炉前脱硅技术的改进

炉前脱硅技术的改进

1炉前铁水脱硅技术在铁水进入转炉之前，预处理（脱硅、硫、磷）可以提高转炉的效率，降低组合成本，这是公司提高经济效益的重要技术措施之一。这项技术已列入“十五钢铁工业技术改造重点”。脱硅是铁水预处理的内容之一,根据国外经验,铁水硅含量降低0.1%,转炉可少用氧气0.86Nm3/t、石灰8～9kg/t、渣量减少10～12kg/t、金属收得率提高2.4kg/t,经济效益明显。铁水预脱硅工艺主要有:铁水预处理车间脱硅和高炉出铁场炉前脱硅。与前者相比,炉前脱硅的优点是:脱硅在高炉出铁过程中完成,铁水在高炉→转炉间停留时间短、铁水罐车用量少、脱硅反应对铁水罐内衬的侵蚀轻。炉前脱硅工艺有投撒法和喷吹法两种,喷吹法脱硅效率高,工艺及设备相对较复杂。在国外,炉前铁水脱硅技术有约20年使用经验,喷吹法和投撒法均有应用;国内已建及在建的炉前脱硅设施约有6套,4套为喷吹法,已投入正常生产的2套和在建的2套均为喷吹法,均采用将脱硅剂喷入摆动流嘴内铁水中工艺。2喷枪传动技术国内的喷吹法炉前脱硅系统由喷吹站(贮粉仓、溜管、喷吹罐及阀门)、炉前部分(喷枪传动设备、除尘罩)和输粉管组成,工艺流程为:罐车将脱硅剂运到喷粉站,把脱硅剂压送到贮粉仓内,贮粉仓内脱硅剂经溜管装入喷吹罐;脱硅时,压缩空气将喷吹罐中的脱硅剂经料流调节阀、输粉管、喷枪喷入摆动流嘴内铁水中。脱硅剂射入铁水的角度、流束及速度等对脱硅剂利用率和脱硅效率有很大影响。脱硅时操作人员根据铁水温度、流量,借助喷枪传动设备控制喷枪与铁水面间的相对位置,以获得好的脱硅效果。喷枪传动设备是喷吹法炉前脱硅系统的关键设备,多为电气手动控制,具有如下功能:1)实现喷枪升降、纵向、横向方向的移动;2)设备能方便地在工作与休止位置间转换;3)设有便于观察的行程指示器;4)为快速更换喷枪头(易损件),喷枪杆与喷枪头间的联接须方便拆装。国内4套喷吹法炉前脱硅系统采用了平台式、回转式、门架式等3种喷枪传动设备。本文将介绍这3种喷枪传动设备的开发、改进情况,分析各自优缺点,并提出改进方案。3主要系统工艺开发与研制1998年3月建成的宝钢1号高炉喷吹法炉前脱硅系统是我国内地第一套投入正常生产的炉前脱硅系统,系统工艺流程与控制软件开发、关键设备研制全部由国内完成。平台式喷枪传动设备是该项目3个研制设备之一。3.1设备的高度受限制开发平台式喷枪传动设备时面临的问题有:①国内没有类似的设备参考,只能根据工艺要求和1号高炉具体情况开发研制;②当时1号高炉处于生产状态,设计既要考虑设备自身合理性,又要适应现状;③工艺要求喷枪升降行程为3.8m,出铁场副跨吊车轨面标高仅20m,摆动流嘴盖板顶面标高为13.21m,设备高度受限制;④该设备尽量少占操作场地。平台式喷枪传动设备由喷枪、固定喷枪的滑车、供滑车行走的立柱(升降传动件设在其上)、控制立柱摆动的摆动机构(实现喷枪的纵向移动)、承载摆动机构及立柱的横移小车、平台、行程指示器等组成。升降采用链传动,横移小车沿平台上轨道行走(实现喷枪的横向移动)。通过采取将设备设在原本空闲的摆动流嘴上方,和升降采用二次提升机构等措施解决了上述难题。使用情况表明新开发的喷枪传动设备满足工艺要求,设备运行情况较好。不足是:①设备外形尺寸偏大;②换喷枪头时不能将喷枪移到摆动流嘴盖板开孔区以外;③横向行程(0.8m)偏大。3.2喷枪传动设备针对平台式喷枪传动设备的使用情况,1999年3月投产的宝钢3号高炉脱硅系统,和于2001年4月建成的宝钢2号高炉脱硅系统分别采用了回转式和门架式喷枪传动设备。3.2.1火炬系统优化设计回转式喷枪传动设备由升降部件、回转部件、摆动部件、行程指示器等组成。该设备在机构与结构上做了如下改进:1)以大半径园(R2.5m)的回转运动实现喷枪仅0.5m长的横向行程,误差在工艺允许范围内。其优点是:①取消大平台及横移小车,减小了设备外形尺寸;②喷枪纵向动作(由摆动部件完成)由轨—轮联接的小车式改为铰接的曲柄—连杆式,提高了设备的稳定性;③换喷枪头时可将喷枪移到摆动流嘴盖板开孔区以外,便于操作。回转传动件选用标准回转支承、配套的电机-减速机,降低了制造周期及成本。2)立柱按全行程设计,取消二次提升机构,通过优化立柱上链轮位置降低设备高度,结构得到简化;3)为便于设备检修,人员不易接近的润滑点均采用自润滑轴承。投产后设备运行情况良好,各项改进基本达到预期效果。不足之处是:①行程指示器略显复杂;②喷枪与输粉软管联接点较高,操作不方便。3.2.2喷枪的升降和纵向传动机构前两种喷枪传动设备均以摆动方式实现喷枪的纵向动作,脱硅时立柱多处于倾斜状态,喷枪的升降与纵向移动互相影响,立柱及喷枪倾角越大这种影响越大,它们只适用于纵向行程较小的摆动流嘴处脱硅。门架式喷枪传动设备解决了这一问题,它由回转部件、定导轮架、门形架及提升件、滑车、链(绳)式联接件等组成,其中回转部分与回转式喷枪设备基本相同,除简化行程指示器外,喷枪的升降和纵向传动机构均做了较大改进:1)滑车、链(绳)式联接件、门形架、定导轮架构成1个动滑轮机构,完成喷枪升降运动,喷枪行程为门形架行程的2倍,降低了设备高度且操作方便;2)曲臂与定导轮架间为方形轴—孔配合,喷枪的升降与纵向运动间互不影响,纵向行程可根据需要设计;3)喷枪与输粉软管间的联接点由滑车上方降到滑车中部,降低了近1.0m,便于操作。4喷枪安装设计方案4.1喷枪传动设备现有喷枪传动设备均安装在摆动流嘴盖板上,只适于摆动流嘴处脱硅。为适应喷吹法脱硅技术推广应用,需发出性能更优越、适应面更宽的喷枪传动设备,应从以下方面改进现有设备:1)降低设备高度。尽管喷枪传动设备的外形越来越小,但它仍是出铁场上最高大的设备。降低设备高度对方便出铁场吊车作业有实际意义;2)减小设备外形尺寸和对基础的荷载,可有多种安装形式以用于不同高炉;3)改进输粉软管固定方式。将软管铺设在设备上,则设备所受载荷大大降低,受力状态可改善,从而为减小设备重量及外形创造必要条件。4.2设备的安装及对比基于对脱硅工艺的理解及开发、改进喷枪传动设备经验,在参考高空作业车、国外开铁口机等设备的基础上,笔者设计了连杆式喷枪传动设备方案,如图1所示。在喷枪升降行程3.8m、纵向行程0.8m、回转角度不限等条件下,按本方案做基本设计的结果为:设备最小高度约为2.2m,回转支承直径0.45m(现为0.71m),机座平面尺寸亦大幅度减小(见表1),输粉管全部铺设在设备上,链条的张紧、为设备单独放置而设的可折叠支腿等均可在详细设计时解决。与回转式和门架式喷枪传动设备相比,连杆式喷枪传动设备的优点是:1)以铰接代替滚动(滑车—立柱间)和滑动(曲臂—定导轮架间)提高了设备的稳定性,取消现有的滑车—立柱模式,大辐度降低设备高度及外形尺寸;2)设备重量、对基础载荷、机座尺寸比现有设备减小30%～50%;设备可用于摆动流嘴处脱硅和支铁沟脱硅,可安装在摆动流嘴区混凝土热挡砂墙上,也可设在出铁场柱子上。3)输粉管铺设在设备上,设备载荷减少约50%,设备基本不受侧向力,设备受力状态得到很大改善;软管长度减少,寿命延长;设备所附输粉管与固定在其它构筑物上的输粉管间接、拆方便。由此可见,连杆式喷枪传动设备是新喷枪法脱硅系统及现有设备改造的较佳选择。5喷吹法炉前脱硅系统关键设备的改进1)炉前铁水脱硅有利于降低高炉→转炉流程生产成本,为冶炼高附加值钢种提供必要条件,是企业提高效益的重要技术措施。2)喷枪传动设备是喷吹法炉前脱硅系统的关键设备,