1800m3高炉渣铁处理系统设计

包头地区原料条件下1800m3高炉渣铁处理系统设计冶金06-2赵德义指导教师王永斌摘要高炉渣铁处理系统设计包括出铁场的设计﹑铁水处理系统设计和炉渣处理系统设计。通过比较分析现在国内高炉出铁场布置形式及其生产实践情况，依据以炉建炉及先进合理的思想，本设计选用了两个矩形出铁场。其优点在于能很好的适应高炉的强化冶炼，渣铁沟布置合理，渣铁分布均匀；自然通风条件优越，炉前操作环境好。高炉生产的铁水主要是供给炼钢，最重要的铁水处理设备是铁水罐车，所选的鱼雷罐车热损失较小，铁水成分均匀，砖衬寿命长，并可在其中进行炉外脱硫和脱磷。炉渣处理设备是工作稳定，符合最新环保要求的环保型INBA法处理设备，两套设备可以保证水渣处理率在95%以上。关键词：渣铁处理；矩形出铁场；鱼雷罐车；环保型INBAAbstractThedesignofblastfurnaceslag-ironprocessingsystemincludesthedesignofcasthouseandthedesignofhotmetaltreatmentsystemandslagprocessingsystem.Bythecomparativeanalysisofthecasthousearrangementformandtheproductionpracticesituationofdomesticblastfurnace,basingontheadvancedreasonableideaofbuildingblastfurnacebyblastfurnace.Thisisdesignedasrectangulardoublecastinghousetype.Itisadvantagesaregoodad-aptationstrengthensthesmeltingoftheblast.Theslagironditchisreasonablydesignedtheevenslagandhotmetaldistributionbybigtapholeangleandthegoodcasthouseoperationenviro-nmentbythesuperiornaturalventilationcondition.Thehotmetalproducedbyblastfurnacemainlysuppliesforsteel-making.themostimportantequipmentofthehotmetaltreatmenttheladle-car,selectsthetorpedocarwhichhastheadvantagesofthesmallestheatloss,theevenhotmetalcompositioningredient,thelongbricklininglife,andcarringonthedesulphurizationanddephosphorizationoutsidethefurnace.theslagprocessingequipmentistheenvironmentfriendlyINBAequipmentwhoseworkisstableandwhichmeetsthenewestandtheharshestenvironmentalprotectionrequirement.Thetwosetsofequipmentcanguaranteethattheblastfurnacegranulatedslagratereachesabove95%.Keywords:slag-ironprocessing;rectangulardoublecasting;torpedocar;environmentfriendlyINBA1.综述随着高炉大型化和高压化的发展，现代大型高炉生产能力逐渐增大，目前的大型高炉日产量可达到万吨以上，此外还有四五千吨炉渣。如何将如此大量的生铁和炉渣及时的从炉内放出，运输和处理，是稳定高炉操作，提高生产率的重要问题。现代高炉生产的各个环节基本上实现了机械化，但目前国内炉前操作仍停留在20世纪50年代的水平，没有摆脱繁重的体力劳动。所以选定渣铁处理设施时既要注意生铁的回收，又要安排炉渣的综合利用。即注意不断提高劳动生产率为高炉进一步强化创造条件，好要加速实现炉前操作机械化，进行远距离控制，减轻繁重的体力劳动，改变炉前工作环境。铁、渣处理是高炉生产的重要环节。铁、渣处理系统的设施主要包括：风口平台与出铁场，开铁口机，堵铁口机，堵渣口机，换风口机，渣罐车，铁水罐车，铸铁机以及炉渣水淬设施等[1]。2.工艺计算在进行炼铁计算时，需要用到完整的物料化学成分，但是现场给出的成分往往是不完整的。比如铁矿石（天然矿或烧结矿）给出的成分常常有FeO、CaO、SiO2、Al2O3、MgO等几种化合物的含量，直接用他们进行计算会造成较大的误差，因此要进行准确的工艺计算，必须对给出的原料成分进行加工计算[2]，把原料成分补齐并平衡成100%。由物料平衡可计算出列物料平衡表2.1。表2.1物料平衡表物料收入物料支出项目数量（kg）项目数量（kg）矿石1651.373生铁1000.000焦炭423.676炉渣322.300煤粉150煤气2436.439硅石17.577煤气中水42.452鼓风1606.534炉尘56.579总计3849.160总计3857.770已知高炉有效容积为1800m3，高炉有效利用系数ηv=2.2t/m3d。故高炉日产铁量：P=Vu×ηv=1800×2.2=3960t/d3.渣铁处理系统设计3.1风口平台设计风口平台系炉前操作人员活动的平台，通过风口观察炉况，更换风口，放渣、维护铁口及渣、铁沟和检查冷却设备，操纵一些阀门等。本设计风口平台采用架空式结构，较风口中心线低1250mm，留有2%卸水坡度，其操作面积随炉容大小和渣沟布置而异，一般由炉壳外径算起,净宽度取5m。风口平台和出铁场均采用空架式结构，即支持在钢筋混凝土柱子上的预制钢筋混凝土板平台。其下面作为仓库，存放沟泥，炮泥。其上面填充厚1.2m的砂子。并在渣铁沟底面与楼板之间砌筑耐火砖。最上面一层立砌一层红砖。3.2出铁场的设计在铁口侧布置着铁钩和下渣沟的炉前平台叫出铁场。本设计采用双矩形出铁场。出铁场平台较风口平台低1.5m。高度：与渣铁沟流嘴下沿距离5.5m。设计出铁场在主沟区域平坦，其余部位由中心面两侧和由铁口端部随渣铁沟走向坡度一致。炉子下边设有四条铁水罐停放线。设有摆动流嘴，可对铁水导向。为了便于出铁场物料的装卸作业，采用公路与出铁场相连通，汽车可以直接驶入出铁场平台。出铁场与风口平台通过坡道连接，可以承受2t叉车行驶，给更换风口带来很大方便。3.2.1铁口铁口是高炉铁水流出的通道，它由铁口框、保护板、铁口框架内砌耐火砖套和泥套构成,本设计共设三个铁口，不设渣口，渣铁混出一方面节省了渣口的维护时间，另一方面也有利于铁水的脱硫。三个铁口呈Y字行布置，其中两个铁口间夹角为70°，另外两铁口间夹角145°。出铁口设在炉缸下部的死铁层之上，是一个通向炉外的孔道。铁口能否维护正常深度，完全靠出铁堵泥后所形成的泥炮层和渣皮来维护，因此要求泥炮的泥必须耐渣铁的冲刷。有水炮泥因含有一定量的黏土，因导热性不好且有水蒸气排出，易变形和产生裂缝，会导致泥炮裂断，使铁口变浅。图3.1为铁口构造[3]。图3.1出铁口的构造图1一铁口通道；2一铁口框架；3一炉壳；4一冷却壁；5—填料；6一炉墙砖；7一炉缸环砌炭砖；8一泥套；9—保护板3.2.2出铁主沟从铁口到撇渣器之间的一段铁钩叫主铁沟，以下叫支铁沟。其构造是在80mm厚的铸铁槽内砌一层115mm的黏土砖，上面捣以碳素耐火泥。铁水和熔渣从铁口出来，首先经过撇渣器，然后按渣铁比重进行分离。铁水正常流速3~8t/min，熔渣速度2~6t/min。。排渣口底部为50~30°斜坡。渣流在主沟内成90°方向改变。渣铁粒受惯性的影响，很快沉降，及利于渣铁分离。主铁沟长度取13m，沟上口宽度1300mm，沟下口宽度900mm，深度1000mm。3.2.3出铁支沟和渣沟支铁沟的结构与主铁沟相同，沟上口宽度600mm，下口宽度350mm，沟深350mm。铁沟坡度5%，在流嘴处10%。渣沟的结构是在80mm厚的铸铁槽内捣—层垫沟料，铺上河沙即可，渣沟的坡度在撇渣器附近较大，约为20%~30％，流嘴处为10％．其它地方为6％。为了控制渣、铁流入指定流嘴，有渣、铁闸门控制[4]。3.2.4撇渣器撇渣器（砂口）是出铁时渣铁分离的设施。撇渣器的主要作用是利用渣、铁水密度不同而使之分离，达到铁沟不过渣，渣沟不过铁，铁流经撇渣器时畅通，使渣铁顺利分离[5]。撇渣器中部的大闸起撇渣作用；前部的砂坝起排渣作用；中间的通道为流铁通道；后部小井是铁流的出口；底部是一放残铁的小孔，便于撇渣器的修补。撇渣器整体由钢板焊接而成，内部由耐火捣打料打制成。表3.1撇渣器参考数据小井炉容过道孔大闸上口下口井深砂口眼砂坝存铁量宽×高厚度长×宽长×宽直径平均宽/m3/mm×mm/mm/mm×mm/mm×mm/mm/mm/mm/t1800450×250800450×500400×450700250400103.2.5摆动流嘴铁水摆动流嘴设在出铁场尽头，安装在出铁场铁水沟下面，其作用是把经铁沟流出的铁水转换到左右任意方向，注入出铁场平台下的铁水罐车中。因摆动流嘴的主体是嵌入耳轴式的，并用耳轴传动，所以修理时只要拆下流嘴主体就能在沟槽修理场修理。驱动装置是风动机，在不能供给压缩空气的紧急情况下可改为电动或手动。摆动溜槽长3m最大摆动角为20°摆动时间为10s。在采用摆动流嘴时，需要有两个铁水罐车。图3.2为摆动流嘴的简单结构图图3.2摆动流嘴1一支架；2一摇台；3一摇臂；4一摆动流嘴；5—曲柄连杆传动装置；6—驱动装置；7—铁水罐车3.3炉前主要设备的选择炉前设备主要有开铁口机、堵铁口泥泡、炉前吊车、换风口机等。3.3.1开口机开铁口机就是高炉出铁时打开出铁口用的设备。开铁口机按其工作原理常分为钻孔式和冲钻式两种。目前高炉普迫采用的为钻孔式，部分高炉采用气动冲钻式。冲钻式是目前比较先进的开铁口机械。图3.3冲钻式开铁口机1—导轨；2—升降装置；3—旋转正打击机；4—滑台；5—反打击机；6—钎杆；7—钎杆吊挂装置；8—对中装置；9—挂钩；10—送进装置冲钻式开铁口机由起吊机构、转臂机构和开口机构组成。开口机构中钻头以冲击运动为主，同时通过旋转机构使钻头产生旋转运动，即既冲击又旋转。钻头的冲击和旋转是靠开口机构的主要组成部分的正逆打击机动作来实现的。正逆打击机是一个气动装置，类似于凿岩机，它具有正打击、逆打击和旋转等三个功能，三个功能可单独作用，也可以是其中两个功能，即正打旋转或逆打旋转同时作用。冲钻石开铁口机较为优越，更适合1800m3高炉使用。其技术性能如下表所示。表3.2冲钻式开铁口机的技术性能项目参数项目参数钻杆行程/mm5500逆冲打频率/MHZ27.5开口深度/mm4000转臂旋转角度/（°）145~155钻头直径/mm40~58转笔旋转时间/s35~55钢钎直径/mm40~60轨梁提升时间/s10~15钻杆转速/r/min1500（max）压缩空气工作压力/Mpa0.5~0.7正冲打频率/MHZ25.83.3.2泥炮堵铁口泥炮是用来堵铁口的设备。对泥炮的要求是：泥炮工作缸应具备足够的容量，能供给需要的堵铁口泥量，有效地堵塞出铁口通道和修补炉缸前墙，使前墙厚度达到所要求的出铁口深度；活塞应有足够的推力，以克服较密实的堵铁口泥的最大运动阻力，并将堵铁口泥分布在炉缸内壁上；工作可靠，能适应高炉炉前高温、多粉尘、多烟气的恶劣环境；结构紧凑，高度矮小；维修方便。本设计采用BG型液压矮炮，其主要技术参数见表3.3[6]。图3.3BG型液压矮泥炮1—炮身；2—冷却板；3—走行轮；4—门型框架；5—压炮油缸；6—转臂；7—机座；8—回转油缸；9—锚钩；10—泥套；11—导向