霧化開口機(jī)在高爐的應(yīng)用實踐

呂金鎧

作者通聯(lián)：湖南湘潭鋼鐵公司 湖南湘潭市 411101

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湘鋼1#2580m3高爐有3個出鐵口，于2006年11月建成投產(chǎn)。由開口機(jī)開鐵口產(chǎn)生的揚塵很大，經(jīng)常達(dá)不到環(huán)保的要求。同時，由于大高爐使用的炮泥強(qiáng)度大，開口時間長，制約著高爐生產(chǎn)。此外，鉆頭和鉆桿容易燒損，消耗量極大。為了解決這一系列問題，湘鋼煉鐵廠于2008年8月引進(jìn)了霧化開口機(jī)，經(jīng)過近半年的不斷改造實踐，效果良好。

一、霧化開口機(jī)的構(gòu)造及工作原理

霧化開口機(jī)由基座、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和沖鉆機(jī)構(gòu)組成，其核心部件就是鑿巖機(jī)（圖1）。鑿巖機(jī)主要由旋轉(zhuǎn)部分、前部組件和沖擊部分組成。當(dāng)開鐵口時，把開口機(jī)開到鐵口處，進(jìn)退馬達(dá)通過鏈條把鑿巖機(jī)往鐵口方向送進(jìn)并壓緊，鉆桿和鉆頭一邊旋轉(zhuǎn)，一邊受到振打桿傳過來的應(yīng)力波，把炮泥破碎，完成開口動作。霧化吹掃接口處接入霧化冷卻水氣，經(jīng)過鉆桿傳輸?shù)姐@頭，達(dá)到冷卻和減少煙塵的效果。霧化開口機(jī)的技術(shù)參數(shù)見表1。

二、開口機(jī)改造后存在的問題及分析

2008年8月，1#高爐開口機(jī)實施改造后，原來的空氣吹掃改成霧化吹掃形式，同時增加一套水霧化系統(tǒng)。經(jīng)過一個時期的使用，針對出現(xiàn)的一些問題，分析如下。

1.鉆頭不出水

鉆頭無水霧，霧化系統(tǒng)不出水。把霧化柜的水泵和閥門拆下，發(fā)現(xiàn)水泵進(jìn)口被雜物堵死。因為高爐的工業(yè)用水沒有經(jīng)過很好的凈化，雜質(zhì)比較多，水質(zhì)濁度比較大，達(dá)不到霧化系統(tǒng)要求的小于20度。

圖1 鑿巖機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖

2.霧化柜電源跳閘

霧化柜電源跳閘，霧化系統(tǒng)不工作，鉆頭無水霧。霧化增壓泵的進(jìn)水為爐前工業(yè)用水，泵前水壓可達(dá)0.8MPa，達(dá)到泵的出口壓力，泵電機(jī)的電流過大，電源容易跳閘，同時，泵被雜質(zhì)堵塞也容易導(dǎo)致泵卡死而跳閘。

3.釬尾套拆卸困難

當(dāng)鉆桿斷裂在釬尾套內(nèi)時，把鉆桿和釬尾套卸下來比較困難，影響高爐開鐵口。由于爐前環(huán)境溫度很高，鉆桿在旋轉(zhuǎn)時，鉆桿和釬尾套的螺紋配合會越來越緊，釬尾套處的螺紋退刀槽為應(yīng)力集中區(qū)，反復(fù)受到大扭矩容易斷裂。鉆桿和釬尾套的螺紋為梯形螺紋，旋緊時配合的摩擦力比較大，拆卸比較困難，配合間隙也大，容易漏水和氣。

4.沖擊無力開鐵口困難，拆卸鉆桿鉆頭困難

原設(shè)計的液壓系統(tǒng)沖擊部分壓力為11～13MPa，小于霧化鑿巖機(jī)使用的壓力，導(dǎo)致沖擊無力開鐵口困難，拆卸鉆桿鉆頭困難。為了適用霧化鑿巖機(jī)的正常使用，將系統(tǒng)壓力調(diào)整為14MPa，使鑿巖機(jī)的沖擊變得更有力，開鐵口基本正常。因原來液壓系統(tǒng)的鑿巖機(jī)沖擊和進(jìn)退馬達(dá)為同一臺泵提供動力，無法單獨調(diào)整壓力（圖2），故進(jìn)退馬達(dá)的壓力也因此超過額定壓力12MPa，使鑿巖機(jī)鉆頭壓到鐵口上的力變大，其內(nèi)部的振打桿受到的反作用力增加，容易變形損壞。

三、解決措施

1.改進(jìn)霧化系統(tǒng)

使用高爐凈環(huán)水作冷卻水，壓力0.8MPa,不用增壓就可達(dá)到開口機(jī)使用的要求，并且水壓穩(wěn)定，故可以利用原有的霧化柜簡化霧化系統(tǒng)（圖3）。水量可以根據(jù)需要通過調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)，空氣流量比較穩(wěn)定，無須調(diào)整就可達(dá)到工藝要求，這樣解決了水雜質(zhì)多堵死泵和水壓高導(dǎo)致泵的電機(jī)電流大跳閘的問題。

表1 CHY200霧化開口機(jī)技術(shù)參數(shù)

圖2 開口機(jī)液壓系統(tǒng)圖

2.把鉆桿和釬尾連接處的梯形螺紋改為圓弧螺紋

圓弧螺紋可用于污物接觸和易生銹場合，因為積聚在螺紋凹處的塵垢和鐵銹容易清除，其承受的動載荷較高，經(jīng)常拆卸螺牙也不易損壞，壽命很長。圓弧螺紋配合時拆卸的摩擦力比梯形螺紋小，在發(fā)生鉆桿頭斷在釬尾內(nèi)時容易拆卸，不至于耽誤開鐵口。此外，這種螺紋配合比梯形配合間隙小，減少了水霧泄漏。

3.在開口機(jī)進(jìn)退馬達(dá)液壓回路上增加一個減壓閥

圖3 改進(jìn)后的霧化系統(tǒng)圖

表2 開口機(jī)改造前后鉆頭鉆桿消耗量對比

對原來的液壓系統(tǒng)不作大范圍改動，遵循簡單易行的原則，通過進(jìn)退馬達(dá)回路上加裝的一個減壓閥（圖2），在保證進(jìn)退馬達(dá)所需流量的前提下，可把其前進(jìn)壓力調(diào)低到其需要的11MPa，同時鑿巖機(jī)的沖擊壓力不變，還是14MPa。這樣鑿巖機(jī)壓到出鐵口上的壓力變小了，避免振打桿損壞，同時，使得鑿巖機(jī)沖擊有力，開鐵口的速度加快。

根據(jù)所需要調(diào)整的壓力范圍以及已有其他配套液壓閥門的通徑,查有關(guān)樣本，選擇KOMPASS公司型號為MRB-04H的疊加式減壓閥,其通徑為16mm，最大流量可達(dá) 300L/min，調(diào)壓范圍 0.3～35MPa。

四、實施效果

實施以上改進(jìn)后，霧化開口機(jī)達(dá)到了預(yù)期的使用效果，和原來的空氣吹掃開口機(jī)相比，具有如下優(yōu)點：

（1）保證了出鐵正點率。霧化開口機(jī)開一次鐵口約1min，提高了效率。

（2）減少了煙塵排放量。霧化開口機(jī)工作時霧化水通過鉆頭起到壓制和凝結(jié)粉塵作用，在一定程度上降低了粉塵、煙塵的排放，同時開鐵口迅速，揚塵時間也減少，達(dá)到了環(huán)保效果。

（3）減輕了工人的勞動強(qiáng)度。霧化開口機(jī)受高溫烘烤時間短，正常運行率高，設(shè)備故障少，維護(hù)保養(yǎng)簡單易行。

（4）簡化了出鐵口的維護(hù)。因出鐵口鉆開率高，能保證出鐵口深度，使出鐵平穩(wěn)且更耐侵蝕。

（5）降低了生產(chǎn)成本。霧化開口機(jī)采用的水霧化吹掃，集降溫、排屑為一體，能有效地在工作時將鉆桿鉆頭進(jìn)行冷卻降溫，延長了設(shè)備使用壽命。鉆桿和鉆頭可多次重復(fù)使用，大大地降低了備件的消耗。霧化開口機(jī)每月可節(jié)省鉆頭和鉆桿費用76%以上。表2列出了改造前后一臺開口機(jī)一天消耗鉆頭和鉆桿數(shù)量的對比。

由表2可以看出，鉆頭每天可以節(jié)省15根，每根鉆頭59元，鉆桿每天可以節(jié)省4根，每根鉆桿801元。一年一臺開口機(jī)可以節(jié)省生產(chǎn)成本149萬元。