出铁场设备和水渣设备第三节.docx

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出铁场设备和水渣设备第三节

第三节

1出铁场设备

本节主要介绍出铁场设备中的泥炮、开铁口机及移盖机设备性能、液压控制及电气控制。

COREX熔融还原炉设有两个出铁口，设有两个出铁场，每个出铁场设有一个铁口，每个铁口正上方有一个事故铁口。

每个铁口各设置一台液压泥炮、气液复合开铁口机及液压移盖机。

泥炮、开铁口机和移盖机分别布置在铁口附近的主沟两侧，泥炮和开铁口机同侧布置，移盖机布置在另一侧（见图1）。

出铁场设有一个集中液压站，分别为两个出铁场提供液压动力源。

每个出铁场各设有一个炉前集中控制室，分别控制两个铁口的泥炮、开铁口机及移盖机设备。

布置形式为：

高架式开铁口机，泥炮在开铁口机的下方运行，由于开铁口机在泥炮的上方运行，移盖机落地式。

COREX炉技术参数见表1。

图1出铁场布置

表1COREX炉技术参数

铁口静压

530kPa（g）

平均每次出铁量

360～540t

年工作日

350天

平均出铁速度

6t/min

日产铁水量

4320t

最大4560t

每次出铁时间

60～90min

日出铁次数

8～12次

铁水温度

平均1500℃

最大：

1570℃

1.1液压泥炮

1.1.1概述

COREX炉每次出铁结束后，必须借助泥炮将炮泥堵塞住铁口。

所用的炮泥不仅应填满出铁口孔道，而且还应修补出铁口周围损坏的炉缸内壁。

对泥炮的基本要求是：

1）泥炮的泥缸应具有足够的容量，满足一次打泥的量；

2）打泥活塞要有足够的推力，以克服炮泥的运动阻力；

3）炮嘴应具有一定的运动轨迹，并能使炮嘴在进入铁口泥套时，尽量沿直线运动，以免损伤泥套；工作可靠，能适应炉前高温、多粉尘、多烟气的恶劣环境；

4）维修、操作简便，设备故障率小。

目前我国高炉上广泛使用液压泥炮，取代了电动、气动泥炮。

主要是因为液压泥炮有以下优点：

1）打泥推力大，打泥致密，能适应高压操作；

2）压紧机构具有稳定的压紧力，使炮嘴与泥套始终压紧，不易产生漏泥；

3）泥炮结构紧凑，便于操作。

COREX炉铁口区静压530kPa，比传统的高炉高，采用KD-400G型全液压泥炮，能可靠地实现打泥活塞上25MPa单位压力和450kN压炮力的性能要求。

主要技术性能见表1。

由北京科技大学和西安冶金机械有限公司共同研制的KD型液压泥炮已形成七个规格的系列产品，已在国内外的大中型高炉上运行的KD型液压泥炮总数已达200台，使用性能良好，工作可靠。

表1KD-400G型全液压泥炮主要技术性能

泥缸有效容积

0.3m3

打泥最大工作油压

35MPa

泥塞上炮泥单位压力

25MPa

压炮力

450kN

炮嘴内径

Φ150mm

回转时间

12～15s

吐泥速度

5.5L/s

旋转油缸直径

Φ300mm

泥缸直径

Φ600mm

旋转油缸工作油压

25MPa

泥塞有效行程

Φ1050mm

铁口倾角

6°（可调）

打泥油缸直径

Φ500mm

事故铁口倾角

-10°（可调）

打泥正常工作油压

25MPa

1.1.2工作原理

安装在转臂外部的旋转油缸通过杆机构使泥炮炮身旋转。

由于泥炮是安装在斜底座上，泥炮从非工作位置（待机位置）转向工作位置（堵铁口位置）时，炮身以设定的倾斜压炮角度，炮嘴以近似直线的轨迹压向出铁口泥套。

炮嘴压紧泥套后，打泥油缸将泥缸中的炮泥挤入出铁口，完成堵铁口操作。

从炮嘴压紧泥套后，直至整个打泥过程和打泥完毕后的10至30分钟内，旋转油缸中的油压始终处于保压状态，也就是炮嘴始终压紧出铁口的泥套。

由于压紧力大于打泥反力，故打泥时炮嘴不会漏泥。

KD-400G型全液压泥炮外形结构见图2所示。

图2KD-400G型全液压泥炮外形结构

1.1.3设备性能

泥炮的操作和动作顺序为：

第一步，旋转油缸无杆腔进油，泥炮从非工作位置转向工作位置，旋转时间小于15s；

第二步，炮嘴压紧出铁口泥套后，打泥油缸无杆腔进油，泥塞将炮泥挤入出铁口中，打泥时间约60～80S；

第三步，打泥完毕后，泥炮在出铁口停留10-30分钟（压炮）；

第四步，压炮完成后，旋转油缸有杆腔进油，泥炮从工作位置转向非工作位置，旋转时间12～15S；

第五步，打泥油缸有杆腔进油，油缸带动泥塞后退，回到装泥位置，即非工作位置。

由于COREX炉正常铁口正上方约1.6米处有事故铁口，堵事故铁口操作时，泥炮可以在原缓冲器的安装位置更换一带有可调节螺杆的长连杆，并将泥炮炮身前端的过渡管和炮嘴更换为事先准备好的堵塞事故铁口用的过渡管和炮嘴，可以方便地实现。

1.1.4设备特点

该泥炮的结构特点：

打泥机构油缸的活塞杆固定，由油缸缸体推动泥缸活塞前进；油缸座上装有挡泥环和漏泥孔，可以有效地防止炮泥落到油缸活塞杆上；泥缸表面经辉光离子氮化处理，有较高的硬度和耐磨性；泥缸下部有水冷隔热水箱，使留在泥缸中的炮泥可以用于下次打泥；除滚动轴承采用集中润滑外，其余都是自润滑轴承，大大减少了日常的维护工作量。

1.2开铁口机

THM2500B型气液复合一次性强力开铁口机，技术性能见表2。

这种形式的开

铁口机具有回转、送进、钻打、吹扫等功能。

其回转、送进、转钎机构均为液压驱动，正反冲击为气动。

开铁口机具有顺序控制功能（通过PLC控制），并具有检测和记录铁口深度、开口进程、扭矩值等参数的功能。

开口方式采用钻孔法。

表2开铁口机主要技术性能

设备型号

THM2500B（同侧）

钻削小车送进流量

4L/min

钻头直径

ф35～ф70mm

钻削小车前进（不钻口时）及返回速度

1m/s（可调）

开铁口深度

4500mm

钻削小车返回流量

130L/min

钻孔角度

60可调

回转时间

10-15s

正冲打频率

28～30Hz

旋转工作油压

20MPa

正冲打能量

540N.m

转钎工作流量

120L/min

逆冲打频率

28～30Hz

钻杆冷却方式

水气雾化冷却

逆冲打能量

370N.m

压缩空气压力

额定0.5MPa

转钎装置扭矩

650N.m

压缩空气消耗量

最大16Nm3/min

钻削小车送进速度

0.025～0.05m/s

冷却水消耗量

4L/min

1.2.1功能特点

1）液压驱动四连杆机构的机架回转稳定可靠，回转位置和极限位置在操作室内显示；

2）压下机构同时具有调角度功能，其挂钩装置可以使开口时导向架更稳定；

3）推进液压驱动的推力和推进速度分级可调，最大推力4000Kg，推力和速度的调整和设定可在操作室内进行；

4）推进液压驱动可以设定为恒推力和推进速度自适应进给模式；

5）开口进程和铁口深度在操作室内显示；

6）气动正、反打击冲击能量高，稳定性、安全性好；

7）正、反打击冲击能量可以分级可调，最大分别可至540N.m和350N.m；

8）液压转钎的速度和扭矩可以分级可调，转速最高可至400r.p.m扭矩最大可至650N.m；

9）开铁口机可以按照事先设定的程序自动完成开口，并能实现与其它设备的衔接和联锁；

10）开铁口机的水雾冷却吹扫系统可以实现正常吹扫和加水冷却吹扫，通过此技术可以显著提高开口速度和降低钻杆消耗量；

11）调角机构可以在6~15°范围内调整开口角度；

12）事故铁口开口时通过升降装置和调整导向架的角度来实现。

1.2.2功能描述

开铁口机由底座、转臂、推进轨梁（导向架）和驱动装置、打击锤等组成。

见图3。

图4开铁口机结构

1.2.2.1打击锤

打击锤选用型号为THD150RY的新型液气动打击锤，该打击锤打击为气动，旋转为液压。

具备正、逆打，正、反转，吹扫功能，可以满足COREX炉一次开孔和使用无水炮泥的要求。

打击轴和钎杆用球形螺纹连接，钎杆装卸方便，采用水雾冷却和吹扫。

与同类开铁口机相比，本开铁口机有如下特点：

1）打击锤冲击能量大，安全性和可靠性高，对环境的适应能力强。

2）维修维护比较方便，可以在两次出铁的空隙进行快速更换易损件；

3）转钎装置为液压马达。

液压马达驱动装置有功率大、转矩大、体积小的特点。

由于液压马达在开铁口机尾部，受热辐射较小，可靠性较好。

与其他气动开铁口机相比，本开铁口机根据开口使用的特点进行了重新设计，结构简化、冲击能量大，转矩大，力传递路线较短，使用稳定性和可靠性好。

1.2.2.2机架

开铁口机大臂回转机构采用四连杆机构，大臂回转是由液压驱动，开铁口机回转时推进轨梁绕行泥炮的外缘，打击锤推进是液压马达链条驱动，开口角度通过调角机构可调（6°～15°）。

由于出铁场炉前设备的布置形式及风口平台的限制，开铁口机回转和推进机构采用回转压下机构，为保证开口稳定性，冲钻机构的前端设有挂钩装置，并与炉壳相连。

1.2.2.3事故铁口的操作

开铁口机大臂直线上升900mm，轨梁倾斜-10°。

大臂上升、下降由油缸驱动，油缸控制由大臂旋转驱动油缸的控制阀组切换控制。

开铁口机开正常铁口时，大臂在正常位置，大臂与底座螺栓连接；开事故铁口时，将大臂回转驱动油缸的控制阀组油路切换到大臂上升、下降油路，将大臂与底座连接螺栓松开，大臂由油缸驱动沿导轨直线上升900mm，到事故铁口开口位置。

连好大臂与底座的连接螺栓，将控制阀组油路切换回到大臂旋转驱动油路。

轨梁倾斜-10°，大臂回转到事故铁口位置，进行开口。

1.3移盖机

1.3.1概述

采用落地悬臂式全液压移盖机，具有提升和移动功能。

移盖机的操作和控制具有顺序控制功能（通过PLC控制），也可以通过手动实现各动作的单独操作。

移盖机是高炉出铁场设备,它安装在出铁场铁沟一侧,南北出铁场各安装一台，其用于揭开主铁沟上的主沟盖。

YG20型移盖机（见图4）是全液压驱动的主沟盖移动设备，当沟盖需要移动时首先提升液压缸推动四联杆机构将沟盖提升脱离地面；摆动液压缸推动机架摆动使移盖机完成行程为4300mm的移动。

图4YG20型移盖机

1.3.2功能及结构

沟盖提升和移动是由两个油缸分别完成；提升和摆动油缸都装有安全保护的平衡阀；移盖机的极限位置和沟盖提升的极限位置在操作室显示。

移盖机主要由底座、吊臂、摆臂、提升油缸和摆动油缸组成：

底座、吊臂、摆臂构成连杆机构。

底座、吊臂、摆臂都是由钢板拼焊而成的钢结构件，此件的强度、刚度和焊接变形将影响整个设备的质量，在组焊时通过工装和工艺手段来控制变形，焊接完成之后进行整体去应力退火；加工时保证提升机构四连杆安装轴孔的形位公差。

1.4液压系统

液压系统采用比例控制系统。

泥炮、开铁口机和移盖机共用一套液压系统，提供2台泥炮、2台开铁口机和2台移盖机设备提供稳定、可靠的动力源。

液压系统由1套液压泵站、1套油箱系统、1套循环系统、2套控制阀台及1套蓄能器站组成。

液压系统可以满足同时供应2台泥炮、2台开铁口机和2台移盖机中任意2台的动作。

液压元件采用进口Rexroth（力士乐）产品。

1.4.1液压泵站

液压泵站集中向两个控制阀台提供动力油，可以满足2台泥炮、2台开铁口机和2台移盖机各自动作的需要。

泵站含有3台轴向柱塞泵、3台电动机、3组调压阀以及压力继电器等元器件。

压力可在20.0MPa—35MPa之间调整。

正常操作时使用2台工作泵，另1台备用，当工作泵发生故障时，备用泵自动切换到运行状态。

1.4.2控制阀台

所有控制用液压阀均集成安装在控制阀台上。

每1套阀台分别对应1台泥炮、1台开铁口机和1台移盖机的动作。

2套阀台之间装有手动切换装置，保证它们之间可以互为备用。

1.4.3蓄能器站

1套蓄能器站由2个115升活塞式蓄能器、24个50升氮气瓶、1组安全切断阀及1套充气工具组成。

在供电故障情况下，泵不能向系统供油时，蓄能器站用作紧急备用动力源，并能满足一次打泥动作要求。

1.5电气控制

泥炮、开铁口机及移盖机设备的控制功能包括：

自动控制功能及手动控制功能。

在控制系统中由PLCS7-300对泥炮、开铁口机、移盖机进行自动、手动控制；也可以根据场所选择模式对泥炮、开铁口机、移盖机进行集控、遥控以及对泥炮、移盖机进行机旁操作方式的控制。

HMI控制系统具有检测、实时显示、记录及设定参数的功能。

控制系统的控制功能能够满足对炉前设备的保护联锁要求。

1.5.1泥炮、开口机和移盖机的操作方式及其自动化功能描述：

通过打泥、开口的自动化操作，使得出铁场工作更加简洁、便利及安全。

在主操作台上有操作地点的选择开关、操作设备（对象）的选择开关；有自动选择按钮及参数的显示及参数的设定。

为了保证设备运行的安全可靠，在软硬件上均设有动作的连锁及互锁功能。

并伴有相应的提示显示及紧急处理操作。

1.5.1.1泥炮

具有自动操作、手动操作、本地操作、CRT操作及无线遥控操作。

泥炮具有旋转功能、打泥功能等顺序控制功能。

在接受到堵铁口指令后，相应的泥炮将根据预先设定的泥炮的容积和打泥速度自动完成堵铁口动作。

同时，通过手动操作可以实现泥炮任一动作的单独操作。

此外，泥炮具有实时检测、显示与记录打泥压力、炮泥容积、打泥速度以及其他参数的功能。

1.5.1.2开铁口机

具有自动操作、手动操作、CRT操作及无线遥控操作。

开口机具有旋转、压下、进给、打击、转迁、吹扫等功能。

它可以通过PLC自动完成顺序控制及手动单动的功能，以及检测和记录铁口深度、钻削程度、力矩以及其它一些参数的功能。

控制系统同时具有对进给力、旋转速度进行五级参数设定的功能。

1.5.1.3移盖机

具有自动操作、手动操作、本地操作、CRT操作及无线遥控操作。

移盖机具有提升和移动功能。

移盖机可通过PLC完成自动顺序控制，也可以通过手动实现各动作的单独操作。

移动速度可调。

1.5.1.4HMI系统

控制泥炮、开铁口机、移盖机工作的PLC通过工业以太网卡与上位机进行通讯。

使用WinCC编程软件，进行组态设计，即可在上位机的CRT上对泥炮、开铁口机、移盖机进行自动操作。

能够在画面中进行参数设定并传送给PLC进行压力、转速等参数的调节；PLC也可将检测仪表的数据传送到上位机，进行实时显示、记录、报表打印及报警。

2.水渣设备

浦钢搬迁罗泾工程项目COREXC3000炉水渣处理采用新INBA水渣处理设备。

2.1新INBA法炉渣处理设备的产生

在原始的炼铁过程中，铁渣比很低并且炼铁所产生的炉渣全部被废弃。

古老的炼铁技术的炼铁主产品质量低劣，效益低落，而且辅产品为零。

它严重的阻碍社会的发展。

随着技术革命对冶金行业的推动，使炼铁技术迈上一个新的台阶，它大大的提高了铁水的质量，并萌发了炉渣利用的思想。

逐渐出现了炉渣处理设备。

老INBA是新INBA（又名环保INBA）的雏形，是最早的炉渣处理设备之一。

之所以称之为老INBA不但是其配备的设备陈旧，而且其工艺也远远的不能达到当今社会的要求。

故必将被新生事物所代替。

新INBA就是在这种驱动下出现的，新INBA设备是在老INBA设备的基础上改进的，它主要改进是在粒化槽上面配备了冷凝塔进行冷凝冲渣时产生的蒸汽并在转鼓上方加了集气罩和和输送管道用来减少系统中所产生的硫化物的排放。

通过这样的改进既节约了能源又增加了环保。

故新INBA法是当今先进的工艺，也是水渣处理领域中首当其选的设备。

2.2新INBA设备用途

新INBA是对炼铁产生的炉渣进行粒化处理的设备。

广范应用高炉及新型COREX炼铁技术上，它为炉渣的高效利用提供了保障，粒化渣是水泥等生产的重要原料之一。

故新INBA法设备也是充实建筑材料市场不可缺少的组成部分。

2.3我厂采用新INBA炉渣处理设备

随着浦钢搬迁罗泾工程项目的顺利推进，炉渣处理设备能否合理的选择，会直接影响到使这座新型的、世界最大的COREX炉是否能在罗泾这块土地上高效运作，存分发挥自己的优势。

为了能使炉渣处理设备的选择更加合理，在浦钢搬迁罗泾工程指挥部整体统筹下，相关专家及炼铁项目组成员经过多次技术交流及技术谈判后认为新INBA水渣处理设备最能符合浦钢搬迁罗泾工程项目的实际情况，决定COREXC3000炉采用了新INBA水渣处理设备。

2.4设备主要功能

2.4.1新INBA法主要设备及功能

新INBA法设备主要包括：

冲制箱、粒化槽、冷凝塔、转鼓、传送带、成品仓和冷却塔。

主要功能如下：

冲制箱：

喷出高压水流使熔渣快速冷却，形成颗粒状水渣。

粒化槽：

收集经冲制箱冲制的水渣。

冷凝塔：

凝结粒化槽中粒化炉渣时产生的蒸汽。

转鼓：

对水渣进行脱水输送。

传送带：

输送冲制水渣到成品仓。

成品仓：

存储水渣并进行进一步脱水以达到成品要求。

冷却塔：

降低系统水温到要求的工作温度，以便水循环进行再一次工作。

2.5新INBA设备的特点

2.5.1新INBA设备的主要设备特点

新INBA法采用转鼓进行主要脱水。

其工作原理为粒化槽的水渣流经分配器及缓冲箱均匀分布到转鼓底部，转鼓由链条驱动进行旋转，当旋转到约160°时落到导板（夹角40°）上由导板导向送到输送皮带上，完成初步脱水。

主要设备驱动重点润滑

新INBA法的主要润滑点为转鼓驱动机构的链轮和链条，它采用滴油式润滑方式。

新INBA法蒸汽回收装置特点

新INBA采用转鼓上方增加集气罩并用管道反送冷凝塔。

2.5.2新INBA设备的优缺点

设备功能结构方面：

优点：

设备数量较少，结构紧凑，维护比较方便。

缺点：

脱水转鼓对瞬时大量的超设计能力水渣比较敏感，有一定的事故隐患。

环保方面：

优点：

整套设备在环保方面设计良好，废气排放较低，实现废水零排放。

缺点：

滴注式转鼓链条润滑油不易收集，会产生一定污染。

2.5.3设备节能方面：

水耗：

0.8-0.9m3／t.slag电耗：

7-8kWh／t.slag