并罐炉顶设备在鄂钢的应用

李道智 陈 飞

（武汉钢铁集团鄂钢公司炼铁厂 湖北鄂州）

一、概述

高炉炉顶设备是高炉关键设备，是高炉本体最复杂、设备事故最多的部位。炉顶装料设备以并罐式和串罐式为主，并罐式炉顶相对于串罐炉顶有上料快的特点，广泛用于大中型高炉，其中以卢森堡PW公司技术的炉顶设备居多。鄂钢5#高炉（容积2200 m3）为 PW公司并罐炉顶形式，该炉顶为国内某冶金机械厂制造。高炉工艺技术及设备参数见表1。

二、炉顶设备的组成维护和检修

炉顶设备从上至下依次为上料主皮带机受料斗（头轮罩）、翻板装置、称量料罐（含上密封阀）、下部阀箱、排料斗对中装置、多段波纹管装置、水冷传动齿轮箱、炉顶钢圈、布料溜槽。

（1）头轮罩。头轮罩是炉顶装料设备的最上部，它的主要作用是将皮带运送的高炉原料导入受料斗中，同时具有收集粉尘作用，其维护主要是定期检查，更换及焊补耐磨衬板。头轮罩和受料斗之间原设计是用橡胶连接，生产几个月后橡胶连接处积灰严重将橡胶压变形，后将该橡胶改成薄钢板焊接，不影响其他的。

表1 高炉工艺参数

（2）翻板装置。翻板装置是由油缸驱动的翻板，向两个料罐装料的装置，其维护主要是翻板的衬板要定期检查、油缸是否漏油，翻板的衬板一般可使用1～2年，可利用检修时从侧边的检修门打开检查，一般是整体更换翻板溜槽，更换翻板溜槽6～8 h即可完成。

（3）上密封阀。上密封阀位于称量料罐的上部锥体处，在称量料罐排压后，上密封阀打开，是保证料罐密封性的关键设备，阀座密封处是硬质合金，阀盖为耐高温的硅橡胶，上密阀座没有蒸汽加热装置，要保证该处蒸汽畅通，检查可以用于触摸该管道是否有高温，阀座接触面保持一定的温度（105～120℃），可使密封处不易积灰，影响密封。维护要点：定期更换硅橡胶密封圈（3～6月），检查蒸汽加热是否正常，油缸是否漏油，密封阀轴端是否泄漏，润滑要好。

（4）称量料罐。称量料罐是用来储存、转运和称量炉料，并实现带压上料的装置。料罐下部和中部壳体内表面都装有耐磨衬板，用特制螺栓固定在料罐壳体上，壳体外表面螺栓有密封罩罩住，起密封作用。投产前料罐要进行试压，螺栓密封罩不能漏气。料罐的下部外侧装有3个电子秤（传感器），电子秤是判断料罐里面的炉料是否下完的依据，其称量的准确性也影响高炉操作。影响称量准确性的因素很多，特别是并罐炉顶，其重心不在料罐中心线上。作为机械方面来讲，要保证料罐、上面的翻板装置和下面的下阀箱等都是软连接，均压管道要用金属补偿器相连。料罐和上面的翻板装置的连接是软橡胶，该处易积灰，检修时要清灰，以免在料罐均压时，料罐上升和翻板装置接触影响称量。料罐下部和下阀箱之间的连接采用金属膨胀节和垂直拉紧弹簧。要想称量准确，将弹簧拉开即可，但如果弹簧全部松开，料罐均压时料罐有上升的浮力，料罐上下位移较大，会损坏金属补偿器寿命。考虑到安全生产的问题，只能将弹簧预紧力控制在适当范围，降低了料罐称的精度要求，一般情况下，入焦炭时控制在300 kg左右误差是正常的。

图1 并罐式炉顶装料设备示意图

料罐在称量方面没有问题的话，正常维护主要考虑耐磨衬板的磨损，可以利用检修时对衬板检查，对料罐进行检修时要注意相关安全事项。需要排尽炉料；关闭炉顶眼镜阀或插盲板，断开炉内与炉顶设备的煤气流；关闭料流调节阀、下密、一次和二次均压阀；排尽煤气；打开上密阀和均压放散阀；关闭通往下阀箱的N2；最后进行通风。

（5）下部阀箱。下阀箱主要由料流调节阀、下密封阀、防扭装置等组成，并罐下阀箱由2个料流调节阀和2个下密阀组成。料流调节阀工作原理：阀门固定在转臂上驱动液压缸使转臂旋转，带动阀门完成开关动作，整个料流调节阀固定在料罐连在一起，其重量和料罐一起称量。料流调节阀轴向金属补偿器，投产10个月后破裂、漏煤气。在外面补焊效果不好，整体更换工作量非常大。厂家建议在该补偿器外，包一个大的补偿器，单波、对开，厚一点的补偿器，现场对焊，该方法简单可行。

下密封阀和上密封阀结构相似。高炉投产后半年，1#下密阀阀板突然掉了，后经抢修发现阀板中间的销轴两个螺母在生产过程中自动退丝了，两个螺母的下面有一个开口销断裂，导致阀板掉落。为避免该事故重复发生，将外销轴端部焊接扁钢挡住螺母。

下部阀箱维护要点。正常生产时，检查阀门是否运行平稳，液压缸管道是否漏油，阀门轴端是否漏煤气，润滑是否到位。检修时要检查料流调节阀、阀板、衬板是否磨损，下密硅橡胶是否要更换，工作人员要进下阀箱检修时要注意安全，同进入料罐一样注意采取必要的安全措施。

（6）排料斗对中装置。收集1#、2#料流调节阀排出的炉料到高炉中心线上，防止炉料的偏移，由2个检修门和内部耐磨衬板构成，检修时定期检查即可。

（7）多段波纹管装置。多段波纹管装置主要是检修时收紧补偿器插入盲板用，将炉内产生的煤气在此处与炉顶切断，以免检修人员到料罐等处检修时受热及煤气中毒的危险。主要检查内部衬套是否磨损。

（8）水冷传动齿轮箱。水冷传动齿轮箱是炉顶核心部件，水冷氮封齿轮传动形式、旋转和倾动的传动部件，内部结构较复杂。设计使用寿命为一代炉龄（8～10年），只要使用维护得当，主体设备用8～10年一般没有问题。齿轮箱位于高炉炉顶设备的最下部，直接受炉顶高温影响。齿轮箱内部应在≤65℃的环境下工作，高炉生产时要注意控制炉顶温度，顶温超过350℃就要采取炉顶打水冷却措施。为保证设备正常工作，其内部设有冷却水管，循环冷却水水量设计为8～20 m3/h。高炉刚投产时水量可以达到20 m3/h，生产约1年左右水量下降到10～15 m3/h。水量减少的原因主要是管壁结垢和杂质堵塞在回水槽中间，为此需要在检修时进行碱洗。同时为解决结垢问题，将冷却水由净化水改为软水。通往齿轮箱的氮气压力要比炉顶压力大0.01 MPa，氮气流量500 m3/h，充氮气主要起降温和封住炉内灰尘的作用。高炉正常生产时要监控齿轮箱倾动和旋转电流，倾动和旋转电流要保持有规律、无较大的波动。当电流偏大时要分析原因，可能是机械、电机、电气3方面原因。机械主要是润滑不好、溜槽动作时有卡阻；电机主要是制动器过紧等原因；电气要检查变频器等原因。

中心喉管在齿轮箱的中部，起引导炉料的作用，防止炉料飞溅到齿轮箱内部。原供厂家中心喉管使用寿命在8～12个月，由于其位置关系正常生产时无法检查喉管是否磨穿，一旦磨穿，将会威胁到齿轮箱内部冷却水管，而冷却水管磨破后不易焊补，冷却水会流到高炉里面造成炉况失常。为保证喉管可靠耐用，在喉管内壁落料点处用环形厚钢板进行多层焊接，使用寿命可达18个月。中心喉管吊进和吊出是从下阀箱上面的大检修孔进行的，和厂家的说明书不一样。从上面吊装更换中心喉管只需8～10 h，检修时从对中装置侧边的检修门观察中心喉管的磨损程度，要在插入盲板之前检查。

（9）溜槽。溜槽是齿轮箱最下端布料装置的执行机构，负责将炉料按一定规律布在炉内。属易损件，要求耐高温和耐磨。要经常检查溜槽磨损情况，利用检修机会打开人孔，可以看到其磨损情况。目前溜槽可以使用1年以上，最高可达18个月。

三、结束语

PW公司并罐无料钟炉顶在厂使用已有5年，总体运行情况良好，目前高炉3～4个月检修1次。近几年有高炉使用新并罐炉顶，和旧并罐相比，新并罐有了些改进，一是料罐称重的精度有所提高，二是料流偏析情况有改善，再是检修下阀箱时比较方便。