一種新型高爐風(fēng)口中套壓緊裝置的設(shè)計與應(yīng)用

馬帥兵，賈菁菁，李 偉

（天津鋼鐵集團有限公司煉鐵廠,天津300301）

一種新型高爐風(fēng)口中套壓緊裝置的設(shè)計與應(yīng)用

馬帥兵，賈菁菁，李 偉

（天津鋼鐵集團有限公司煉鐵廠,天津300301）

針對天鋼3 200 m3高爐風(fēng)口大套前端錐面與風(fēng)口中套上端錐面之間煤氣泄漏的問題,通過對風(fēng)口裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和現(xiàn)場跟蹤實測,在風(fēng)口中套的另一端設(shè)計安裝了一套中套壓緊裝置。該新型壓緊裝置投入使用后,保證了高爐風(fēng)口裝置的安全穩(wěn)定運行,減少了設(shè)備損失,創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟效益。

風(fēng)口；裝置；煤氣；泄漏；中套；壓緊

1 引言

天津鋼鐵集團有限公司2號高爐（3 200 m3）綜合采用了無料鐘爐頂、純水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)、密集式銅冷卻壁多項先進(jìn)的煉鐵技術(shù)，高爐爐缸爐底采用了先進(jìn)的陶瓷杯結(jié)構(gòu)。2號高爐2006年5月2日點火開爐后半個月即順利達(dá)產(chǎn)，此后一直保持較高的生產(chǎn)水平。

在2010年8月，高爐風(fēng)口裝置陸續(xù)出現(xiàn)了風(fēng)口大套前端錐面與風(fēng)口中套上端錐面之間泄漏煤氣的異?，F(xiàn)象，對高爐生產(chǎn)形成了較大威脅，成為一個極大的設(shè)備及人身安全隱患。為此，煉鐵廠立即組織檢修作業(yè)區(qū)進(jìn)行專項整治，相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及技術(shù)人員共同研究探討，很快查清了風(fēng)口中套漏煤氣原因，并提出相應(yīng)的解決辦法。通過對風(fēng)口裝置的結(jié)構(gòu)分析和現(xiàn)場的跟蹤實測，認(rèn)定風(fēng)口中套在長期高溫狀態(tài)下發(fā)生變形進(jìn)而造成風(fēng)口中套上翹，并且原設(shè)計風(fēng)口中套安裝有一套壓緊裝置，但該壓緊裝置只是支撐在風(fēng)口中套的一側(cè)，另一側(cè)無壓緊裝置，支撐力不均衡，對風(fēng)口中套的壓緊作用非常有限。針對以上兩點原因，提出兩點解決辦法：一方面提高要求設(shè)備廠家改進(jìn)風(fēng)口中套的材質(zhì)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，進(jìn)而減少風(fēng)口中套在高溫環(huán)境中使用產(chǎn)生的變形量；另一方面根據(jù)現(xiàn)場實際情況設(shè)計制作一套中套壓緊裝置，安裝在風(fēng)口中套的另一端，與原在裝的壓緊裝置對稱布置，加強對風(fēng)口中套與風(fēng)口大套的的壓緊支撐，確保錐面密封處緊密配合。

2 風(fēng)口裝置的作用與結(jié)構(gòu)組成

煉鐵是將鐵礦石或燒結(jié)礦、球團礦、錳礦石、石灰石和焦炭按一定比例予以混勻送至料倉，然后通過各種輸送機再送至高爐，從高爐下部風(fēng)口吹入1 100～1 200 ℃的熱風(fēng)，使焦炭燃燒產(chǎn)生大量的高溫還原氣體煤氣，進(jìn)而加熱爐料并使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在1 100 ℃左右鐵礦石開始軟化，1 400 ℃熔化形成鐵水與液體渣，分層存于爐缸，之后進(jìn)行出鐵、出渣作業(yè)。

從熱風(fēng)爐送來的熱風(fēng)通過熱風(fēng)圍管及熱風(fēng)支管經(jīng)由風(fēng)口中節(jié)、直吹管、風(fēng)口裝置中的風(fēng)口小套送至高爐內(nèi)部，使高爐內(nèi)焦炭燃燒產(chǎn)生大量的高溫還原氣體煤氣，從而加熱爐料并使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并使渣、鐵熔化，進(jìn)而提煉出鐵水。

高爐風(fēng)口（小套）與風(fēng)口中套、風(fēng)口大套裝配在一起，加上冷卻水管等其它部件，形成高爐的風(fēng)口裝置。

風(fēng)口裝置示意圖如圖1所示。

圖1 風(fēng)口裝置結(jié)構(gòu)示意圖

風(fēng)口大套由鑄鐵鑄成而成，內(nèi)部鑄有蛇形管，通過水冷卻進(jìn)行冷卻降溫。其前端錐面與風(fēng)口中套上端錐面配合，風(fēng)口大套上端通過風(fēng)口法蘭與爐體裝配連接在一起。風(fēng)口大套的作用是支撐風(fēng)口中套與風(fēng)口小套，并將其與高爐爐體相連成為一體。

高爐風(fēng)口中套用紫銅制作，用冷卻水進(jìn)行冷卻，位于風(fēng)口小套與風(fēng)口大套之間，外接風(fēng)口大套內(nèi)連風(fēng)口小套，用來固定支撐風(fēng)口小套，為高爐風(fēng)口設(shè)備中關(guān)鍵設(shè)備之一。

風(fēng)口小套又稱風(fēng)口或風(fēng)口三套，成一定角度探出爐壁，是送風(fēng)管路最前端的一個部件，用紫銅或青銅制造，空腔式結(jié)構(gòu)，內(nèi)通循環(huán)冷卻水對風(fēng)口進(jìn)行冷卻。

3 新型壓緊裝置的結(jié)構(gòu)組成及作用

根據(jù)現(xiàn)場風(fēng)口設(shè)備的布置及空間環(huán)境，決定在原有設(shè)備不做任何改動的情況下，設(shè)計制作一套中套壓緊裝置，安裝固定在原風(fēng)口大套的法蘭上，對風(fēng)口中套加強支撐與壓緊，避免上翹現(xiàn)象的產(chǎn)生。

3.1 該新型壓緊裝置結(jié)構(gòu)組成

經(jīng)過對現(xiàn)場設(shè)備的實際測量與設(shè)計，該壓緊裝置主要包括：頂具支座、固定耳板、支撐桿、固定銷板、平衡絲桿等。

3.1.1 頂具支座

頂具支座是由100方鋼制作而成，如圖2所示，上方加工Tr36×6的梯形螺紋孔，用來固定平衡絲杠，采用梯形螺紋可使緊固件更加牢固可靠；下方加工Φ51的銷孔，用來固定支撐桿。

3.1.2 固定耳板

固定耳板與頂具支座采取焊接連接方式，耳板上兩螺栓孔與風(fēng)口大套法蘭相鄰螺栓孔尺寸對應(yīng)一致，用高強螺栓將耳板固定在風(fēng)口大套法蘭上，進(jìn)而起到將頂具支座固定在風(fēng)口大套法蘭上的作用。

頂具支座與耳板示意圖，如圖3所示。

圖2 新型風(fēng)口中套壓緊裝置的安裝示意圖

圖3 頂具支座與耳板示意圖

3.1.3 固定桿

固定桿采用焊接方式固定在頂具支座上，采用內(nèi)外焊接，保證焊接強度，固定桿前端開楔形孔，用固定銷板楔緊固定支撐桿。

3.1.4 支撐桿

支撐桿用固定銷板一端固定在固定桿上，另一端頂在風(fēng)口中套端面上，對風(fēng)口中套起到支撐作用。與原設(shè)計的在裝風(fēng)口中套壓緊裝置形成有效互補，形成雙點支撐，極大地提高了對風(fēng)口中套的固定支撐效果。

3.1.5 固定銷板

固定銷板用較高強度的45#制作而成，將支撐桿與固定桿及頂具支座進(jìn)行楔緊固定，結(jié)構(gòu)簡單，拆卸方便。

3.1.6 平衡絲杠

考慮到支撐桿用固定銷板固定受力后，會使頂具支座上端產(chǎn)生變形，時間久了會損壞頂具支座，故在頂具支座上方設(shè)計安裝了平衡絲杠，將平衡絲杠一端固定在頂具支座上，另一端頂在高爐爐皮上，用來平衡支撐桿對頂具支座的作用力。

3.2 新型壓緊裝置的特點

該中套壓緊裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，裝配緊湊，安全可靠，勞動強度低，使用壽命長，生產(chǎn)效率高等特點，而且為其它同類型設(shè)備的壓緊與固定提供參考與借鑒。

4 壓緊裝置的安裝與調(diào)整方法

首先，選擇原設(shè)計在裝的壓緊裝置的對稱一側(cè)，將固定耳板與大套法蘭用加長螺栓進(jìn)行連接緊固，進(jìn)而將頂具支座進(jìn)行固定。

其次，將平衡絲杠安裝在頂具支座上，用扳手將絲杠旋緊與爐皮壓緊，起到支撐作用。

最后，將支撐桿前端頂緊中套，用固定銷板將支撐桿與頂具支座進(jìn)行固定，確認(rèn)固定銷板到位后，再對平衡絲杠進(jìn)行緊固，確保起到有效支撐。

5 新型壓緊裝置的使用效果

通過對風(fēng)口中套新加裝一套新型壓緊裝置，與原風(fēng)口中套、風(fēng)口小套壓緊裝置對整個風(fēng)口裝置形成了三點支撐，保證了風(fēng)口裝置整體穩(wěn)定性。同時，風(fēng)口大套與風(fēng)口中套、風(fēng)口中套與風(fēng)口小套配合更加嚴(yán)密。該新型壓緊裝置投入使用后，取得了很好的使用效果，主要成果有：

一是消除了風(fēng)口中套與風(fēng)口大套間泄露煤氣的重大安全隱患，保證了爐前生產(chǎn)操作與檢修人員的生命安全。

二是避免泄露的高溫煤氣對風(fēng)口大套、風(fēng)口中套配合錐面的沖刷破壞，減少了更大的設(shè)備損失，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟效益。

三是使用效果良好，為高爐風(fēng)口裝置的安全穩(wěn)定運行提供了可靠保障，進(jìn)而為高爐的穩(wěn)產(chǎn)順行提供了有力支持。

[1] 汪凱.機械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊（第三卷）[M].北京：機械工業(yè)出版社，1997.

[2] 徐灝.機械設(shè)計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000：6.

[3] 黃靖遠(yuǎn)，龔劍霞，賈延林.機械設(shè)計學(xué)[M].北京：機械工業(yè)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

馬帥兵（1980—），男，遼寧昌圖人，工程師，主要從事冶金設(shè)備檢修與技術(shù)管理工作。