煉鋼鋼包加蓋保溫節(jié)能技術(shù)研究應(yīng)用實(shí)踐

邊志剛

（河鋼集團(tuán)宣鋼公司， 河北 宣化 075100）

鋼包加蓋技術(shù)是一項(xiàng)綠色、環(huán)保、節(jié)能的新技術(shù)，符合國(guó)家大力倡導(dǎo)的節(jié)能減排的政策要求[1]。該技術(shù)通過(guò)將煉鋼生產(chǎn)中鋼水盛裝的鋼包進(jìn)行加蓋，實(shí)現(xiàn)降低鋼水運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的溫度損失，起到良好的保溫效果，滿足低成本高質(zhì)量煉鋼生產(chǎn)的要求。煉鋼生產(chǎn)的鋼包加蓋工藝流程已經(jīng)成為先進(jìn)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，在節(jié)能降耗和降低企業(yè)成本方面效果很好。

1 應(yīng)用背景

河鋼集團(tuán)宣鋼公司（全文簡(jiǎn)稱宣鋼）二鋼軋廠150 t爐區(qū)現(xiàn)有2 座150 t 轉(zhuǎn)爐，1 套雙工位RH 精煉爐和2 套LF 精煉爐，年產(chǎn)合格鋼水340 萬(wàn)t。鋼水消耗物料運(yùn)轉(zhuǎn)路徑主要有兩條。第一條路經(jīng)為：轉(zhuǎn)爐吹煉生產(chǎn)出合格鋼水→吹氬站吹氬調(diào)整鋼水成份→鋼水平車將鋼包運(yùn)輸?shù)竭B鑄跨待吊工位→15 號(hào)或者16 號(hào)天車將鋼水包吊運(yùn)至1 號(hào)或者2 號(hào)連鑄機(jī)進(jìn)行鋼水澆鑄生產(chǎn)合格鋼坯。第二條路經(jīng)為：轉(zhuǎn)爐吹煉生產(chǎn)出合格鋼水→吹氬站吹氬調(diào)整鋼水成份→鋼水平車將鋼包運(yùn)輸?shù)骄珶捒绱豕の弧?9 號(hào)天車將鋼水包吊運(yùn)至精煉工位進(jìn)行通電精煉→鋼水平車將鋼包運(yùn)輸?shù)竭B鑄跨待吊工位→15 號(hào)或者16 號(hào)天車將鋼水包吊運(yùn)至1 號(hào)或者2 號(hào)連鑄機(jī)進(jìn)行鋼水澆鑄生產(chǎn)合格鋼坯。

通過(guò)路徑一流轉(zhuǎn)的鋼水占到60%，通過(guò)路徑二流轉(zhuǎn)的鋼水占40%。原來(lái)設(shè)計(jì)的鋼包運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)是在連鑄機(jī)大包澆鑄的時(shí)候鋼包加蓋，在從轉(zhuǎn)爐出鋼到連鑄機(jī)的過(guò)程中全流程不加裝大包蓋。在相同的工藝狀況下，現(xiàn)在煉鋼鋼水過(guò)程溫度降低在85°左右，這樣導(dǎo)致要滿足工藝要求轉(zhuǎn)爐出鋼溫度必須控制在較高的區(qū)間1 670°~1 680°度之間。在引入鋼包加裝包蓋工藝之后，由于鋼包在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中相對(duì)較封閉，起到了良好的保溫效果，使得轉(zhuǎn)爐過(guò)程溫度控制可以降低10°左右，因此十分有必要進(jìn)行鋼包加蓋技術(shù)改造，達(dá)到在節(jié)能的同時(shí)降低消耗，優(yōu)化工藝流程，促進(jìn)鋼水質(zhì)量提升的目的。

2 總體思路和實(shí)施方案

2.1 總體思路

該項(xiàng)目根據(jù)宣鋼150 t 轉(zhuǎn)爐的實(shí)際工況進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，在機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮宣鋼150 t 爐區(qū)的生產(chǎn)特點(diǎn)和工藝點(diǎn)布置情況，使得鋼包加蓋設(shè)備設(shè)施的控制和運(yùn)行與現(xiàn)在的生產(chǎn)工藝設(shè)施進(jìn)行良好的匹配，促進(jìn)鋼水包調(diào)度運(yùn)轉(zhuǎn)效率，提高生產(chǎn)質(zhì)量。

該廠150 t 爐區(qū)含2 座轉(zhuǎn)爐、2 套雙工位LF、1套R(shí)H 精煉爐等工藝設(shè)備，根據(jù)該情況設(shè)計(jì)采用鋼包蓋13 套、加脫蓋裝置8 套、立式包蓋存放架6 套、鋼包支軸24 套、電氣控制系統(tǒng)8 套、監(jiān)視控制系統(tǒng)8 套、天車用包蓋吊具2 套。

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的時(shí)候考慮下述原則：

1）采用掛鉤型式的鋼包加蓋裝置，加脫蓋裝置與鋼包運(yùn)行裝置同步運(yùn)行。

2）LF 爐本體設(shè)備保持不變。

3）鋼包蓋厚度不得低于400 mm。

4）鋼包傾翻裝置保證鋼包盒鋼包蓋在120°的范圍內(nèi)，擺開的鋼包蓋與坑之間不產(chǎn)生干涉；鋼包及鋼包蓋在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中保證安全可靠。

5）在南北鋼包熱修間區(qū)域設(shè)置鋼包蓋立式存放架，作為脫蓋、加蓋或存放包蓋用備用操作和觀察鋼包渣線及處理事故。

6）鋼包加蓋裝置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加脫蓋，可實(shí)現(xiàn)就地機(jī)旁箱和操作室監(jiān)控畫面遠(yuǎn)程操作和監(jiān)視。

2.2 實(shí)施方案

宣鋼150 t 爐區(qū)設(shè)計(jì)采用專門的鋼包加蓋工藝設(shè)備和與之配套的操作方法，實(shí)現(xiàn)鋼水包包蓋的全流程全方位加裝包蓋的功能[2]。鋼包加脫蓋裝置能對(duì)出站鋼包進(jìn)行自動(dòng)加蓋，對(duì)入站的鋼包進(jìn)行自動(dòng)脫蓋。全程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加蓋、脫蓋；包蓋支軸機(jī)構(gòu)設(shè)在靠鋼包翻包帶側(cè)，能夠帶蓋進(jìn)行鑄余渣傾倒操作，實(shí)現(xiàn)包蓋過(guò)程循環(huán)。

圖1 為鋼包加蓋關(guān)鍵設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。

圖1 鋼包加蓋結(jié)構(gòu)主視和右視圖

2.2.1 鋼包加蓋設(shè)備組成和技術(shù)參數(shù)

每套鋼包加脫蓋裝置采用卷?yè)P(yáng)機(jī)裝置模式進(jìn)行提升操作，包括鋼包蓋、鋼包支軸、加脫蓋裝置、鋼包蓋存放架、包蓋專用吊具、攪拌機(jī)等裝置組成[3]。

2.2.1.1 鋼包蓋

鋼包蓋由包蓋本體和隔熱材料組成。其技術(shù)參數(shù)：包蓋直徑為4 200 mm，包蓋總高度為800 mm，材質(zhì)為Q345。

包蓋本體采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，內(nèi)表面焊有錨固件，隔熱材料采用可耐1 400 ℃溫度的澆注耐火材料。包蓋外形設(shè)計(jì)可以允許存在適量的包口粘渣。包蓋本體上設(shè)有鉸軸板，其開口形狀為特殊設(shè)計(jì)，其作用是與鋼包連接，包蓋可以在鋼包上旋轉(zhuǎn)并可以較方便的脫開，用于防止鋼水液面或者鋼包紅熱耐材輻射散熱，具備保溫功能，與鋼包鉸接。正常倒渣作業(yè)包蓋始終掛在鋼包上，在各處理線加脫蓋工位自動(dòng)完成與鋼包的分離與扣合，滿足熱修加砂作業(yè)的需要，能夠保護(hù)工人免受高溫輻射。

2.2.1.2 鋼包支軸

鋼包支軸主要是由支架和鉸軸組成，與鋼包焊接固定，用于支承鋼包蓋。其技術(shù)參數(shù)：質(zhì)量為1.5 t，材質(zhì)為Q345，鉸軸直徑為100 mm，材質(zhì)為45。

支架采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)與鋼包焊接，支架上有鉸軸，鋼包蓋上的鉸軸板與鋼包支架連接。鉸軸上裝有軸套，可使鋼包蓋的旋轉(zhuǎn)更加靈活，并且可以保護(hù)鉸軸減少磨損，用戶在使用過(guò)程中可以方便更換。

2.2.1.3 鋼包加揭蓋裝置

加揭蓋裝置安裝在鋼結(jié)構(gòu)上用于將在線的鋼包實(shí)現(xiàn)包蓋與鋼包的連接和脫離，根據(jù)工藝需要固定安裝在相應(yīng)位置。

鋼包加揭蓋裝置為掛鉤提升型式，加脫蓋裝置可沿鋼包走行方向移動(dòng)。

主要技術(shù)參數(shù)為驅(qū)動(dòng)方式為移動(dòng)式掛鉤提升，驅(qū)動(dòng)功率為22 kW，最大升降行程為1 600 mm。

2.2.1.4 鋼包蓋吊具及其存放架

鋼包蓋上、下線時(shí)采用包蓋專用吊具與行車副鉤配合使用，吊具規(guī)格根據(jù)行車規(guī)格分別提供，并設(shè)吊具存放架。

2.2.1.5 鋼包蓋存放架

包蓋立式存放架作為鋼包需要下線冷修脫蓋、加蓋或臨時(shí)存放包蓋用。當(dāng)鋼包蓋需要更換，或者鋼包蓋本身需要維修時(shí)使用，以作新包蓋澆鑄耐材及維修用。存放架為鋼結(jié)構(gòu)支架，安裝在混凝土基座上。

2.2.2 鋼包全程加蓋關(guān)鍵控制操作方法

鋼包加蓋關(guān)鍵控制操作方法由四個(gè)關(guān)鍵步驟功能組成，見表1。

表1 鋼包加蓋關(guān)鍵功能

2.2.3 鋼包加揭蓋工藝流程

各工位加揭蓋流程簡(jiǎn)介如下，下頁(yè)圖2 為流程圖。

2.2.4 鋼包加蓋設(shè)備操作注意事項(xiàng)

鋼包加脫蓋裝置采用現(xiàn)場(chǎng)操作和操作室監(jiān)控相結(jié)合的方式。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試或聯(lián)鎖強(qiáng)制解除時(shí)操作應(yīng)注意做到提升框架在提升或者下降時(shí)，對(duì)應(yīng)的鋼包臺(tái)車必須處于靜止?fàn)顟B(tài)，且處于加/脫蓋位；提升框架在進(jìn)行提升（下降）動(dòng)作時(shí)，走行裝置不得同時(shí)水平移動(dòng)；提升框架運(yùn)行至預(yù)備進(jìn)鉤（脫鉤）位，走行裝置水平移動(dòng)允許；鋼包蓋確?？梢赃M(jìn)鉤（脫鉤）后，提升（下降）操作允許；鋼包蓋吊點(diǎn)與提升框架的掛鉤掛上后，鋼包蓋提升（下降）操作允許。

圖2 鋼包加蓋操作流程圖

LF 工位還有存放鋼包蓋流程，過(guò)程同加蓋過(guò)程，由于存放架低于鋼包蓋口標(biāo)高，卷?yè)P(yáng)機(jī)升降系統(tǒng)須設(shè)置3 號(hào)、4 號(hào)下限位。此外，卷?yè)P(yáng)機(jī)升降系統(tǒng)須在上極限位的上方設(shè)置安全極限位，通過(guò)撞桿式限位開關(guān)實(shí)現(xiàn)，以防安裝在卷?yè)P(yáng)機(jī)設(shè)備上的行程限位開關(guān)失靈導(dǎo)致提升框架過(guò)度提升而與工作平臺(tái)相撞。

3 實(shí)施效果

通過(guò)精心制定鋼包加蓋項(xiàng)目施工方案，先后完成設(shè)備安裝、冷熱試車、規(guī)程培訓(xùn)和分階段試運(yùn)行。其間，相關(guān)技術(shù)人員對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行跟蹤和實(shí)時(shí)記錄分析，并多次召開專題會(huì)，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，制定攻關(guān)措施，對(duì)加蓋設(shè)備設(shè)施進(jìn)行了改進(jìn)和完善，最終實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

項(xiàng)目正式投運(yùn)之后，降低了轉(zhuǎn)爐負(fù)荷，減少了轉(zhuǎn)爐消耗，保證了鋼包溫度的穩(wěn)定縮短精煉冶煉時(shí)間，避免了鋼渣飛濺，減少了鋼包口火光和煙塵，改善了連鑄鋼坯質(zhì)量；提高了鋼包在線周轉(zhuǎn)周期[4]，減少了廢氣排放，有利于環(huán)境保護(hù)。

4 結(jié)論

宣鋼150 t 爐區(qū)引入該技術(shù)以來(lái)，使用效果良好，運(yùn)行穩(wěn)定。鋼包全程加蓋技術(shù)的成功應(yīng)用，對(duì)減少鋼包過(guò)程溫度降低，節(jié)約能源和降低鋼消耗，提高生產(chǎn)節(jié)奏，優(yōu)化工藝流程等效果顯著。同時(shí)由于出鋼溫度降低，延長(zhǎng)了轉(zhuǎn)爐爐襯壽命，降低了耐材消耗，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，提高了管理水平，最終實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增效。