爐前脫硅技術(shù)的改進

1爐前鐵水脫硅技術(shù)在鐵水進入轉(zhuǎn)爐之前，預(yù)處理（脫硅、硫、磷）可以提高轉(zhuǎn)爐的效率，降低組合成本，這是公司提高經(jīng)濟效益的重要技術(shù)措施之一。這項技術(shù)已列入“十五鋼鐵工業(yè)技術(shù)改造重點”。脫硅是鐵水預(yù)處理的內(nèi)容之一,根據(jù)國外經(jīng)驗,鐵水硅含量降低0.1%,轉(zhuǎn)爐可少用氧氣0.86Nm3/t、石灰8～9kg/t、渣量減少10～12kg/t、金屬收得率提高2.4kg/t,經(jīng)濟效益明顯。鐵水預(yù)脫硅工藝主要有:鐵水預(yù)處理車間脫硅和高爐出鐵場爐前脫硅。與前者相比,爐前脫硅的優(yōu)點是:脫硅在高爐出鐵過程中完成,鐵水在高爐→轉(zhuǎn)爐間停留時間短、鐵水罐車用量少、脫硅反應(yīng)對鐵水罐內(nèi)襯的侵蝕輕。爐前脫硅工藝有投撒法和噴吹法兩種,噴吹法脫硅效率高,工藝及設(shè)備相對較復(fù)雜。在國外,爐前鐵水脫硅技術(shù)有約20年使用經(jīng)驗,噴吹法和投撒法均有應(yīng)用;國內(nèi)已建及在建的爐前脫硅設(shè)施約有6套,4套為噴吹法,已投入正常生產(chǎn)的2套和在建的2套均為噴吹法,均采用將脫硅劑噴入擺動流嘴內(nèi)鐵水中工藝。2噴槍傳動技術(shù)國內(nèi)的噴吹法爐前脫硅系統(tǒng)由噴吹站(貯粉倉、溜管、噴吹罐及閥門)、爐前部分(噴槍傳動設(shè)備、除塵罩)和輸粉管組成,工藝流程為:罐車將脫硅劑運到噴粉站,把脫硅劑壓送到貯粉倉內(nèi),貯粉倉內(nèi)脫硅劑經(jīng)溜管裝入噴吹罐;脫硅時,壓縮空氣將噴吹罐中的脫硅劑經(jīng)料流調(diào)節(jié)閥、輸粉管、噴槍噴入擺動流嘴內(nèi)鐵水中。脫硅劑射入鐵水的角度、流束及速度等對脫硅劑利用率和脫硅效率有很大影響。脫硅時操作人員根據(jù)鐵水溫度、流量,借助噴槍傳動設(shè)備控制噴槍與鐵水面間的相對位置,以獲得好的脫硅效果。噴槍傳動設(shè)備是噴吹法爐前脫硅系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,多為電氣手動控制,具有如下功能:1)實現(xiàn)噴槍升降、縱向、橫向方向的移動;2)設(shè)備能方便地在工作與休止位置間轉(zhuǎn)換;3)設(shè)有便于觀察的行程指示器;4)為快速更換噴槍頭(易損件),噴槍桿與噴槍頭間的聯(lián)接須方便拆裝。國內(nèi)4套噴吹法爐前脫硅系統(tǒng)采用了平臺式、回轉(zhuǎn)式、門架式等3種噴槍傳動設(shè)備。本文將介紹這3種噴槍傳動設(shè)備的開發(fā)、改進情況,分析各自優(yōu)缺點,并提出改進方案。3主要系統(tǒng)工藝開發(fā)與研制1998年3月建成的寶鋼1號高爐噴吹法爐前脫硅系統(tǒng)是我國內(nèi)地第一套投入正常生產(chǎn)的爐前脫硅系統(tǒng),系統(tǒng)工藝流程與控制軟件開發(fā)、關(guān)鍵設(shè)備研制全部由國內(nèi)完成。平臺式噴槍傳動設(shè)備是該項目3個研制設(shè)備之一。3.1設(shè)備的高度受限制開發(fā)平臺式噴槍傳動設(shè)備時面臨的問題有:①國內(nèi)沒有類似的設(shè)備參考,只能根據(jù)工藝要求和1號高爐具體情況開發(fā)研制;②當(dāng)時1號高爐處于生產(chǎn)狀態(tài),設(shè)計既要考慮設(shè)備自身合理性,又要適應(yīng)現(xiàn)狀;③工藝要求噴槍升降行程為3.8m,出鐵場副跨吊車軌面標(biāo)高僅20m,擺動流嘴蓋板頂面標(biāo)高為13.21m,設(shè)備高度受限制;④該設(shè)備盡量少占操作場地。平臺式噴槍傳動設(shè)備由噴槍、固定噴槍的滑車、供滑車行走的立柱(升降傳動件設(shè)在其上)、控制立柱擺動的擺動機構(gòu)(實現(xiàn)噴槍的縱向移動)、承載擺動機構(gòu)及立柱的橫移小車、平臺、行程指示器等組成。升降采用鏈傳動,橫移小車沿平臺上軌道行走(實現(xiàn)噴槍的橫向移動)。通過采取將設(shè)備設(shè)在原本空閑的擺動流嘴上方,和升降采用二次提升機構(gòu)等措施解決了上述難題。使用情況表明新開發(fā)的噴槍傳動設(shè)備滿足工藝要求,設(shè)備運行情況較好。不足是:①設(shè)備外形尺寸偏大;②換噴槍頭時不能將噴槍移到擺動流嘴蓋板開孔區(qū)以外;③橫向行程(0.8m)偏大。3.2噴槍傳動設(shè)備針對平臺式噴槍傳動設(shè)備的使用情況,1999年3月投產(chǎn)的寶鋼3號高爐脫硅系統(tǒng),和于2001年4月建成的寶鋼2號高爐脫硅系統(tǒng)分別采用了回轉(zhuǎn)式和門架式噴槍傳動設(shè)備。3.2.1火炬系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計回轉(zhuǎn)式噴槍傳動設(shè)備由升降部件、回轉(zhuǎn)部件、擺動部件、行程指示器等組成。該設(shè)備在機構(gòu)與結(jié)構(gòu)上做了如下改進:1)以大半徑園(R2.5m)的回轉(zhuǎn)運動實現(xiàn)噴槍僅0.5m長的橫向行程,誤差在工藝允許范圍內(nèi)。其優(yōu)點是:①取消大平臺及橫移小車,減小了設(shè)備外形尺寸;②噴槍縱向動作(由擺動部件完成)由軌—輪聯(lián)接的小車式改為鉸接的曲柄—連桿式,提高了設(shè)備的穩(wěn)定性;③換噴槍頭時可將噴槍移到擺動流嘴蓋板開孔區(qū)以外,便于操作。回轉(zhuǎn)傳動件選用標(biāo)準(zhǔn)回轉(zhuǎn)支承、配套的電機-減速機,降低了制造周期及成本。2)立柱按全行程設(shè)計,取消二次提升機構(gòu),通過優(yōu)化立柱上鏈輪位置降低設(shè)備高度,結(jié)構(gòu)得到簡化;3)為便于設(shè)備檢修,人員不易接近的潤滑點均采用自潤滑軸承。投產(chǎn)后設(shè)備運行情況良好,各項改進基本達到預(yù)期效果。不足之處是:①行程指示器略顯復(fù)雜;②噴槍與輸粉軟管聯(lián)接點較高,操作不方便。3.2.2噴槍的升降和縱向傳動機構(gòu)前兩種噴槍傳動設(shè)備均以擺動方式實現(xiàn)噴槍的縱向動作,脫硅時立柱多處于傾斜狀態(tài),噴槍的升降與縱向移動互相影響,立柱及噴槍傾角越大這種影響越大,它們只適用于縱向行程較小的擺動流嘴處脫硅。門架式噴槍傳動設(shè)備解決了這一問題,它由回轉(zhuǎn)部件、定導(dǎo)輪架、門形架及提升件、滑車、鏈(繩)式聯(lián)接件等組成,其中回轉(zhuǎn)部分與回轉(zhuǎn)式噴槍設(shè)備基本相同,除簡化行程指示器外,噴槍的升降和縱向傳動機構(gòu)均做了較大改進:1)滑車、鏈(繩)式聯(lián)接件、門形架、定導(dǎo)輪架構(gòu)成1個動滑輪機構(gòu),完成噴槍升降運動,噴槍行程為門形架行程的2倍,降低了設(shè)備高度且操作方便;2)曲臂與定導(dǎo)輪架間為方形軸—孔配合,噴槍的升降與縱向運動間互不影響,縱向行程可根據(jù)需要設(shè)計;3)噴槍與輸粉軟管間的聯(lián)接點由滑車上方降到滑車中部,降低了近1.0m,便于操作。4噴槍安裝設(shè)計方案4.1噴槍傳動設(shè)備現(xiàn)有噴槍傳動設(shè)備均安裝在擺動流嘴蓋板上,只適于擺動流嘴處脫硅。為適應(yīng)噴吹法脫硅技術(shù)推廣應(yīng)用,需發(fā)出性能更優(yōu)越、適應(yīng)面更寬的噴槍傳動設(shè)備,應(yīng)從以下方面改進現(xiàn)有設(shè)備:1)降低設(shè)備高度。盡管噴槍傳動設(shè)備的外形越來越小,但它仍是出鐵場上最高大的設(shè)備。降低設(shè)備高度對方便出鐵場吊車作業(yè)有實際意義;2)減小設(shè)備外形尺寸和對基礎(chǔ)的荷載,可有多種安裝形式以用于不同高爐;3)改進輸粉軟管固定方式。將軟管鋪設(shè)在設(shè)備上,則設(shè)備所受載荷大大降低,受力狀態(tài)可改善,從而為減小設(shè)備重量及外形創(chuàng)造必要條件。4.2設(shè)備的安裝及對比基于對脫硅工藝的理解及開發(fā)、改進噴槍傳動設(shè)備經(jīng)驗,在參考高空作業(yè)車、國外開鐵口機等設(shè)備的基礎(chǔ)上,筆者設(shè)計了連桿式噴槍傳動設(shè)備方案,如圖1所示。在噴槍升降行程3.8m、縱向行程0.8m、回轉(zhuǎn)角度不限等條件下,按本方案做基本設(shè)計的結(jié)果為:設(shè)備最小高度約為2.2m,回轉(zhuǎn)支承直徑0.45m(現(xiàn)為0.71m),機座平面尺寸亦大幅度減小(見表1),輸粉管全部鋪設(shè)在設(shè)備上,鏈條的張緊、為設(shè)備單獨放置而設(shè)的可折疊支腿等均可在詳細設(shè)計時解決。與回轉(zhuǎn)式和門架式噴槍傳動設(shè)備相比,連桿式噴槍傳動設(shè)備的優(yōu)點是:1)以鉸接代替滾動(滑車—立柱間)和滑動(曲臂—定導(dǎo)輪架間)提高了設(shè)備的穩(wěn)定性,取消現(xiàn)有的滑車—立柱模式,大輻度降低設(shè)備高度及外形尺寸;2)設(shè)備重量、對基礎(chǔ)載荷、機座尺寸比現(xiàn)有設(shè)備減小30%～50%;設(shè)備可用于擺動流嘴處脫硅和支鐵溝脫硅,可安裝在擺動流嘴區(qū)混凝土熱擋砂墻上,也可設(shè)在出鐵場柱子上。3)輸粉管鋪設(shè)在設(shè)備上,設(shè)備載荷減少約50%,設(shè)備基本不受側(cè)向力,設(shè)備受力狀態(tài)得到很大改善;軟管長度減少,壽命延長;設(shè)備所附輸粉管與固定在其它構(gòu)筑物上的輸粉管間接、拆方便。由此可見,連桿式噴槍傳動設(shè)備是新噴槍法脫硅系統(tǒng)及現(xiàn)有設(shè)備改造的較佳選擇。5噴吹法爐前脫硅系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的改進1)爐前鐵水脫硅有利于降低高爐→轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)成本,為冶煉高附加值鋼種提供必要條件,是企業(yè)提高效益的重要技術(shù)措施。2)噴槍傳動設(shè)備是噴吹法爐前脫硅系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備,