摘  要  本文对山钢日照公司炼铁厂5100m³高炉风口平台及出铁场设计的工艺布置、平台结构形式、设备选型、出铁场除尘等特点进行了阐述。

关键词  高炉  风口平台  出铁场  设计

Design Features of Tuyere Platform and Casthouse of 5100m³ BF

In Shandong Iron and Steel Group Rizhao Iron&steel Co.,LTD

Wang Xiaofeng  Zhao Shuang   Yu guohua  Li QingYang  Wang Bing

（Shandong Province Metallurgical Engineering Co.,Ltd）

Abstract: The process arrangement, structure form, equipment selection and dust removal system of tuyere platform and casthouse of 5100m³ BF in Shandong Iron and Steel Group Rizhao Iron&steel Co.,LTD is described.

Key words: blast furnace  tuyere platform   casthouse  design

1  概述

风口平台及出铁场是高炉炉前系统渣铁处理的重要场所，其工艺布置及设备选型与高炉铁口数量、铁口角度、厂区总图布置、铁水运输方式等密切相关。山钢日照钢铁厂5100m³高炉共设4各铁口，铁口夹角81°，出铁场为双矩形出铁场。铁水运输采用汽运铁水罐车运输，出铁场平台下共设置8条独立的铁水运输道路。在出铁场设计中，依照机械化、自动化、清洁化的设计理念对出铁场布置及炉前设备选型做了深入研究，实现了炉前作业场地平坦宽阔，炉前设备全自动化操作，缩短了渣铁沟长度，减轻了炉前劳动强度，强化了炉前各除尘点的除尘效果。从投产以来的操作情况看，取得了良好的效果。

2  风口平台及出铁场工艺布置

2.1  风口平台

风口平台为近八边形钢结构架空式连续平台，平台宽敞、平坦，并布置有由出铁场上风口平台的坡道，满足了叉车、风口设备更换机等机械化设备的运行，满足了高炉风口设备的机械化检修要求。在设计中对铁口上方风口平台采用水冷结构梁加喷涂耐火材料隔热，可有效解决高温渣铁对风口平台结构梁的热辐射，提高结构的安全性。

2.2  出铁场工艺布置

出铁场采用双矩形布置，东西两出铁场炉前设备及渣铁沟对称布置，每个出铁场设有2个铁口，铁口间夹角81°。增大了两铁口间的操作空间，提高了铁口在炉缸分布的均匀性和出铁操作的安全性。

根据总图布置及汽运铁水罐车运行要求，同时考虑尽可能的缩短渣铁沟长度，以减少炉前渣铁沟维护工作量，减少渣铁沟耐材消耗量。在设计中将同一出铁场两铁口的出铁罐位呈90°布置，两条渣沟对称布置，由主沟至渣处理粒化塔。出铁场布置如图1所示。这样，在满足炉前作业空间的前提下减少了出铁场占地面积，节省了大量基础建设投资，同时也减小了炉前耐材消耗成本。

3  出铁场主要设备选型

为满足高炉生产，每个铁口设有一台泥炮、开铁口机、移盖机、铁水摆动溜槽设备。泥炮和开口机同侧布置，移盖机布置在泥炮对侧，两铁口夹角之间。2个出铁场主跨各设置有1台40/16t桥式起重机，出铁场北侧副跨设置有1台32/5t桥式起重机。

3.1  液压泥炮

根据大型高炉堵口打泥压力及使用高性能炮泥的要求，采用6000kN级别大推力液压泥炮。并配置了炮泥恒温装置，可使炮泥保持在60℃恒定温度，便于泥炮更好的堵口。泥炮可通过遥控、手动实现各动作的单独操作。泥炮主要技术参数见表1。

3.2  开铁口机

开铁口机采用德国TMT全液压开口机，与泥炮同侧布置。开口机上设置传感器，液压系统中设有压力检测仪表，可通过遥控及手动实现各动作的单独操作，并具有检测和记录开口进程的功能。大臂回转编码器选用进口多圈编码器。

每两台开口机设置1套雾化柜。雾化柜包括钻头冷却水雾化及凿岩机油雾润滑功能。开铁口机主要技术参数见表2。

3.3  液压移盖机

采用落地旋转式液压移盖机，安装在泥炮对侧出铁场平台上。该设备为国内首创，具有起升、平移、旋转功能。可通过遥控及手动实现各动作的单独操作。主要有以下特点：

（1）安装位置远离铁口及主沟，避免了铁水热辐射和渣铁喷溅，有效的提高了设备使用寿命。

（2）动作灵活，可根据使用要求，选择相关动作，满足炉前检修维护要求。

（3）便于主沟盖更换，可将主沟盖移至风口平台外的出铁场主跨吊车作业区内。

落地旋转式液压移盖机主要技术参数：

最大提升重量：22t；提升高度：600mm；平移距离：3600mm；旋转角度：110°。

3.4  铁水摆动溜槽

铁水摆动溜槽采用连杆托架式，由槽体、连杆、驱动装置组成，结构设计简单，托架耳轴采用自润滑铜套，无需润滑油脂润滑，维护量少。为确保在特殊情况下摆动溜槽可正常工作，驱动方式设计为电动、气动及手动三种操作。操作方式为现场手动操作。配置有两路独立电源供电，并可自动切换。铁水摆动溜槽主要技术参数：

槽体长：6000mm；最大倾角：18°；正常工作倾角：10°。

4  风口平台及出铁场主要设计特点

4.1  采用大型汽运铁水罐车的铁水运输方式

在铁钢界面设计中经过对铁钢界面物质流、能量流和信息流的协同优化问题进行分析及专家的多次论证，最终确定采用大型汽运铁水罐车的铁水运输方式。该技术的使用极大的减小了高炉炼铁工艺吨铁占地面积；缩短了铁水运输距离，大大降低了铁水温降，在降低铁水运输成本的同时显著提高了节能降耗效益。

为满足汽运铁水罐车的安全、稳定运行要求，出铁场在设计中综合考虑了罐车空罐对罐、重罐引出、极端事故应急处理、铁水称重计量以及罐车运输调度等因素。在每个罐位上方设置了铁水液面监测装置；在罐车上设置了称重装置。同时将称重信号及铁水液位信号引至炉前及主控室，指导炉前操作人员进行倒罐作业。设计中还将罐车信息、铁水罐信息与铁水罐调度信息系统联网，实现了对每台罐车、每个铁水罐的实时在线管理。

4.2  出铁场采用平坦化设计

出铁场平坦化设计已经成为出铁场平台设计的最优选择，在设计中将渣铁沟及摆动溜槽全部布置在出铁场平台下，渣铁沟及摆动溜槽上方采用平盖板覆盖，使整个出铁场平台形成一个大平面。这样不但极大方便了炉前操作，便于炉前设备的检修更换，有利于耐火材料的运输，还为出铁场的渣铁沟通风除尘提供了条件，炉前环境得到了改善。

在土建结构设计中采用了单层无填沙平坦化设计，降低了平台自身荷载。不但加快了建设时间，还节省了平台模板及梁的钢筋混凝土用量，降低了工程投资。

4.3  采用自然风冷主沟

高炉出铁主沟采用自然风冷主沟。主沟总长22m，主沟坡度1.5%。主要结构包括主沟钢槽、钢槽内设置有隔热板、预制块、底部耐火砖及底部永久层浇注料、工作层耐火浇注料。主沟钢槽安装在底部的支撑钢梁。主沟钢槽外部与底部支撑钢梁及侧部结构挡墙间的空隙形成通风通道。通过外界自然对流空气对主沟钢槽的自然均匀冷却降低了主沟钢槽温度，使得主沟钢槽达到长久使用不变形。同时，主沟钢槽内永久层各预制块间预留的膨胀缝、可有效吸收主沟冷热交替产生的热震，避免热应力、热震对主沟耐材引起的机械性破坏，提高了主沟耐材的使用寿命。

为实时监测主沟内衬耐材侵蚀消耗情况，在主沟两侧设置有主沟温度在线监测系统，可以有效监测主沟耐材侵蚀情况，提高了主沟安全性。

4.4  出铁场通风除尘系统

为改善炉前作环境，减少周围环境污染，出铁场设有通风除尘设施。高炉生产时，出铁场的烟尘主要来源于铁口、撇渣器、渣铁沟和摆动溜槽等处，在铁口处，在不影响风口炉前设备维修和开铁口机设备运行的情况下，通过设置双侧吸及顶吸吸风口。同时在风口平台边沿通过设置风挡，使风口平台下铁口区域形成相对密闭空间，避免烟尘外溢，加强了铁口处除尘效果。在渣铁沟及摆动溜槽处采用铸钢平盖板封闭，吸风口设置在渣铁沟及摆动溜槽侧壁，以保证出铁场地坪的美观和平坦，便于检修机械通行。铸钢平盖板为嵌入式迷宫密封盖板，盖板内侧浇注隔热浇注料，可有效避免渣铁沟烟气外溢。

两个出铁场各设置一套除尘器，负责收集铁口、撇渣器、摆动流嘴、支铁沟、渣沟等处出铁时产生的烟尘，为适应系统风量变化，除尘风机采用变频调速。除尘灰由卸灰阀、刮板机、斗提机收集至集中灰仓，灰仓的下部设置吸排罐车接口，除尘灰由吸排罐车定期运出。

出铁场通风除尘系统通过设置除尘罩进行密闭及各除尘点处除尘风量的合理分配，达到了国家排放标准要求。

4.5  出铁场自动化设施

为了尽量减少炉前操作人员的操作难度，增加设备运行得稳定性、安全性，出铁场自动化设施主要有：

（1）炉前设备的自动化控制。通过设置集中液压站及炉前PLC控制系统，实现了对炉前设备的遥控控制及自动化操作，并在操作室配置手动操作台，确保炉前设备稳定运行。

（2）渣铁自动连续测温系统。渣铁温度是高炉操作的一个重要参数，在铁口处设置红外测温装置，可远距离间接测温，抗烟尘干扰能力强。可实时在线测量一次出铁过程的温度，得到整个出铁过程的温度曲线。通过所获得的出铁过程温度曲线，可准确判断炉温的变化趋势，从而采取相应的控制措施来维持高炉稳定的运行。

（3）铁水计量自动化监测。通过在每个出铁罐位处设置汽车衡铁水称重及在铁水罐正上方设置雷达液位计，可准确计量每罐铁水的装入量。称重信号及铁水液位信号引至炉前及主控室，并与铁水罐调度信息系统联网，达到了对每台罐车、每个铁水罐的实时在线管理。达到了对每台罐车、每个铁水罐的实时在线管理。

（4）主沟温度实时在线监测。通过在主沟设置测温热电偶，可实时在线监测主沟耐材侵蚀消耗情况，为主沟安全生产提供了有力保障。

（5）取样及风动送样系统。为快速及时分析高炉渣铁成分，在出铁场设置了自动取样器及风动送样装置，自动取样器可快速制取渣铁试样，无需再次加工。风动送样装置采用压缩空气将渣铁试样快速送至冶炼分析中心，完成对渣铁化学成分的分析。

5  结语

山钢日照公司炼铁厂5100m³高炉风口平台及出铁场设计，结合山钢集团大高炉实际生产经验，吸取了国内外高炉出铁场设计的先进技术特点，整个出铁场占地面积小，平台面平坦、美观，达到了机械化、自动化、清洁化设计要求，为炉前操作维护、高炉的高产、稳产、长寿提供了可靠的保证。