高炉水渣系统设备的改进与应用

田霄龙

（河钢股份有限公司唐山分公司，河北 唐山 065000）

钢铁企业高炉冶炼工艺中产生大量高温炉渣，底滤式水冲渣法作为一种常用的炉渣处理工艺，普遍应用于国内传统冶金企业。由于水渣系统设备受环境影响较大，易磨损、泄露，设备故障率高。通过对渣浆转换装置的优化设计、改进，有效延长了水渣设备使用寿命，降低设备故障率，保证高炉系统高效、稳定、安全运行[1-3]。

1 水渣系统存在的问题

在高炉水冲渣系统中，冲渣水通过冲渣沟将水渣带入渣池对水渣进行过滤，为便于抓斗起重机连续作业，通常在渣池中间设置隔离墙，通过渣浆转换装置实现水渣分区流动。

水渣系统渣浆转换装置中吸泥胶管作为渣浆转换的主要管道，位于渣沟和过滤池之间，它的作用是待高炉出铁时，将由渣沟排出的水渣引向过滤池，由于经常承受高温水渣的冲刷，吸泥胶管很容易磨损，尤其是下半部位磨损最为严重，因而更换比较频繁。同时由于只能在休风的时候才能检查内部是否磨损需要更换，因此平时很难把握胶管内部情况，一旦发生胶管磨漏现象，造成水渣外泄将对周边设备及环境造成不可恢复的破坏，为此，需要采取出干渣对事故进行处理。

按照高炉生产要求，老式渣浆转换装置需依靠摆动渣浆管道实现两个渣池分区作业，传动机构长期经受左推右拉的力，丝杠容易发生弯曲，需要频繁更换丝杠，而且丝杠弯曲到一定程度，不但对减速机造成破坏，而且无法完成管道左右的摆动，造成水渣外泄，需要紧急出干渣处理、休风更换吸泥胶管，故障率高，无法保证高炉系统稳定运转。

2 改进及设计方案

2.1 优化渣浆转换吸泥胶管的内衬结构

①结合现场实际情况，根据吸泥胶管的半圆弧长，选取适当规格的槽钢，每段长度为胶管半圆弧长，将每段槽钢沿长度方向在中心线上均布钻9个孔，钻孔后，将每段槽钢围成和吸泥胶管同半径的半圆弧，如图1所示。

②对旧皮带进行回收利用。根据吸泥胶管的长度，利用旧皮带制作整体幅宽为吸泥胶管半圆弧长的搭接部位双层皮带保护，根据皮带与槽钢之间的配合尺寸，在皮带的配合位置上均布钻孔；

③将制作好的槽钢，均匀安装在搭接皮带上，它们全部采用螺栓连接，为了使螺栓不刮蹭吸泥胶管，采用平头螺栓进行连接，平头部分嵌入到皮带里；

④在每段槽钢内浇筑高强陶瓷涂抹料，浇筑高度与槽钢侧边高度齐平，根据水渣冲刷方向，面向渣沟方向的每个槽钢的侧面受到的冲刷磨损最为严重，因而在每个面向渣沟的槽钢侧面采用堆焊耐磨层，提高耐磨性。

图1 保护吸泥胶管的内衬结构

⑤将整体组装好的内衬结构放置在吸泥胶管的下半部位，摆放到位，在渣沟靠近吸泥胶管的侧边预埋铁板，利用铁板将预埋铁板与内衬最外侧槽钢的侧边焊接，并使用高强陶瓷涂抹料将铁板与两侧焊口处浇筑覆盖，从而固定内衬结构防止其活动。

2.2 改进并设计一种新型的渣浆转换装置

老式渣浆转换装置应用过程中，吸泥胶管长期经受高温水渣冲刷，易磨损更换频繁，同时平常点检无法把握吸泥胶管的磨损情况；由于渣浆管道需要在两个过滤池之间摆动，驱动丝杠长期经受左推右拉的力，容易发生弯曲，需要频繁更换丝杠，一定程度上对减速机造成损坏。老式传动结构如图2所示：

图2 老式渣浆转换示意图

为保证生产稳定运行，降低系统维护成本，减少水渣系统故障率，设计新型的渣浆转换装置，如图3所示。

图3 新型渣浆转换示意图

（1）浇筑钢筋混凝土基础。浇筑高度由渣沟向两个过滤池方向保持一定的坡度，在基础上部浇筑分叉管道，相连部位使用水泥浇筑，并在上部浇筑一层高强陶瓷涂抹料，两个分管道与两个过滤池相搭接，在分叉管道内测镶嵌一层碳化硅衬板，增强其耐磨性。

（2）制作两个闸门来实现水渣运输的左右分配。闸门大小与分叉管道的内部尺寸相同，并且在闸门关闭的位置处将分叉管道的碳化硅衬板之间留一定的缝隙，达到闸门能够关严的目的，同时利用槽钢制作闸门上下运动的轨道机架，在轨道机架的内侧两边，每边沿中心线方向两侧各焊接一段角铁，利用两侧角铁的缝隙作为闸门的轨道，并且采用防锈油漆对轨道机架的表面进行涂刷，并且在防锈油漆的上部再涂刷一层黄油，作为闸门与轨道机架的润滑剂，而且也在一定程度上起到了对轨道机架进行二次保护的防腐蚀作用。

（3）设计动力输出机构。在闸门上部适当位置增设安装框架，采用电机、联轴器、摆线针减速机实现动力输出，利用卷筒与钢丝绳实现动力源与执行机构的连接，卷筒与摆线针减速机的连接采用键连接形式，为了防止动力输出机构在运行过程中发生故障，闸门无法正常开启，在动力输出机构侧边的适当位置处，设计一个吊耳，并将其直接焊接在安装框架上，在闸门无法开启的时候，作为倒链的固定端，利用倒链实现闸门的正常开启。

3 改造效果

新设计的对渣浆转换装置吸泥胶管内衬结构已经在该高炉投入使用半年，抗磨损效果显著，吸泥胶管频繁磨损、设备维护难度大、出干渣事故等高发问题已经彻底消除，为生产顺行创造了条件，达到了预期的效果，具有良好的经济效益，并且该装置是对旧件的一种回收利用，制作简单，费用低。

新型渣浆转换装置使用效果良好，消除了原来的吸泥胶管磨漏，丝杠弯曲变形，小车轮、减速机和轴承频繁损坏等问题，连续运行8个月故障为零，故障率较改造前明细降低，设备维护成本大幅降低，确保高炉顺利生产。

4 结语

实践应用证明，该套水渣系统渣浆转换装置经过合理的优化设计，具有结构简单、工作安全、操作方便等优点，能够较好的适应水渣系统的恶劣工作环境，降低水渣系统设备故障率，投入及维护成本低廉，适合在传统钢铁冶金企业中推广，具有可观的经济和市场价值。