專利名稱:高爐穩(wěn)超高壓操作方法和爐頂裝置的制作方法
本發(fā)明涉及高爐高壓操作，特別是對現(xiàn)代化大型高爐進行穩(wěn)超高壓操作的方法和爐頂裝置。
高爐，從四十年代開始采用高壓操作以來，發(fā)展到六十年代，又趨向超高壓化和大型化。(凡爐頂壓力0.3公斤/厘米2以上者稱高壓化，2～2.5公斤/厘米2者稱超高壓化，容積在2000M3以上者稱大型化。)于是爐頂設(shè)備尺寸加大了，制造不容易，每天還吞吐數(shù)以萬噸計的爐料，加上超高壓熱煤氣流的沖刷，設(shè)備的使用壽命就更加特別短，高爐，特別是大型高爐，很難做到穩(wěn)超高壓操作，從而大大影響經(jīng)濟效益的提高。因此，對爐頂溫度、壓力兩曲線的有效控制便成了高爐冶煉技術(shù)領(lǐng)域：
中的要害。
為了解決這些問題，蘆森堡威爾斯廠鮑爾·伍特擺脫古老“鐘式”封蓋爐頂概念的束縛，在爐頂設(shè)兩個料倉，倉的上下口分別用菌閥密封，下口還設(shè)節(jié)流閥以調(diào)節(jié)料流，并保護菌閥密封面不受爐料沖刷。兩料倉節(jié)流閥，四菌閥，輪流啟閉，裝卸料。料，通過導料管流到爐內(nèi)溜槽，溜槽由行星減速機帶動裝在氣密箱內(nèi)的驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)、變角，代替布料大鐘以多種形式布于爐內(nèi)。氣密箱內(nèi)充以比爐內(nèi)壓力稍高的N2(或冷煤氣)進行冷卻以保護驅(qū)動機構(gòu)不受爐內(nèi)超高壓熱煤氣浪的沖擊。冷卻廢氣從氣密箱底部的環(huán)形縫流入爐內(nèi)。這種設(shè)備稱“PW”無料鐘爐頂裝置，1970年設(shè)計完成，首次安裝在西德漢堡的奧古斯特-蒂森鋼鐵公司四號(1445M3)高爐上，1972年一月八日投入試驗運轉(zhuǎn)，證明該裝置比“鐘式”封蓋爐頂有以下特點尺寸小，重量輕，高度低，投資少，制造容易，維修方便，布料手段靈活，料面平整、均勻，爐喉常溫只有200℃左右，密封性得到改善，被廣大冶煉工作者譽為“未來的高爐爐頂裝料設(shè)備”。但是仍然未能較好地解決高爐，特別是大型高爐穩(wěn)定地進行超高壓操作，所遇到的一系列問題，原因是1、機械探料不準確，借用溫度、壓力監(jiān)測和煤氣分析措施也補償不了，使操作者對爐喉料線變化、崩料、管道的出現(xiàn)和后二者的征兆，了解不及時，方位不清楚，不能做到有“的”放“矢”地往爐內(nèi)布料。
2、驅(qū)動裝置太復雜，制造固然困難，使用尤不方便。不但溜槽傾角和旋轉(zhuǎn)運動自相干擾，而且還和探尺相干擾。有的操作制度限得太死，不能輕易變換程序，因此，溜槽動作還嫌遲緩，操作起來比較被動。
3、采用菌閥密封，沒有自鎖性，雖然鑲嵌了硅樹脂，也容易產(chǎn)生微小間隙，給超高壓熱煤氣流以可乘之機，密封效果不好，壽命不長，拆換頻繁。另外，探尺和煤氣取樣桿是垂直運動的，驅(qū)動溜槽和閥的動力輸進軸是高速旋轉(zhuǎn)的，它們的進孔處不易做好密封，不適宜于超高壓操作。
4、不論是對中心部位，還是外圍布料，均用一個轉(zhuǎn)速-8周/分鐘。對外圍，料的線速度較大，對中心部位，料幾乎是自由落體，從料倉下口到料線有14～15米落差，故爐料落到料線時，速度均很大，甩得太利害，造成粉料過多，易導至爐況不順。
5、行星減速機和驅(qū)動機構(gòu)全部放在爐頂內(nèi)、或緊靠爐頂內(nèi)，雖有齒輪箱和氣密箱相隔，並充以比爐內(nèi)壓力稍高的N2(或冷煤氣)保護，但氣密箱底部的整體封蓋至爐墻之間的間隙(約5mm)太寬，有些底面又只有一層隔熱石綿，太單薄，當爐況失常時，超高壓熱煤氣浪容易沖擊箱內(nèi)機構(gòu)，造成損壞。故極限溫度不能允許太高，至使抗熱安全系數(shù)太小。
根據(jù)上述原因，它有以下兩大缺點一、上部調(diào)劑手段太軟弱，控制不住爐頂溫度、壓力兩曲線的惡性變化，當爐頂溫度超過500℃時，即無能為力，須借助于爐前減風手段來減壓降溫。
二、爐頂抗熱安全系數(shù)太小，(設(shè)計常溫為200℃±20℃，不許超過600℃)經(jīng)受不住超高壓熱煤氣浪的沖擊。
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種強化的“PW”無料鐘爐頂裝置，就是供高爐，特別是大型高爐進行穩(wěn)超高壓操作的方法和爐頂裝置。
本發(fā)明的任務(wù)是通過下述技術(shù)方案來完成的1、用超高壓N2排除爐喉內(nèi)高溫和煙塵，將溜槽傾角提到60°，由人工或用電視，通過三口窺視窗上的窺視筒(並輔以溫度、壓力監(jiān)測和煤氣分析等措施。)對爐喉料面進行窺視，並將變化情況匯集于操作臺的示蹤盤，使操作者能及時而準確的了解料線變化，崩料、管道的出現(xiàn)和二者的征兆，做到有“的”放“矢”地往爐內(nèi)布料。
窺視筒，前端外緣有照明燈，物鏡和目鏡緊縮在后端的調(diào)焦筒里。平時由專用楔閥保護，不受超高壓熱煤氣的熱輻射影響;使用時由超高壓N2造成對爐內(nèi)的壓力均勢，拉開楔閥，便進行工作，并防止超高壓熱煤氣浪對調(diào)焦筒的沖擊。
2、改用一套簡單的驅(qū)動裝置。分旋轉(zhuǎn)和傾角兩套系統(tǒng)。溜槽運動，在任何情況下，都既不自相干擾，也無探尺干擾。為了便于變速和變向，原動力均用直流電動機，布料程序有可以隨時相對易位的自動和手動兩種。因此，溜槽的調(diào)動靈敏快捷。
3、用有自鎖性的楔形閥。它同時還具有自行消除間隙于萌芽狀態(tài)中的性能，不給超高壓熱煤氣流以可乘之機。料流不從正面，也不能從內(nèi)側(cè)破壞密封面，故楔閥具有極高的密封性能，效果好，壽命長。原動力采用液壓推動，液壓裝置安裝在爐內(nèi)。為了節(jié)省一套動力裝置和下液壓缸免于爐內(nèi)高溫影響，下楔閥還帶動節(jié)流閥啟閉進行調(diào)節(jié)料流，並將液壓缸置于循環(huán)冷卻水套保護之中。
閥的動力裝在爐內(nèi)，輸進處的密封問題解決了。其他不易做好密封、不適宜于超高壓操作的動力進孔，有的不用了(如探尺)，有的改善了，(如驅(qū)動溜槽的高速動力軸變成低速動力軸，)有的少用了，(如煤氣取樣。)4、為了安裝楔閥和緩沖爐料，料倉相對旋轉(zhuǎn)30°。有60～70M3的容量，以便進行多種形式的布料。為了達到溜槽變速旋轉(zhuǎn)，布料時，在操作臺上操縱溜槽變角，通過同步機調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)電機的磁場強弱來實現(xiàn)，即傾角小，旋轉(zhuǎn)電機的磁場變強，轉(zhuǎn)速高;反之，磁場變?nèi)酰D(zhuǎn)速逐低。變速范圍是6～8周/分鐘，和楔閥開度大小相配合，即可取得等高料面。一定粒度的爐料，離開料倉下口，經(jīng)斜度為52°的上導料管，和47°螺旋形的下導料管盤旋而下，起緩沖作用，可減小爐料的終速度，降低甩碎率，促進高爐順行。
5、用普通減速機代替行星減速機，放在爐頂外。驅(qū)動機構(gòu)在氣密箱的保護下，放在爐蓋上，用石綿加潤滑劑密封，為了隔熱，爐蓋固定在爐篷上，二者之間還設(shè)循環(huán)冷卻水套，中間安裝驅(qū)動機構(gòu)和下導料管，管的周圍是填料。氣密箱內(nèi)，除用壓力稍高于爐內(nèi)的N2(或冷煤氣)進行冷卻外，還設(shè)噴霧頭，間歇灑水于驅(qū)動機構(gòu)的轉(zhuǎn)盤面上，以便將熱量化為蒸汽帶走，防止驅(qū)動機構(gòu)過熱導至卡楔。轉(zhuǎn)盤上的冷卻廢氣排泄孔內(nèi)設(shè)有單向閥，其他，如帶動溜槽傾角的鋼板鏈穿孔是配作的，相關(guān)間隙＜1mm，故任何情況下，超高壓熱煤氣浪也沖擊不了箱內(nèi)機構(gòu)，是很安全的，極限溫度可以大大提高，獲得較大的安全系數(shù)。
發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下和實施例中給出。
圖1 下部右旋30°總體結(jié)構(gòu)圖。
圖2 頂視圖。
圖3 A-A剖視圖。
圖4 C向視圖。
圖5 上楔閥結(jié)構(gòu)圖。
圖6 下楔閥結(jié)構(gòu)圖。
圖7 楔閥吹塵示意圖。
圖8 驅(qū)動機構(gòu)B-B剖視圖。
圖9 示蹤盤投影圖。
圖10 窺視窗結(jié)構(gòu)圖。
圖1～4是根據(jù)本發(fā)明提出的總體圖。表示爐料從運輸皮帶[1]來到受料槽[2]，經(jīng)過上楔閥[3]進入料倉[4]，打開下楔閥[5]，經(jīng)過上導料管[6]流到下導料管[7]而落到溜槽[9]上，由驅(qū)動機構(gòu)[8]驅(qū)動溜槽[9]，用多種形式布于爐內(nèi)，并將溜槽[9]的行蹤顯示于操作臺的示蹤盤上的全過程。還表示爐喉的周圍和爐篷[14]安裝有適當數(shù)量的溫度[10]，壓力[11]監(jiān)測設(shè)施，和密集的排除煙塵噴嘴[12]，在適當?shù)奈恢眠€有三口窺視窗[13]每隔120°一個，把爐喉料面分成三個窺視區(qū)域。為了更快的排除煙塵，每口窺視窗[13]對面設(shè)一根下端帶喇叭口的煤氣通道[15]，三管匯合處有抽風機[16]，可對爐喉造成負壓。
窺視方法按三個區(qū)域一次進行，眾排煙塵噴嘴[12]和抽風機[16]配合起動，以出管壓力等于爐喉內(nèi)壓力2～2.5倍的N2壓向料面，爐喉里的煙塵，有的被吸進煤氣通管[15]，有的被壓回料面以下，料面終于露出，從每口窺視窗[13]上的窺視筒[56]都極易窺見對面窺視區(qū)域料面的一切情況。
為了節(jié)省N2，每次都以盡可能短的時間，約4～5秒鐘內(nèi)完成。將料線變化、崩料、管道的出現(xiàn)和后二者的征兆通過情況指示燈，匯集于操作臺的示蹤盤上，而溫度、壓力變化則通過熱電耦和壓力表匯集于操作臺上，使操作者籍以及早、準確地了解，以便采取對策，防患于未然。
通過上述手段，就能將爐頂溫度、壓力兩曲線的變化控制在一定范圍里。因為有耐高溫爐頂，故確有對策不當，發(fā)生異常，溫度、壓力兩曲線急劇上升時，仍可從容不迫，繼續(xù)采取上述調(diào)劑手段進行調(diào)劑，很快即可恢復正常。
下面結(jié)合圖1～4依次詳細說明少數(shù)部位的細節(jié)及工作情況。
一、上楔閥[3]圖5。由楔板[17]、滑道[18]、壓梁[19]、封蓋[20]、液壓裝置[21]、閥座[22]、料倉口[23]等機件組成。
楔板[17]，料用耐磨鑄鐵，閥座[22]堆焊硬質(zhì)合金。密封面通過配研，要求達到內(nèi)外無通縫隙。液壓裝置[21]安裝在爐內(nèi)，緊靠閉閥兩傍，使啟閥推力大于閉閥拉力，確保楔閥不會導至卡楔。
二、下楔閥[5]，圖6。其組成機件增加了一個節(jié)流閥[24]和液壓缸的循環(huán)冷卻水套。(圖中未示出。)操作時，控制楔閥的啟閉大小，便可調(diào)節(jié)料流。
制造和安裝要求，上下楔閥相同，閥座[22]內(nèi)腔均充以比爐內(nèi)壓力稍高的N2進行冷卻和吹塵(圖7)。
三、驅(qū)動機構(gòu)[8]圖8。該機構(gòu)包括爐蓋[28]和旋轉(zhuǎn)、傾角兩套系統(tǒng)，在氣密箱[29]和循環(huán)冷卻水套[27]的保護下，被固定在爐篷[14]上。兩套系統(tǒng)用滾珠[31]支承，油溝[26]輸送潤滑劑，石綿層[25]作密封，由軸承[30]與氣密箱[29]相接，平放在爐蓋[28]上面。
固定在支架[51]上的旋轉(zhuǎn)軸[49]旋轉(zhuǎn)時，通過隋輪對[44]由齒輪[45]將動力傳給齒數(shù)相同的齒輪[42]帶動花鍵筒[34]和轉(zhuǎn)盤[32]聯(lián)著下面的吊鉤[53]和溜槽[9]一起旋轉(zhuǎn)。
圓柱齒輪[40]有兩個，分別和固定在升降套筒[47]外面的兩齒條[41]相嚙合。當傾角軸[37]旋轉(zhuǎn)時，則驅(qū)動傘齒輪對[39]和圓柱齒輪[40]旋轉(zhuǎn)，升降套筒[47]便作升降運動。因升降套筒[47]下端和花鍵盤[35]、盤座[36]通過滾珠[50]相聯(lián)結(jié)，故三者均隨升降套筒[47]作同步升降;又因花鍵盤[35]下面有吊環(huán)[68]，聯(lián)著鋼板鏈[54]垂直穿過穿鏈孔[69]，繞過滾輪[70]栓在溜槽[9]的小軸[71]上，故溜槽[9]即隨花鍵盤[35]升降而作0～60°的傾角運動。
花鍵盤[35]，外和升降套筒[47]相聯(lián)結(jié)，內(nèi)與花鍵筒[34]相嚙合，故既可跟花鍵筒[34]作同步旋轉(zhuǎn)，又可隨升降套筒[47]作同步升降，使溜槽[9]的旋轉(zhuǎn)與傾角互不干擾，其行蹤通過旋轉(zhuǎn)同步機[48]和傾角同步機[38]顯示于操作臺的示蹤盤上。
螺旋形的下導料管[7]裝入圓筒[46]中，周圍充滿隔熱填料[43]然后蓋上封蓋[52]。圓筒[46]與花鍵筒[34]之間有0.5～1mm間隙，用帶孔的管一根，(圖中未示出)從上端，間歇地往里注防銹劑，如亞硝酸鈉清液，起潤滑、冷卻和防銹作用。氣密箱內(nèi)冷卻廢氣主要是通過單向閥門[33]排入爐內(nèi)，也有少量從此縫隙和穿鏈孔[69]排入爐內(nèi)。
旋轉(zhuǎn)同步機[48]的構(gòu)造是兩塊圓片靠在一起、一塊固定不動，上面示有相應于爐喉料面的方位，每方位都有電器觸頭與操作臺上的示蹤盤相應的方位示蹤燈相聯(lián);另一塊是固定在旋轉(zhuǎn)軸[49]上，隨軸旋轉(zhuǎn)，上面和溜槽[9]口相應的一個方位有突臺。因為旋轉(zhuǎn)軸[49]和溜槽[9]是同步的，故當突臺壓向某一方位，接通電源，示蹤盤上相應的方位示蹤燈亮，則表示溜槽[9]口在該方位。傾角同步機[38]顯示傾角大小是同樣原理。此時，在操作臺上示蹤盤的投影如圖9，90°是溜槽[9]口的方位，∠40°是溜槽[9]的傾角，二者相交處的圓點“Q”為溜槽[9]的落料點，此點隨著溜槽[9]方位、傾角的變化而移動，在示蹤盤上可以清楚地看見它的軌跡。
此外傾角同步機[38]調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)電機的磁場強弱亦是同樣原理。同步機接上幾根杠桿，隨角運動，或正或負，即可達到控制旋轉(zhuǎn)電機磁場強弱的目的。
四、窺視窗[13]，圖10。由專用楔閥[55]和窺視筒[56]兩大部份組成。專用楔閥[55]的密封面在下緣，其滑道的前端稍有彈性，當楔板稍退出閥位時即彈起，使楔板緊靠壓梁滑出，以減少密封面的磨損。
窺視筒[56]由照明燈[57]、石英玻璃罩[58]、撓性密封罩[59]蓋板[60]、支架[61]、筒身[62]、球形軸承[63]、目鏡[64]、調(diào)焦筒[65]、物鏡[66]、手把[67]等機件組成。
爐喉排除煙塵，窺視窗[13]均壓、啟閥、明燈等予先編在自動控制程序里，工作時，只消操動手把[67]，窺視筒[56]便繞球形軸承[63]的圓心轉(zhuǎn)動，眼睛靠近目鏡[64]，便可用4～5秒鐘時間將爐喉料面掃瞄一遍。
將窺視到料面的一切情況，通過情況指示燈顯示于示蹤盤上，操作者便隨時都十分容易地將溜槽[9]的落料點“Q”對準需要布料的任何角落進行布料。
綜上所述，本發(fā)明不失去“PW”無料鐘爐頂裝置的特點，更具有以下優(yōu)點一、上部調(diào)劑手段較強，能有效地控制爐頂溫度、壓力兩曲線的惡性變化，無須指望爐前減風手段來減壓降溫。
二、爐頂抗熱安全系數(shù)增大，(常溫，冷料為200℃±20℃熱料為300℃±20℃，在短期間內(nèi)可達1200℃以上。)在煤氣爆炸所形成的超高壓熱煤氣浪的沖擊下，仍能安全工作。
本發(fā)明由于具有上述優(yōu)點，所以對世界上最大的高爐也能實現(xiàn)穩(wěn)超高壓操作，從而能大大提高經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求
1.高爐穩(wěn)超高壓操作方法和爐頂裝置，它具有(1)探料手段，(2)驅(qū)動部位，(3)密封部位，(4)導料部位，(5)爐蓋[28]部位，其特征在于對上述部分進行強化；(1.0)強化探料手段，(1.1)用壓力等于爐喉內(nèi)2～2.5倍的N2，(1.1.1)排除爐喉內(nèi)的高溫，(1.1.2)排除爐喉內(nèi)的煙塵，(1.2)將溜槽[9]傾角提到60°，(1.3)窺視料面通過三口窺視窗[13]，(1.3.1)窺視窗[13]開在爐篷[14]上，兩口窺視窗[13]之間為120°，其位置與煤氣通管[15]相對，(1.3.1.1)每一個窺視區(qū)域有一根煤氣通管[15]，管的下端是喇叭口，三根煤氣通管[15]的匯合處有抽風機[16]，(1.3.2)窺視窗[13]內(nèi)安有窺視筒[56]，窺視筒[56]的前端外緣有照明燈[57]，后端有調(diào)焦筒[65]，調(diào)焦筒[65]由物鏡[66]和目鏡[64]組成，(1.3.3)窺視筒[56]由專用楔閥[55]和超高壓N2保護，(1.4)由人工窺視料線變化、崩料、管道的出現(xiàn)和后二者的征兆，通過情況指示燈匯集于操作臺的示蹤盤上，(2.0)強化驅(qū)動部位，(2.1)采用一套既不自相干擾，也無探尺干擾，具有旋轉(zhuǎn)和傾角兩套系統(tǒng)的機械驅(qū)動裝置，對布料溜槽[9]進行驅(qū)動，(2.1.1)固定在支架[51]上的旋轉(zhuǎn)軸[49]旋轉(zhuǎn)時，通過隋輪對[44]由齒輪[45]將動力傳給齒數(shù)相同的齒輪[42]帶動花鍵筒[34]和轉(zhuǎn)盤[32]聯(lián)著下面的吊鉤[53]和溜槽[9]一起旋轉(zhuǎn)，(2.1.2)園柱齒輪[40]有兩個，分別和固定在升降套筒[47]外面的兩齒條[41]相嚙合，當傾角軸[37]旋轉(zhuǎn)時，則驅(qū)動傘齒輪對[39]和圓柱齒輪[40]旋轉(zhuǎn)，升降套筒[47]便作升降運動，因升降套筒[47]下端和花鍵盤[35]、盤座[36]通過滾珠[50]相聯(lián)結(jié)，故三者均隨升降套筒[47]作同步升降，又因花鍵盤[35]下面有吊環(huán)[68]，聯(lián)著鋼板鏈[54]垂直穿過穿鏈孔[69]繞過滾輪[70]栓在溜槽[9]的小軸[71]上，故溜槽[9]即隨花鍵盤[35]升降而作0～60°的傾角運動，(2.1.3)花鍵盤[35]，外和升降套筒[47]相聯(lián)結(jié)，內(nèi)與花鍵筒[34]相嚙合，(2.2)隨著溜槽[9]方位、傾角的變化，布料的落料點“Q”在示蹤盤上顯示其軌跡，(3.0)強化密封部位，(3.1)料倉[4]上、下口密封用具有自鎖性的楔形閥[3、5]，(3.1.1)下楔閥[5]帶動節(jié)流閥[24]啟閉，(3.1.2)下楔閥[5]液壓缸有循環(huán)冷卻水套，(3.2)閥的液壓裝置[21]安裝在爐內(nèi)，(3.3)閥的液壓裝置[21]緊靠閉閥兩傍，(4.0)強化導料部件，(4.1)上導料管[6]與下導料管[7]成螺旋形，(4.2)溜槽[9]變速旋轉(zhuǎn)，范圍是6～8周/分鐘，(4.2.1)在操作臺上操縱溜槽[9]變角，帶動同步機[38]，(4.2.2)實現(xiàn)溜槽[9]變速旋轉(zhuǎn)是通過同步機[38]調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)電機的磁場強弱，(5.0)強化爐蓋[28]部位，(5.1)爐蓋[28]與爐篷[14]之間有循環(huán)冷卻水套[27]，(5.2)冷卻廢氣排泄孔內(nèi)設(shè)單向閥[33]，(5.3)可泄冷卻廢氣的穿鏈孔[69]，圓筒[46]、花鍵筒[34]之間相關(guān)間隙≤1mm，(5.4)氣密箱[29]內(nèi)設(shè)噴霧頭，間歇灑水于轉(zhuǎn)盤[32]上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的高爐穩(wěn)超高壓操作方法和爐頂裝置，其特征在于集溜槽[9]的落料點“Q”，爐喉料線變化、崩料、管道的出現(xiàn)和后二者的征兆于操作臺的示蹤盤(圖9)上。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種高爐高壓操作，特別是大型高爐穩(wěn)定地進行超高壓操作方法和爐頂裝置。該裝置通過超高壓N
文檔編號C21B7/20GK86104795SQ86104795
公開日1987年4月15日 申請日期1986年7月5日
發(fā)明者林國護 申請人:林國護導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan