重要位置如图8所示。

表3 COREX用长探尺关键位置标高

图8 探尺在竖炉内重要位置示意图

3.3 工况条件的确定

（1）从工作状态看，COREX竖炉料线工作与高炉相同，完全可以按照高炉机械探尺加料方式工作。

（2）由于COREX竖炉有AGD管和马背存在，探尺工作长度无需24000mm，竖炉顶至AGD管高度约18811mm，定好探尺零位后，长探尺工作长度定为16000mm。

（3）竖炉顶煤气温度比高炉高，因此在探尺的使用过程中需加强设备内部冷却。

（4）竖炉顶部压力设定为在300～350kPa，比高炉炉顶工作压力高。

4 结束语

综合分析认为：

（1）COREX竖炉可用机械探尺进行加料控制。

（2）采用优化竖炉顶设备位置后的安装方案二更适合安装机械探尺。

（3）竖炉顶部是有足够的空间进行机械探尺安装，安装后可能会涉及到上一层平台（布料器平台）的改造，主要是增设机械探尺后，需增设检修平台，以及能介管线等通入位置，这需要设计单位进行论证和更改设计。

（4）对机械探尺的选择上，需要提出比高炉更高的要求，如使用压力和温度等。