南钢炼铁新厂1# 高炉无料钟炉顶的结构及应用

褚锦文

（南京钢铁联合有限公司，江苏 南京 211100）

【摘　要】本文对第一炼铁厂1#高炉无料钟炉顶装料设备结构和应用总结。

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关键词 无料钟炉顶；水冷齿轮箱；行星齿轮箱

0　前言

南京钢铁集团有限公司为了更好的适应市场和需求，于2003年开始投入巨资筹建2000m3以上的大高炉。1#高炉引进了卢森堡PW公司制造的无料钟炉顶设备。众所周知炉顶装料系统是本公司重点管控的A类设备，是关系到高炉能否正常生产的关键环节之一。

1　无料钟炉顶的结构特点

无料钟设备主要有并罐与串罐之分，各有其特点。并罐无料钟装料能力大，但布料有蛇形偏析现象，设备部件多，设备重量也较大，加上需要两套均排压设施，因此投资相对较高。串罐无料钟能有效控制装料过程中物料的粒度偏析，料罐称量准确，料闸可控性更佳，设备重量更轻，设备故障率较低。在最近钢铁企业新建和改造的高炉上，串罐无料钟占据了主导地位。故本厂采用了中心卸料式串罐无料钟炉顶装料设备，由固定料罐、称量料罐、上下料闸、上下密封阀、水冷齿轮箱、布料溜槽、均排压阀等设备构成。

1#高炉串罐式无料钟炉顶按其设备的传动方式主要可分为两个部分：一是由液压传动控制的下阀箱及以上的设备（上部设备），通过集中在液压站阀台上电磁阀的控制，使油缸往复运动，经连杆机构有效的控制各阀（闸）的动作方向和开启速度，从而满足装料的动作；二是由电机、行星差动齿轮箱、水冷齿轮箱、布料溜槽等构成的布料器（下部设备）。

1.1　上部装料设备

1#高炉无料钟炉顶上部装料设备主要包括固定料罐、称量料罐、上下密封阀、料流调节阀、均排压阀等。其主要参数如下：固定料罐有效容积45m3；上料闸直径Φ1000mm，上料闸下料能力，焦炭1.0m3/s，烧结矿1.4m3/s；称量料罐有效容积45m3，称量料罐设计压力0.25Mpa；上密封阀直径Φ1150mm；料流调节阀直径Φ750mm，料流调节阀排料能力，焦炭0.7m3/s，烧结矿1.3m3/s；均排压阀6台，其中DN500阀门5台，DN250阀门1台。

上料罐固定在工字钢框架上，内部安装了96块60mm衬板，上料闸则悬挂在固定罐下法兰。为了减少物料对上料闸的冲击磨损，固定罐上部设置了四通分料器，朝四个方向分散物料。称量罐由3台称量压头支撑，下法兰连接安装了下阀箱。下阀箱内的料流调节阀呈对V字形交叉结构，本体上部由12块球面耐磨衬板组成，开度大小0-750mm。炉顶布料时，通过比例电磁阀、液控单向阀、编码器等联合控制油缸的开度，从而控制料流调节阀的开度，达到控制料速的目的。

无料钟炉顶上、下密封阀的密封性能主要取决于阀座的清洁平整度和阀板硅胶密封圈的使用寿命。阀座中空，使用蒸汽加热防止灰尘附着，但仍有少量灰尘堆积，时间长了会影响密封效果，所以每次定修（3-4个月）必须清理接触面。而硅胶密封件在高温下容易老化龟裂，每次定修也必须更换。

6台均排压阀结构相同，采用软、硬两道密封，确保阀门的密封性能。均压阀的硅胶密封件，使用温度相对较低，每次定修检查，如无较大磨损两个定修周期更换一次。

１．２　下部布料设备

无料钟炉顶的下部设备包括行星差动减速机、水冷齿轮箱、布料溜槽等。溜槽由旋转、倾动电机、行星齿轮箱、水冷齿轮箱驱动，可在2～53°范围内倾动，设有11个倾角位置。布料溜槽和旋转、倾动电机的参数如下：溜槽长度3500mm，旋转速度8r/min，倾动速度0.28～0.028r/min，槽拆卸角：60～75°；旋转电机功率3.3/10kw，转速475/1455rpm；倾动电机功率7.5kw，转速1470rpm。

行星齿轮箱，它为布料溜槽的倾动和旋转提供动力，使得溜槽能做三种形式的运动，一是单纯的旋转，二是单纯的倾动，三是旋转和倾动同时进行，且旋转和倾动互不干涉。使溜槽能够根据装料程序指令、编码器提供的位置精度分别进行调节和控制，以实现炉顶的准确布料。

PW行星差动减速机，其排气孔和旋转输入轴处会有齿轮油泄漏现象。则需要对空心轴密封（上填料密封）和实心轴密封（下填料密封）进行紧固。如果仍然有漏油现象，则需及时更换密封圈。

溜槽传动齿轮箱的冷却采用清循环水冷却的方式，冷却水由炉顶齿轮箱冷却循环泵站（水冷站）提供。齿轮箱的正常冷却水量为15m3/h左右，最大设计流量按20m3/h。为减少炉内煤气及粉尘窜入齿轮箱内，减少积灰，向齿轮箱中连续通入1000 m3/h左右的N2进行密封。为了避免布料溜槽鹅头体连接的耳轴部分长期受到高温烘烤，溜槽受热变形，造成倾动耳轴与布料溜槽卡死，无法拆卸，除了采用循环水冷却耳轴外，气密箱内部倾动齿轮箱上还另设机械润滑泵，在布料程序上设定每布30罐料溜槽即运行至2°左右，由机械碰块通过杠杆，使干油泵给倾动耳轴和其他关键部位注入润滑脂。由于维护得当，从开炉到现在，每次更换布料溜槽，耳轴都比较容易抽出，且无太大磨损。

２　基本装料制度

无料钟炉顶通过布料溜槽的旋转和倾动、料流调节阀的控制，可实现炉喉料面上的多种布料方式，适应各种炉况的上部调节要求，使高炉装料操作简单化，有利于高炉的稳定和长寿。装料制度选择为：C↓O↓。目前1#高炉一般采用的是环形布料，布料矩阵

3　遇到的问题及解决方法

３．１　称量不准

自投产以来，称量罐多次出现称量不准的现象。称量罐由3台称量压头支撑，与外部连接方式均为波纹管或软连接。发生称量不准的原因，是称量罐与其它物体有干涉。对此我们陆续有几处改进：1）称量罐与固定罐之间的间隙太小，下料闸下部除尘软连接处，稍有积灰便会有卡阻，影响称量。为此使用液压顶撑起固定罐，均匀垫入20mm厚钢板，使上料闸与称量罐之间增加了20mm的间隙，消除了干扰。2）均压管与烟气回收阀平台之间的空隙太小，装入重量大的烧结矿时，很容易抵到平台，影响称量。为此，修整了平台与均压管的间隙。3）与称量压头配套的横置的调整螺杆应是松动的，时间长了可能有卡阻，影响称量，应定期润滑除锈。

3.2　固定罐衬板消耗大

物料从四通分配器由四个方向进入固定料罐，虽然避免了对上料闸的直接冲击，但对四个方向的固定罐冲击磨损非常严重。投产初期，固定罐受冲击位置的衬板每年都需更换。以每个方向有4块衬板计算，年更换衬板数量就是16块，消耗颇大。后采用了制作800mm×1000mm×200mm的集料斗（中间都用1000mm×200mm的钢板隔开）的方式，安装在固定罐内壁，用两颗M24×120的螺栓固定，料斗底部用钢板支撑，使冲下的物料形成料磨料的状态，极大的减少了固定罐衬板的消耗。

３．３　均排压阀阀板松动，密封不严

开炉时使用的是西冶的均排压阀，曲轴与阀板间用圆柱销连接，并用四颗M27的螺杆固定调整阀板的位置，但时间稍长每颗单独的螺杆容易磨损松动，最终甚至可能导致阀板脱落。后将四颗螺栓更换为8.8级M30螺栓，调整好水平，螺栓间用扁钢焊牢，用并帽锁死，保证了阀板的稳定与牢靠。随着均排压阀的使用，固定阀板硅胶密封件压盖的螺栓经常断裂，分析原因是由于阀板被锁死后，关阀时受到的剪切力增加。原来的压盖螺栓是M12×25，后该为M16的螺栓，使用至今效果良好。

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参考文献

［１］张树勋,编.钢铁厂设计原理[M].冶金工业出版社,1994,10.

［责任编辑：杨玉洁］