鄂鋼2 號(hào)高爐爐前設(shè)備智能化升級(jí)應(yīng)用實(shí)踐

李道智，陳 飛，呂先平

（寶武集團(tuán)鄂城鋼鐵煉鐵廠，湖北鄂州 436000）

0 引言

鄂鋼2 號(hào)高爐爐前設(shè)計(jì)南北2 個(gè)出鐵口，配備2 套開(kāi)口機(jī)及泥炮，分布在鐵口兩側(cè)，自2013 年4 月投入使用，系高爐投產(chǎn)時(shí)的配套設(shè)備。設(shè)備投入使用后主要對(duì)開(kāi)口機(jī)鑿巖機(jī)、泥炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和打泥機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢修更換，未進(jìn)行其他設(shè)備升級(jí)改造。2019年下半年為了滿足高爐一鍵開(kāi)堵口智能化的條件，優(yōu)化設(shè)備操作方式，對(duì)2 個(gè)鐵口開(kāi)口機(jī)、泥炮進(jìn)行整體升級(jí)，并在北鐵口增加開(kāi)口機(jī)自動(dòng)換釬機(jī)及自動(dòng)裝泥機(jī)。

1 泥炮、開(kāi)口機(jī)及配套設(shè)施升級(jí)

1.1 泥炮本體整改升級(jí)

現(xiàn)場(chǎng)液壓泥炮使用多年，軸承磨損導(dǎo)致各關(guān)節(jié)間隙加大，設(shè)備運(yùn)行晃動(dòng)大，堵口不穩(wěn)定，易跑泥。本次升級(jí)是對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行升級(jí)，加裝回轉(zhuǎn)編碼器及旋轉(zhuǎn)接頭，管路基本用硬管連接，其中泥炮泥缸需更換為帶受料斗泥缸，便于自動(dòng)加泥。新回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)接頭如圖1 所示。

1.2 開(kāi)口機(jī)整體更換升級(jí)

增加2 套進(jìn)口多圈編碼器，1 套用于大臂回轉(zhuǎn)位置反饋，1套用于小車前進(jìn)位置反饋以及開(kāi)鐵口深度檢測(cè)；更換給進(jìn)液壓馬達(dá)為帶剎車裝置液壓馬達(dá)；增加夾釬裝置，便于鉆桿拆裝，可以直接用遙控卸鉆桿；大臂回轉(zhuǎn)中心采用多通路高壓旋轉(zhuǎn)接頭，管道材質(zhì)更換為不銹鋼。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用多年，回轉(zhuǎn)半徑小，回轉(zhuǎn)中心距離鐵溝較近，軸承、管道受熱輻射較大，易發(fā)生油管破裂、接頭漏油等設(shè)備故障。改造加大大臂回轉(zhuǎn)半徑，遠(yuǎn)離鐵口約0.8 m 的距離，讓設(shè)備遠(yuǎn)離鐵口高溫區(qū)，對(duì)開(kāi)口機(jī)本體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并整體更換。新開(kāi)口機(jī)如圖2 所示。

圖1 新回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)接頭

圖2 新開(kāi)口機(jī)

1.3 新增自動(dòng)加炮泥裝置

在北出鐵口泥炮機(jī)位置新增1 套自動(dòng)加炮泥設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一鍵加泥。包括裝載機(jī)器人、機(jī)器人行走小車、炮泥載具、泥倉(cāng)、電氣控制柜。泥倉(cāng)布置在設(shè)備原位，由裝載機(jī)器人將炮泥碼放在炮泥載具中，機(jī)器人行走小車將裝載機(jī)器人及裝有炮泥的炮泥載具運(yùn)至自動(dòng)加炮泥工作位，再由裝載機(jī)器人進(jìn)行開(kāi)蓋、加泥、頂泥、切泥等一系列動(dòng)作，自動(dòng)加炮泥作業(yè)完成后，裝載機(jī)器人返回原位，機(jī)器人行走小車返回待機(jī)位。加泥機(jī)器人和泥倉(cāng)如圖3 所示。

1.4 新增自動(dòng)換釬裝置（圖4）

在北出鐵口開(kāi)口機(jī)位置新增1 套自動(dòng)換釬設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一鍵換釬。包括換釬小車、自動(dòng)釬架、軌道和液壓夾釬裝置等部件。采用釬庫(kù)固定擺放結(jié)合換釬小車及軌道，可實(shí)現(xiàn)一鍵式安裝拆卸鉆桿。設(shè)備布置在開(kāi)口機(jī)待機(jī)位通道外側(cè)，換釬小車通過(guò)軌道在釬架與開(kāi)口機(jī)間移動(dòng)，完成在釬庫(kù)取釬，開(kāi)鐵口機(jī)待機(jī)位卸釬、裝釬等動(dòng)作，換釬小車待機(jī)位置跨過(guò)渣溝。

圖3 加泥機(jī)器人和泥倉(cāng)

1.5 電磁控制閥站

現(xiàn)有液壓閥站為手動(dòng)操作閥站，改造升級(jí)后該閥站保留手動(dòng)操作功能，以便應(yīng)急時(shí)使用，另新增2 套電磁控制閥站，均為比例控制。1 套用于開(kāi)口機(jī)回轉(zhuǎn)、沖擊、給進(jìn)、旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，另1套進(jìn)行返廠整改的方式，變動(dòng)幅度較小，故設(shè)備主體形式不變。同時(shí)泥炮設(shè)備動(dòng)作較簡(jiǎn)單，油管較少，故考慮采用硬管代替部分軟管，同時(shí)增加護(hù)板隔熱，降低軟管表面溫度；其余不能取代套用于液壓泥炮回轉(zhuǎn)動(dòng)作。開(kāi)口機(jī)打泥增加進(jìn)口齒輪式流量計(jì)，便于實(shí)現(xiàn)打泥量檢測(cè)、記錄。

1.6 泥炮、開(kāi)口機(jī)設(shè)備

泥炮采用的是將現(xiàn)場(chǎng)原有備件軟管外面增加耐高溫保護(hù)套。

開(kāi)口機(jī)采用的是整體更換升級(jí)方式，變動(dòng)幅度較大，采用不銹鋼硬管及旋轉(zhuǎn)接頭代替部分軟管，軟管離鐵溝較遠(yuǎn)，同時(shí)增加護(hù)板隔熱，增加管道使用壽命；其余不能取代軟管增加耐高溫保護(hù)套。以此來(lái)保證設(shè)備的使用效果。

1.7 霧化柜更換

原霧化柜為手動(dòng)控制柜，為實(shí)現(xiàn)遙控化開(kāi)堵口，需將原霧化柜設(shè)備更新升級(jí)為PLC 控制。

1.8 電控系統(tǒng)及無(wú)線遙控器

在液壓泥炮、開(kāi)口機(jī)實(shí)現(xiàn)遙控化應(yīng)用的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測(cè)裝置、鐵口激光標(biāo)識(shí)裝置、開(kāi)堵口過(guò)程信息反饋系統(tǒng)、開(kāi)口機(jī)鉆進(jìn)深度及打泥量、故障診斷報(bào)警系統(tǒng)等。

2 開(kāi)口機(jī)、泥炮的安裝及使用情況

2.1 開(kāi)口機(jī)

開(kāi)口機(jī)利用高爐計(jì)劃?rùn)z修時(shí)進(jìn)行整體更換，檢修工期為3 a，至目前已使用了半年，使用基本正常，新、舊開(kāi)口機(jī)使用對(duì)比的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

2.1.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）開(kāi)口機(jī)可以通過(guò)電腦實(shí)現(xiàn)一鍵開(kāi)口，也可以用遙控直接開(kāi)口，開(kāi)口方式增加，人員可以直接在設(shè)備周邊操作，安全可靠，且更趨于智能化。電腦操作臺(tái)如圖5 所示，遙控器如圖6 所示。

（2）新式連接套設(shè)計(jì)更為合理，采用的是彈簧、銷子及卡環(huán)的方式，換釬比以往便利，幾乎沒(méi)有卡釬現(xiàn)象。

（3）新開(kāi)口機(jī)夾鉗設(shè)計(jì)更為合理，由4 個(gè)類似鉤子的夾塊組成，用螺栓聯(lián)接，更換非常便利，使用時(shí)間可達(dá)20 a，而舊開(kāi)口機(jī)夾鉗是兩個(gè)半圓夾塊組成，中間圓孔經(jīng)常燒損，使用時(shí)間一般在（7～10）a，且經(jīng)常焊補(bǔ)調(diào)整（圖7）。

（4）新開(kāi)口機(jī)大臂比舊開(kāi)口機(jī)長(zhǎng)800 mm，油管遠(yuǎn)離鐵口，熱輻射降低。

（5）新開(kāi)口機(jī)用對(duì)中錘對(duì)位，對(duì)位比舊開(kāi)口機(jī)便利。

圖4 換釬機(jī)

圖5 電腦操作臺(tái)

（6）新開(kāi)口機(jī)壓力可以用至15 MPa，原舊開(kāi)口機(jī)壓力13 MPa，目前開(kāi)口時(shí)間比以往短約5 min。

2.1.2 缺點(diǎn)

（1）新開(kāi)口機(jī)比舊開(kāi)口機(jī)整體要大，工作機(jī)架靠近渣溝，渣溝打溝時(shí)開(kāi)口機(jī)要向鐵口方向運(yùn)轉(zhuǎn)，不然易撞損開(kāi)口機(jī)。

（2）新開(kāi)口機(jī)振動(dòng)比舊開(kāi)口機(jī)大。

2.2 泥炮

泥炮我們利用高爐打主溝的時(shí)間進(jìn)行了更換，工期1 a，至目前已使用了半年，使用基本正常，新、舊泥炮使用對(duì)比的優(yōu)缺點(diǎn)如下：

2.2.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）泥炮可以通過(guò)電腦實(shí)現(xiàn)一鍵堵口，也可以用遙控直接堵口，堵口方式增加，人員可以直接在設(shè)備周邊操作，安全可靠，且更趨于智能化。

（2）回裝機(jī)構(gòu)新增編碼器，用比例閥控制，堵口時(shí)壓力穩(wěn)定，鐵口跑泥次數(shù)降低。

（3）回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)新增旋轉(zhuǎn)接頭，油管改為硬管連接，且油管遠(yuǎn)離鐵口，油管使用壽命增加。

（4）油管由原來(lái)的8 根縮短為現(xiàn)在的6 根，油管故障率降低。

（5）在泥缸上增加受料斗，可有效防止罐泥人員將手伸入泥缸內(nèi)泥炮誤動(dòng)作而將手?jǐn)D傷的事故發(fā)生（圖8）。

2.2.2 缺點(diǎn)

編碼器設(shè)計(jì)安裝在座子底部，不便于更換。

3 升級(jí)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法

設(shè)備升級(jí)從2019 年10 月中下旬開(kāi)始，于2019 年12 月底完成投入使用，共計(jì)2 個(gè)月。在這2 個(gè)月里完成了設(shè)備催貨、安裝、調(diào)試試車等大量工作，克服重重困難，圓滿的完成開(kāi)口機(jī)、泥炮升級(jí)任務(wù)，具體遇到的問(wèn)題及解決方法如下：

圖6 遙控器

圖7 開(kāi)口機(jī)夾鉗

3.1 克服單鐵口出鐵

2 號(hào)高爐設(shè)計(jì)2個(gè)鐵口，也就是說(shuō)有2 套設(shè)備要進(jìn)行安裝、調(diào)試試車。但是在設(shè)備更換、調(diào)試的過(guò)程中這個(gè)鐵口是不能出鐵的，只能另外一邊鐵口單鐵口出鐵，而單鐵口出鐵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能會(huì)對(duì)高爐爐況造成波動(dòng)，影響正常生產(chǎn)，且一旦出現(xiàn)設(shè)備故障，高爐可能要休風(fēng)處理，將會(huì)造成生產(chǎn)中斷。為此，對(duì)檢修時(shí)間長(zhǎng)的項(xiàng)目及需要高爐單鐵口出鐵的項(xiàng)目進(jìn)行了梳理分類，合理安排檢修時(shí)間，錯(cuò)開(kāi)檢修。如開(kāi)口機(jī)更換時(shí)間長(zhǎng)（需3 a 時(shí)間，硬連接油管需要重新走管路及焊接），利用高爐同步檢修的機(jī)會(huì)、泥炮更換，新舊油管搭接則利用高爐打主溝的機(jī)會(huì)，新閥臺(tái)及油管打循環(huán)在白班人員充足的情況安排幾個(gè)小時(shí)單邊出鐵進(jìn)行，在不影響高爐正常生產(chǎn)的情況下完成了設(shè)備升級(jí)任務(wù)。

3.2 新閥臺(tái)及油管打循環(huán)時(shí)間緊

開(kāi)口機(jī)、泥炮升級(jí)液壓系統(tǒng)新增比例閥，油品等級(jí)要求7級(jí)，采購(gòu)回的油品等級(jí)為9 級(jí)，正常情況下打循環(huán)需要15 d 時(shí)間。為了縮短工期，采取用柱塞泵24 h 直接打壓沖洗的方式，電磁閥長(zhǎng)期得電，讓油品快速循環(huán)，僅用2 a 時(shí)間就將油品由9 級(jí)降為了7 級(jí)。打循環(huán)接管如圖9 所示，電磁閥得電如圖10 所示

圖8 泥缸受料斗

3.3 換釬機(jī)軌道不能做固定式

由于場(chǎng)地限制，換釬機(jī)軌道必須安裝在渣鐵溝溝蓋板上面，一旦遇到打溝或者車輛行走，軌道必須要移走，但是整體拆安工作量大，為此僅在蓋板上面做了一段約4 m 長(zhǎng)可以拆卸的軌道，遇到車輛行走或者起吊蓋板時(shí)直接吊走，較好的解決了這個(gè)問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

開(kāi)口機(jī)、泥炮智能化升級(jí)對(duì)于鄂鋼2 號(hào)高爐設(shè)備是一次質(zhì)的飛躍，設(shè)備向智能化的方向發(fā)展，操作多樣化、安全可靠性有很大提高，還降低了爐前人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。但是，設(shè)備智能化改造也有不足之處，主要是設(shè)備布置不緊湊，占地面積大，特別是自動(dòng)換釬機(jī)要跨過(guò)渣溝，這是以后要研究的方向。

圖9 打循環(huán)接管

圖10 電磁閥得電