高爐外置式機械探尺在武鋼的應用

沈文衛，余其軍

（武漢鋼鐵集團公司，湖北 武漢 430083）

一、探尺簡介

在高爐生產過程中，保持穩定的料線是準確布料和高爐正常生產的重要條件之一。如果料線過高，會導致旋轉溜槽運行不平穩，阻力過大，爐頂齒輪箱的傾動電機電流過大，易發生電機燒毀事故；如果料線過低，會使得爐頂煤氣溫度升高，這對爐頂設備的使用壽命十分不利。為了準確、及時探測和掌握爐料在爐喉的下降速度和料線的位置，給高爐裝料提供可靠的依據，就必須設置探料設備，使其工作過程自動化。高爐探尺可以滿足這一生產工藝的需求，它可以準確地檢測爐內料面高度，可為操作人員及時下達布料指令、控制高爐爐況提供正確的參考依據。基于在高爐生產中的重要性，它在工作中應滿足如下的工作性能：探尺在運行過程中一定要運行平穩，無卡阻和探尺砣下墜的現象。

二、老式探尺存在的問題

武鋼一號高爐一直使用的是動力源在卷揚機室、探尺傳動機構在現場的老式機械探尺。此探尺探尺砣的最大行程為12m，一般工作行程為4～5m。此探尺的傳動部分在卷揚機室，由電機、減速機、卷筒、轉角傳送器等組成。現場由卷筒和鏈輪箱組成。

老式機械探尺存在以下幾個問題。

1.老式機械探尺一部分在卷揚機室，一部分在爐頂，設備比較復雜，出現故障的時候要多人配合處理，不便于立即判斷故障的發生位置，也增加了處理時間。

2.每次探尺校零的時候需要鉗工、電工、崗位人員在爐頂、卷揚機室和爐內一起配合，一般需要三個電工、四個鉗工和二個崗位人員，共計九人。首先電工需要把編碼器齒輪與減速機齒輪脫離開，在爐頂的鉗工打開觀察孔觀察探尺砣的位置，然后在卷揚機室的操作工進行手動操作，鉗工配合測量機械零點的鋼繩長度并與爐頂鉗工一起確認探尺砣的位置。當確定好機械零點時，電工需要恢復編碼器齒輪與減速機齒輪的嚙合，在這之前還需要電工轉動編碼器齒輪帶動編碼器一起旋轉，同時聯系爐內，確認好電腦上的數值也為“0”，由于編碼器精度很靈敏，要調節到數值“0”需要很大的耐心，稍有一點誤差，就會有數值產生。

3.現場鏈輪箱的轉動軸需要進行填料密封，由于大量的灰塵和腐蝕氣體的長時間吹掃，密封料很容易損壞，要定期更換密封填充料。有時需要在正常生產下更換密封，由于旋塞閥平時很少用，一旦需要用時，就會出現關不嚴的現象，爐頂煤氣也從旋塞閥里泄漏出來。而且鏈輪箱溫度很高，作業時需要加倍注意，做好足夠的安全措施，防止出現燙傷事故。

三、外置式機械探尺及其優點

基于老式探尺存在的種種問題和不安全因素，利用中修對武鋼一號高爐探尺進行改造。

新探尺為外置式機械探尺（圖1），探尺的傳動部分都裝于爐頂，減少了傳動鋼繩的長度，結構緊湊，工作原理與老式機械探尺基本相同。當電機等出現故障時，只需上爐頂檢查處理。它所使用的電機為交流電機，處理有關傳動機構時，為防止煤氣外流，需將探尺提起，關閉手動球閥。此閥比旋塞閥方便，靈活，密封性能也要好些。

新探尺的優點：

1.和老式機械探尺相比，新探尺機構簡單、結構緊湊，靈敏度和精確度都有所提高，給判斷故障帶來了方便，節約了處理時間。

圖1 新式探尺

2.老式機械探尺校零需要九人，而新探尺只需要二個鉗工、一個電工、二個崗位人員，共五人一起配合。鉗工打開觀察孔，崗位人員在現場操作使得探尺砣在機械零點，電氣人員只需把電腦內數值改為“0”，這樣探尺校零就結束了。與老式機械探尺相比，新探尺校零節約了近一半的人力，而且最多只需10min就可以完成一臺探尺的校零。

3.新式探尺軸頭端蓋設計合理，不易發生煤氣泄漏。

四、外置式機械探尺存在的問題

在外置式機械探尺的安裝調試和后期生產使用中，發現它存在如下幾個隱患：

1.由于鏈輪是標準件，探尺運行中鏈條是卷在鏈輪上的，當探尺在機械零點時，鏈條的繞行高度已經高于鏈輪槽深，就會出現鏈條滑落的現象，此時探尺砣就會自由下墜，重達100kg的探尺砣在自由下墜中會產生很大的拉力，很容易拉斷鏈條。

2.在探尺下降時，探尺砣有慣力，由于料面不可能是個水平面，當爐料不能均勻下降時，探尺砣有時沉沒于料內，使讀數不準確，影響準確布料。若埋的深度變大，提尺時拉力變大，有可能會拉斷鏈條，而且爐頂溫度過高，也會燒斷鏈條，使探尺砣墜落爐料中，影響了正常生產。

3.在生產中若發現探尺有故障，需要打開觀察孔觀察，此時是在正常生產的條件下作業，按步驟是探尺提到檢修位，掛警示牌，關閉探尺半球閥，此時探尺箱處于密封狀態，里面大約有2MPa的氣壓。廠家沒有設計有效的安全裝置用來泄壓。在未泄壓的情況下，打開觀察孔是很危險的，很容易傷及作業人員。

4.探尺在工作過程中需平穩運行，無卡阻，不與管壁產生摩擦。探尺在長時間工作后，爐內粉塵與水蒸氣就會在管壁上結成厚厚的一層瘤，使管壁內徑變小，若探尺砣與瘤接觸摩擦，增加升降阻力，電機長時間處于高負荷運行中，很容易燒壞，連接探尺砣的鏈條也易拉斷，發生掉砣事故。改造前探尺內部結構見圖2，圖中可以看到鋼繩在A-B這個區間內繞行，從圖中可以清楚的看到只有鋼繩繞到A與B的中間時探尺砣才會在管壁中間。鏈輪在卷動過程中，鋼繩會在A-B的區間內移動，探尺砣也會在水平方向不斷晃動，不斷的撞擊管壁，與瘤摩擦，縮短了探尺使用壽命。

圖2 改造前探尺內部結構

五、改進措施

1.通過多次試驗的分析與比較，發現鋼繩具有安全系數大、耐磨性較好、柔軟、抗拉強度大、體積小等特點。把體積較大的鏈條更換為鋼繩，由于鋼繩的熔點低于鏈條，因此改為鏈條與鋼繩相結合的形式，一段鏈條在下面，一段鋼繩在上面。改進后，鋼繩繞在鏈輪上時比較平穩，同時也解決了鏈條不入槽的問題。

2.在探尺砣下方垂直焊接四根100mm長、直徑20mm的圓鋼，當砣與料面接觸時，下部的四根圓鋼插入爐料，使探尺砣不易傾倒，料線測完后，探尺砣很易提起。

3.為防止余壓傷人，在探尺箱下部裝一個截止閥，在檢修時打開截止閥泄壓。

4.為保證探尺順暢收放，不與管道發生摩擦，設計制作一組定位滑輪。改造后探尺內部結構見圖3，鋼繩只能在兩個定位滑輪之間移動，探尺砣始終定位在管道中間，探尺砣也不會與管壁發生摩擦。

圖3 安裝定位滑輪后的內部結構圖

六、效果分析

通過上述一系列改造，外置式機械探尺的工作性能大大增強，故障率顯著降低，效果明顯，節約了成本，帶來了可觀的經濟效益，同時也可以推廣到其余高爐的類似探尺改造中。

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