COREX豎爐爐頂安裝機械探尺的分析

陳若平，楊成波

（寶鋼集團八鋼公司煉鐵分公司）

COREX豎爐頂上料由爐頂的2個放射性料位計控制信號，當料位計LIR04609顯示60%或料位計LIR04610顯示70%，開始放下一批料，相當于豎爐能夠自動控制的料線只有2個點。

高爐料線控制是由機械探尺探料線，可根據爐況及工藝需求靈活定料線，更有利于對爐況的控制。為了改善COREX豎爐料線控制不靈活的弊端，增加調控豎爐爐況手段，將現1#COREX豎爐爐頂的2個放射性料位計取消，參照八鋼新區C高爐機械探尺，增設2個機械探尺。

1 1#COREX豎爐上部設備介紹

寶鋼1#COREX豎爐上部主要設備為雷達料位計、煤氣上升管、放射性料位計和爐料測溫裝置。原1#COREX豎爐頂部原預留的八支蜘蛛腿下料孔搬遷后將取消，并計劃搬遷后1#COREX增加1根AGD管，方向為90°和270°。

1#COREX豎爐爐頂設備示意圖如圖1所示。

圖1 寶鋼1#COREX豎爐頂部設備示意圖

2 八鋼新區C高爐機械探尺參數

2.1 新區C高爐機械探尺概況

新區2500m3高爐安裝3個機械探尺，其中在90°和270°各安裝1個工作提升高度為12400mm的機械探尺，0°方向安裝1個工作提升高度26400mm的機械探尺。其中短行程的2個機械探尺為日常加料使用，異常低料線時可用長行程機械探尺測料位。

探尺作業過程中有4個關鍵控制位置：（1）檢修位。該點是探頭檢修及更換、校正主令控制器起點的位置；（2）待機位。高爐每次布料過程中探尺的等待位；（3）零料線位。高爐操作料線設定的依據，通常所說的高爐料線即以此為基準點的；（4）下極限位。作為一種故障檢測位置，若探尺探至此位置，將發出料面過深，緊急處理的事故信號，并自動提尺到待機位。

2.2 機械探尺技術性能

從技術性能看2種機械探尺的基本性能一致，只有工作行程和提升質量等不同，如表1所示。

表1 2500m3高爐探尺技術指標

高爐機械探尺的外部尺寸如表2所示。

表2 機械探尺外部尺寸

機械探尺外部尺寸示意圖如圖2所示。

圖2 機械探尺側視圖

3 COREX豎爐頂安裝機械探尺方案分析

3.1 方案對比

方案1：本方案是在不改變原有設備位置尺寸基礎上設計增加2個機械探尺。

3.1.1 安裝位置分析

為了讓機械探尺發揮最大作用，2個探尺應設在對角位，分析1#COREX豎爐頂現有設備及設備之間角度：（1）計劃在90°與270°下方設計1根AGD管，為了長行程探尺安全考慮，此角度不適合安裝；（2）十字測溫方向45°、135°和270°，因妨礙探尺工作，不適合安裝；（3）頂煤氣上升管方向300°，因妨礙檢修工作，且屬于煤氣流聚集區域，不適合安裝；（4）Inburden方向0°、123°和237°，應盡量避開，不適合安裝。

綜上分析，最大設備之間夾角為0°～45°或315°～360°，在0°～45°影響單個探尺工作的設備有2個，在315°～360°影響單個探尺工作的設備僅一個，因此探尺安裝在157.5°和337.5°更合理。爐頂所有設備角度如圖3所示。

圖3 安裝機械探尺后爐頂各設備的角度

方案2：由于八鋼COREX的AGD管安裝角度為90°方向，為了更好地檢測豎爐爐況需對豎爐豎爐頂設備位置進行調整，優化設備分布，在增加2個機械探尺后達到最優設備使用空間。具體調整細節及設備安裝在爐頂的角度如圖4所示。

圖4 八鋼COREX豎爐頂部設備安裝優化后角度

（1）將3個Inburden調整至90°、225°和315°，這樣可以測得更有利用價值的爐料溫度。（2）雷達探尺調至247.5°，原位置的雷達探尺（90°）會受到增設AGD影響。（3）將兩個機械探尺安裝在人孔上方，即0°和180°。這時與周圍設備最近角度為45°，比方案一更優。（4）安裝位置距豎爐中心半徑應大于2200mm。

通過分析比較，選擇方案2。

3.2 探尺安裝條件分析

3.2.1 探尺與周圍設備距離

根據機械探尺的外部尺寸和搬遷后COREX爐頂剩余位置對比，在分析得出的角度157.5°和337.5°方向先確定探尺與豎爐中心距離，然后對探尺周圍設備距離進行論證。

豎爐頂距離探尺本體較近的設備有礦布料器萬向節，及0°位置Inburden。（1）探尺與礦布料器萬向節理論安全距離L。

通過計算得出L=2193.75mm，探尺安裝部位距豎爐中心應大于2193.75mm，因此安裝半徑取2200mm。

（2）0°位置Inburden距離337.5°位置探尺中心距離L（1見圖6）。

圖5 萬向節最遠影響半徑示意圖

圖6 探尺中心軸線與周邊設備距離

（3）135°位置十字測溫距離157.5°位置探尺中心距離L2

（4）溜槽最大擺角時與探尺距離L3（見圖7）。

溜槽最大擺角時與豎爐中心距離：

圖7 溜槽最大擺角時距豎爐中心軸線距離

（5）探尺頂部與下料罐距離L4

通過以上論證，在157.5°和337.5°方向，可以將探尺的安裝位置設定在距豎爐中心2200mm以上的位置，實際開孔時應根據豎爐頂設備間距的需求來確定。

3.2.2 機械探尺關鍵控制位置設定

根據八鋼新區高爐機械探尺的設定標準，結合COREX豎爐實際，初步設計二種探尺：一根短行程機械探尺（工作長度10000mm），一根長行程機械探尺（根據豎爐需求定）。在正常生產時，兩個探尺結合使用對豎爐料位進行檢測；豎爐降料線時（料位到10m以下），長探尺和雷達料位計結合使用對豎爐料位進行判斷。當然，也可以將兩個探尺長度都設計為16m。對長行程機械探尺關鍵位置作初步設定如表3所示，兩個探尺在豎爐內重要位置如圖8所示。

表3 COREX用長探尺關鍵位置標高

圖8 探尺在豎爐內重要位置示意圖

3.3 工況條件的確定

（1）從工作狀態看，COREX豎爐料線工作與高爐相同，完全可以按照高爐機械探尺加料方式工作。

（2）由于COREX豎爐有AGD管和馬背存在，探尺工作長度無需24000mm，豎爐頂至AGD管高度約18811mm，定好探尺零位后，長探尺工作長度定為16000mm。

（3）豎爐頂煤氣溫度比高爐高，因此在探尺的使用過程中需加強設備內部冷卻。

（4）豎爐頂部壓力設定為在300～350kPa，比高爐爐頂工作壓力高。

4 結束語

綜合分析認為：

（1）COREX豎爐可用機械探尺進行加料控制。

（2）采用優化豎爐頂設備位置后的安裝方案二更適合安裝機械探尺。

（3）豎爐頂部是有足夠的空間進行機械探尺安裝，安裝后可能會涉及到上一層平臺（布料器平臺）的改造，主要是增設機械探尺后，需增設檢修平臺，以及能介管線等通入位置，這需要設計單位進行論證和更改設計。

（4）對機械探尺的選擇上，需要提出比高爐更高的要求，如使用壓力和溫度等。