長壽高爐布料溜槽探索

王 松

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司，安徽243002）

0 引言

高爐是鋼鐵生產(chǎn)中重要的工序，是獲得煉鋼生鐵的重要流程。而煉鐵原料是通過高爐爐頂裝料系統(tǒng)進(jìn)入爐內(nèi)，目前爐頂裝料系統(tǒng)主要是采用無料鐘爐頂?shù)男问?。而作為無料鐘爐頂?shù)闹匾考?，高爐布料溜槽在爐頂齒輪箱的驅(qū)動下，可以實(shí)現(xiàn)精確的傾動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，以滿足煉鐵工藝對于螺旋、多環(huán)、單環(huán)、扇形和定點(diǎn)布料的需求，確保高爐布料按既定的布料制度執(zhí)行。

但在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，高爐布料溜槽的這些優(yōu)點(diǎn)也伴隨著一些其他的問題：例如，相對復(fù)雜的控制系統(tǒng)，工藝操作難度增加等[1]，但最主要問題是高爐溜槽使用壽命普遍不高。由于高爐所有的原燃物料，如生礦、燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、焦炭以及各種輔料等，都是經(jīng)過布料溜槽進(jìn)入高爐，在300～400 ℃的高爐頂溫作用下，溜槽運(yùn)行條件十分惡劣，造成了高爐溜槽劣化的周期比較短，極易磨損，降低了其使用壽命。這不僅會影響高爐的生鐵產(chǎn)量，造成經(jīng)濟(jì)上的損失，同時也對安全生產(chǎn)有一定的威脅，因此提高高爐布料溜槽的使用壽命至關(guān)重要。

1 布料溜槽結(jié)構(gòu)及存在問題

1.1 布料溜槽的結(jié)構(gòu)

高爐布料溜槽主要是由鵝頭體、溜槽本體和耐磨襯板構(gòu)成。高爐布料溜槽在安裝過程中，其鵝頭插進(jìn)與爐頂水冷齒輪箱傾動齒輪連接的驅(qū)動軸的凹槽內(nèi)，再將左右兩邊的偏心銷軸插入鵝頭體的定位孔中，然后通過溜槽的傾動配合偏心銷軸的轉(zhuǎn)動鎖緊高爐布料溜槽。安裝完成后，溜槽通過爐頂水冷齒輪箱的驅(qū)動，進(jìn)行傾動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動[2]。

1.2 布料溜槽的運(yùn)行

在正常的高爐生產(chǎn)中，溜槽啟動過程緩慢，在啟動后進(jìn)行連續(xù)布料[3]。高爐裝料過程中，物料流經(jīng)料灌、下料閘、下料灌等過一系列過程落在在溜槽本體的底部，隨后按照工藝布料制度均勻的分布于爐內(nèi)[4]。在高爐生產(chǎn)中，根據(jù)不同的需要可采取定點(diǎn)布料、環(huán)形布料、扇形布料、螺旋布料、擇反布料等，特殊情況還會采取不均勻布料或混合布料方式等。但在現(xiàn)在的生產(chǎn)中，為了調(diào)整爐況和適應(yīng)特殊裝料制度，出現(xiàn)了越來越多“反常”的布料規(guī)律，這就對布料溜槽的使用壽命提出了更高的要求。布料溜槽運(yùn)動軌跡如圖1 所示。

圖1 布料溜槽運(yùn)動軌跡

1.3 布料溜槽存在的主要問題

以往設(shè)計(jì)使用的高爐布料溜槽，主要是在布料溜槽本體的受料點(diǎn)按料流運(yùn)動的軌跡焊接部分耐磨襯板，并制作成凹槽，在通過一定次數(shù)的料流后，凹槽內(nèi)會儲存一定的物料，并逐步壓實(shí)，這就形成了“料打料”結(jié)構(gòu)。而在高爐布料溜槽的尾部會焊接部分耐磨合金板，以降低料流對溜槽本體的磨損[5]。但是，該溜槽內(nèi)的保護(hù)層在料流的沖擊下還是會存在脫落的危險(xiǎn)，且物料下落時與溜槽的兩側(cè)壁板也不可避免地會發(fā)生碰撞和摩擦，而該溜槽的兩側(cè)壁板上并沒有減緩料流沖擊和抗摩損的設(shè)施，這樣就會對溜槽底板造成較大的沖擊，同時引起溜槽側(cè)板的磨損較大[6]。

布料溜槽設(shè)備在線維修是比較困難的，一旦部分設(shè)備發(fā)生損壞就很可能需要更換整個溜槽；由于布料溜槽安裝位置的特殊性，使得溜槽設(shè)備的更換都非常繁瑣。目前布料溜槽的壽命普遍在8~10 個月左右，爐況惡劣時甚至兩三個月就失效了[7]，溜槽失效狀況如圖2 所示。因此，對高爐布料溜槽的改進(jìn)是有必要的。

圖2 溜槽失效照片

2 布料溜槽長壽探索

通過分析高爐布料溜槽失效的原因，并結(jié)合多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對布料溜槽的結(jié)構(gòu)和耐磨材料進(jìn)行了改進(jìn)。改進(jìn)后的高爐布料溜槽由鵝頭體、溜槽本體、落料襯板、落料槽、流料襯板、耐磨合金顆粒、擋料襯板、網(wǎng)格槽組成，具體結(jié)構(gòu)如圖3 所示。生產(chǎn)實(shí)踐證明，改進(jìn)后的高爐布料溜槽使用壽命顯著提高。圖4 為使用了12 個月的改進(jìn)后布料溜槽，溜槽幾乎無磨損，可繼續(xù)使用。長壽高爐布料溜槽結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：

（1）帶有網(wǎng)格槽的擋料襯板，使得物料從溜槽本體的上方落下時會被網(wǎng)格槽的間壁（即長條塊）所阻擋，一方面能夠減少物料與溜槽本體側(cè)面的摩擦，另一方面也可以緩沖物料對于溜槽底部的沖擊，提高溜槽的使用壽命。此外，網(wǎng)格槽還擁有儲料的作用，使物料存留在網(wǎng)格槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)料打料功能。網(wǎng)格槽由傾斜的耐磨合金條交叉布置，使得物料可以沿著傾斜面逐漸滑落，物料落下時能夠得到緩沖，不至于飛濺至溜槽本體外。耐磨合金條的傾斜度和網(wǎng)格槽的深度均是經(jīng)過大量實(shí)踐所總結(jié)出的最佳范圍，一般傾斜度為30～50°，網(wǎng)格槽的深度為30～50 mm，在該范圍內(nèi)的網(wǎng)格槽能夠達(dá)到最佳的緩沖和耐磨效果，有利于溜槽的使用壽命的延長。

（2）擋料襯板與溜槽本體之間通過螺栓固定連接，使得擋料襯板拆裝快捷，便于溜槽換下后進(jìn)行襯板的更換。

（3）采用矩形槽狀結(jié)構(gòu)的溜槽本體，物料下落時與網(wǎng)格槽的接觸更加頻繁，溜槽的布料更加均勻準(zhǔn)確[8]。落料襯板上的落料槽能夠?qū)⑾嚷湎碌奈锪蟽Υ嬖诓壑校罄m(xù)落下的物料會擊打在槽中的物料上，實(shí)現(xiàn)料打料功能，有效地減少了物料對于落料襯板的沖擊，提高了落料襯板的使用壽命，且落料槽的側(cè)面采用設(shè)定好的斜度的斜面結(jié)構(gòu)，使得物料尤其是第一批物料可以落在斜面上并滑落至槽中，緩沖物料對于落料襯板的沖擊。

（4）在流料襯板上均勻鑲嵌有耐磨合金顆粒，大大加強(qiáng)了溜槽后端尤其是溜槽出口處的耐磨性，提高了溜槽的使用壽命，該耐磨顆粒的成本較低，且鑲嵌難度相比較合金塊大大降低，一般采用碳化鎢顆粒作為耐磨合金顆粒，對于粒徑在20～30 mm之間的物料的耐磨性增強(qiáng)最為明顯。

圖3 長壽布料溜槽結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 使用12 個月的改進(jìn)后布料溜槽

4 結(jié)語

高爐布料溜槽是作為高爐生產(chǎn)的核心部件，它的更換周期直接影響著高爐生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[9]，因此，提高高爐溜槽的使用壽命具有十分重要的意義。本文對高爐溜槽在生產(chǎn)過程中壽命普遍偏低的原因進(jìn)行了分析和探討，并結(jié)合多年的運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，對高爐溜槽的結(jié)構(gòu)和耐磨材料做了一些改進(jìn)設(shè)計(jì)，實(shí)踐證明，這些改進(jìn)措施能夠在一定程度上提高高爐溜槽的使用壽命。但影響布料溜槽使用壽命的因素是多方面的，作為高爐生產(chǎn)重要的工藝設(shè)備，其結(jié)構(gòu)的改進(jìn)只是一方面。今后提高溜槽使用壽命的研究重點(diǎn)，更多的是在優(yōu)化高爐操作工藝和新材料的應(yīng)用方面下功夫。