一种新型高炉风口中套压紧装置的设计与应用

马帅兵，贾菁菁，李 伟

（天津钢铁集团有限公司炼铁厂,天津300301）

一种新型高炉风口中套压紧装置的设计与应用

马帅兵，贾菁菁，李 伟

（天津钢铁集团有限公司炼铁厂,天津300301）

针对天钢3 200 m3高炉风口大套前端锥面与风口中套上端锥面之间煤气泄漏的问题,通过对风口装置进行结构分析和现场跟踪实测,在风口中套的另一端设计安装了一套中套压紧装置。该新型压紧装置投入使用后,保证了高炉风口装置的安全稳定运行,减少了设备损失,创造了较高的经济效益。

风口；装置；煤气；泄漏；中套；压紧

1 引言

天津钢铁集团有限公司2号高炉（3 200 m3）综合采用了无料钟炉顶、纯水密闭循环冷却系统、密集式铜冷却壁多项先进的炼铁技术，高炉炉缸炉底采用了先进的陶瓷杯结构。2号高炉2006年5月2日点火开炉后半个月即顺利达产，此后一直保持较高的生产水平。

在2010年8月，高炉风口装置陆续出现了风口大套前端锥面与风口中套上端锥面之间泄漏煤气的异常现象，对高炉生产形成了较大威胁，成为一个极大的设备及人身安全隐患。为此，炼铁厂立即组织检修作业区进行专项整治，相关领导及技术人员共同研究探讨，很快查清了风口中套漏煤气原因，并提出相应的解决办法。通过对风口装置的结构分析和现场的跟踪实测，认定风口中套在长期高温状态下发生变形进而造成风口中套上翘，并且原设计风口中套安装有一套压紧装置，但该压紧装置只是支撑在风口中套的一侧，另一侧无压紧装置，支撑力不均衡，对风口中套的压紧作用非常有限。针对以上两点原因，提出两点解决办法：一方面提高要求设备厂家改进风口中套的材质，优化结构，进而减少风口中套在高温环境中使用产生的变形量；另一方面根据现场实际情况设计制作一套中套压紧装置，安装在风口中套的另一端，与原在装的压紧装置对称布置，加强对风口中套与风口大套的的压紧支撑，确保锥面密封处紧密配合。

2 风口装置的作用与结构组成

炼铁是将铁矿石或烧结矿、球团矿、锰矿石、石灰石和焦炭按一定比例予以混匀送至料仓，然后通过各种输送机再送至高炉，从高炉下部风口吹入1 100～1 200 ℃的热风，使焦炭燃烧产生大量的高温还原气体煤气，进而加热炉料并使其发生化学反应。在1 100 ℃左右铁矿石开始软化，1 400 ℃熔化形成铁水与液体渣，分层存于炉缸，之后进行出铁、出渣作业。

从热风炉送来的热风通过热风围管及热风支管经由风口中节、直吹管、风口装置中的风口小套送至高炉内部，使高炉内焦炭燃烧产生大量的高温还原气体煤气，从而加热炉料并使其发生化学反应，并使渣、铁熔化，进而提炼出铁水。

高炉风口（小套）与风口中套、风口大套装配在一起，加上冷却水管等其它部件，形成高炉的风口装置。

风口装置示意图如图1所示。

图1 风口装置结构示意图

风口大套由铸铁铸成而成，内部铸有蛇形管，通过水冷却进行冷却降温。其前端锥面与风口中套上端锥面配合，风口大套上端通过风口法兰与炉体装配连接在一起。风口大套的作用是支撑风口中套与风口小套，并将其与高炉炉体相连成为一体。

高炉风口中套用紫铜制作，用冷却水进行冷却，位于风口小套与风口大套之间，外接风口大套内连风口小套，用来固定支撑风口小套，为高炉风口设备中关键设备之一。

风口小套又称风口或风口三套，成一定角度探出炉壁，是送风管路最前端的一个部件，用紫铜或青铜制造，空腔式结构，内通循环冷却水对风口进行冷却。

3 新型压紧装置的结构组成及作用

根据现场风口设备的布置及空间环境，决定在原有设备不做任何改动的情况下，设计制作一套中套压紧装置，安装固定在原风口大套的法兰上，对风口中套加强支撑与压紧，避免上翘现象的产生。

3.1 该新型压紧装置结构组成

经过对现场设备的实际测量与设计，该压紧装置主要包括：顶具支座、固定耳板、支撑杆、固定销板、平衡丝杆等。

3.1.1 顶具支座

顶具支座是由100方钢制作而成，如图2所示，上方加工Tr36×6的梯形螺纹孔，用来固定平衡丝杠，采用梯形螺纹可使紧固件更加牢固可靠；下方加工Φ51的销孔，用来固定支撑杆。

3.1.2 固定耳板

固定耳板与顶具支座采取焊接连接方式，耳板上两螺栓孔与风口大套法兰相邻螺栓孔尺寸对应一致，用高强螺栓将耳板固定在风口大套法兰上，进而起到将顶具支座固定在风口大套法兰上的作用。

顶具支座与耳板示意图，如图3所示。

图2 新型风口中套压紧装置的安装示意图

图3 顶具支座与耳板示意图

3.1.3 固定杆

固定杆采用焊接方式固定在顶具支座上，采用内外焊接，保证焊接强度，固定杆前端开楔形孔，用固定销板楔紧固定支撑杆。

3.1.4 支撑杆

支撑杆用固定销板一端固定在固定杆上，另一端顶在风口中套端面上，对风口中套起到支撑作用。与原设计的在装风口中套压紧装置形成有效互补，形成双点支撑，极大地提高了对风口中套的固定支撑效果。

3.1.5 固定销板

固定销板用较高强度的45#制作而成，将支撑杆与固定杆及顶具支座进行楔紧固定，结构简单，拆卸方便。

3.1.6 平衡丝杠

考虑到支撑杆用固定销板固定受力后，会使顶具支座上端产生变形，时间久了会损坏顶具支座，故在顶具支座上方设计安装了平衡丝杠，将平衡丝杠一端固定在顶具支座上，另一端顶在高炉炉皮上，用来平衡支撑杆对顶具支座的作用力。

3.2 新型压紧装置的特点

该中套压紧装置具有结构简单，装配紧凑，安全可靠，劳动强度低，使用寿命长，生产效率高等特点，而且为其它同类型设备的压紧与固定提供参考与借鉴。

4 压紧装置的安装与调整方法

首先，选择原设计在装的压紧装置的对称一侧，将固定耳板与大套法兰用加长螺栓进行连接紧固，进而将顶具支座进行固定。

其次，将平衡丝杠安装在顶具支座上，用扳手将丝杠旋紧与炉皮压紧，起到支撑作用。

最后，将支撑杆前端顶紧中套，用固定销板将支撑杆与顶具支座进行固定，确认固定销板到位后，再对平衡丝杠进行紧固，确保起到有效支撑。

5 新型压紧装置的使用效果

通过对风口中套新加装一套新型压紧装置，与原风口中套、风口小套压紧装置对整个风口装置形成了三点支撑，保证了风口装置整体稳定性。同时，风口大套与风口中套、风口中套与风口小套配合更加严密。该新型压紧装置投入使用后，取得了很好的使用效果，主要成果有：

一是消除了风口中套与风口大套间泄露煤气的重大安全隐患，保证了炉前生产操作与检修人员的生命安全。

二是避免泄露的高温煤气对风口大套、风口中套配合锥面的冲刷破坏，减少了更大的设备损失，创造了较高的经济效益。

三是使用效果良好，为高炉风口装置的安全稳定运行提供了可靠保障，进而为高炉的稳产顺行提供了有力支持。

[1] 汪凯.机械设计标准应用手册（第三卷）[M].北京：机械工业出版社，1997.

[2] 徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2000：6.

[3] 黄靖远，龚剑霞，贾延林.机械设计学[M].北京：机械工业出版社，2002.

Design and Application of New Type of BF Tuyere Medium Sleeve Clamping Device

MA Shuai-bing, JIA Jing-jing and LI Wei
（Iron-making Plant, Tianjin Iron & Steel Group Co., Ltd., Tianjin 300301, China）

In order to solve the problem of gas leakage between the tapered surface of tuyere big sleeve and the upper tapered surface of tuyere medium sleeve at Tiangang 3 200 m3BF, another set of medium sleeve clamping device is designed and installed at the other end of tuyere medium sleeve after structure analysis and site tracking measurement are made on tuyere device. After the new clamping device is put into operation, the safe and stable running of BF tuyere is ensured and equipment lose reduced. High economic benefit is created.

tuyere; device; gas; leakage; medium sleeve; clamping

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.05.014

2014-05-10

2014-05-28

马帅兵（1980—），男，辽宁昌图人，工程师，主要从事冶金设备检修与技术管理工作。