長壽高爐布料溜槽探索

王 松

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司，安徽243002）

0 引言

高爐是鋼鐵生產中重要的工序，是獲得煉鋼生鐵的重要流程。而煉鐵原料是通過高爐爐頂裝料系統進入爐內，目前爐頂裝料系統主要是采用無料鐘爐頂的形式。而作為無料鐘爐頂的重要部件，高爐布料溜槽在爐頂齒輪箱的驅動下，可以實現精確的傾動和旋轉運行，以滿足煉鐵工藝對于螺旋、多環、單環、扇形和定點布料的需求，確保高爐布料按既定的布料制度執行。

但在現實生產中，高爐布料溜槽的這些優點也伴隨著一些其他的問題：例如，相對復雜的控制系統，工藝操作難度增加等[1]，但最主要問題是高爐溜槽使用壽命普遍不高。由于高爐所有的原燃物料，如生礦、燒結礦、球團礦、焦炭以及各種輔料等，都是經過布料溜槽進入高爐，在300～400 ℃的高爐頂溫作用下，溜槽運行條件十分惡劣，造成了高爐溜槽劣化的周期比較短，極易磨損，降低了其使用壽命。這不僅會影響高爐的生鐵產量，造成經濟上的損失，同時也對安全生產有一定的威脅，因此提高高爐布料溜槽的使用壽命至關重要。

1 布料溜槽結構及存在問題

1.1 布料溜槽的結構

高爐布料溜槽主要是由鵝頭體、溜槽本體和耐磨襯板構成。高爐布料溜槽在安裝過程中，其鵝頭插進與爐頂水冷齒輪箱傾動齒輪連接的驅動軸的凹槽內，再將左右兩邊的偏心銷軸插入鵝頭體的定位孔中，然后通過溜槽的傾動配合偏心銷軸的轉動鎖緊高爐布料溜槽。安裝完成后，溜槽通過爐頂水冷齒輪箱的驅動，進行傾動和旋轉運動[2]。

1.2 布料溜槽的運行

在正常的高爐生產中，溜槽啟動過程緩慢，在啟動后進行連續布料[3]。高爐裝料過程中，物料流經料灌、下料閘、下料灌等過一系列過程落在在溜槽本體的底部，隨后按照工藝布料制度均勻的分布于爐內[4]。在高爐生產中，根據不同的需要可采取定點布料、環形布料、扇形布料、螺旋布料、擇反布料等，特殊情況還會采取不均勻布料或混合布料方式等。但在現在的生產中，為了調整爐況和適應特殊裝料制度，出現了越來越多“反常”的布料規律，這就對布料溜槽的使用壽命提出了更高的要求。布料溜槽運動軌跡如圖1 所示。

圖1 布料溜槽運動軌跡

1.3 布料溜槽存在的主要問題

以往設計使用的高爐布料溜槽，主要是在布料溜槽本體的受料點按料流運動的軌跡焊接部分耐磨襯板，并制作成凹槽，在通過一定次數的料流后，凹槽內會儲存一定的物料，并逐步壓實，這就形成了“料打料”結構。而在高爐布料溜槽的尾部會焊接部分耐磨合金板，以降低料流對溜槽本體的磨損[5]。但是，該溜槽內的保護層在料流的沖擊下還是會存在脫落的危險，且物料下落時與溜槽的兩側壁板也不可避免地會發生碰撞和摩擦，而該溜槽的兩側壁板上并沒有減緩料流沖擊和抗摩損的設施，這樣就會對溜槽底板造成較大的沖擊，同時引起溜槽側板的磨損較大[6]。

布料溜槽設備在線維修是比較困難的，一旦部分設備發生損壞就很可能需要更換整個溜槽；由于布料溜槽安裝位置的特殊性，使得溜槽設備的更換都非常繁瑣。目前布料溜槽的壽命普遍在8~10 個月左右，爐況惡劣時甚至兩三個月就失效了[7]，溜槽失效狀況如圖2 所示。因此，對高爐布料溜槽的改進是有必要的。

圖2 溜槽失效照片

2 布料溜槽長壽探索

通過分析高爐布料溜槽失效的原因，并結合多年的生產實踐經驗，對布料溜槽的結構和耐磨材料進行了改進。改進后的高爐布料溜槽由鵝頭體、溜槽本體、落料襯板、落料槽、流料襯板、耐磨合金顆粒、擋料襯板、網格槽組成，具體結構如圖3 所示。生產實踐證明，改進后的高爐布料溜槽使用壽命顯著提高。圖4 為使用了12 個月的改進后布料溜槽，溜槽幾乎無磨損，可繼續使用。長壽高爐布料溜槽結構的主要特點是：

（1）帶有網格槽的擋料襯板，使得物料從溜槽本體的上方落下時會被網格槽的間壁（即長條塊）所阻擋，一方面能夠減少物料與溜槽本體側面的摩擦，另一方面也可以緩沖物料對于溜槽底部的沖擊，提高溜槽的使用壽命。此外，網格槽還擁有儲料的作用，使物料存留在網格槽內，實現料打料功能。網格槽由傾斜的耐磨合金條交叉布置，使得物料可以沿著傾斜面逐漸滑落，物料落下時能夠得到緩沖，不至于飛濺至溜槽本體外。耐磨合金條的傾斜度和網格槽的深度均是經過大量實踐所總結出的最佳范圍，一般傾斜度為30～50°，網格槽的深度為30～50 mm，在該范圍內的網格槽能夠達到最佳的緩沖和耐磨效果，有利于溜槽的使用壽命的延長。

（2）擋料襯板與溜槽本體之間通過螺栓固定連接，使得擋料襯板拆裝快捷，便于溜槽換下后進行襯板的更換。

（3）采用矩形槽狀結構的溜槽本體，物料下落時與網格槽的接觸更加頻繁，溜槽的布料更加均勻準確[8]。落料襯板上的落料槽能夠將先落下的物料儲存在槽中，后續落下的物料會擊打在槽中的物料上，實現料打料功能，有效地減少了物料對于落料襯板的沖擊，提高了落料襯板的使用壽命，且落料槽的側面采用設定好的斜度的斜面結構，使得物料尤其是第一批物料可以落在斜面上并滑落至槽中，緩沖物料對于落料襯板的沖擊。

（4）在流料襯板上均勻鑲嵌有耐磨合金顆粒，大大加強了溜槽后端尤其是溜槽出口處的耐磨性，提高了溜槽的使用壽命，該耐磨顆粒的成本較低，且鑲嵌難度相比較合金塊大大降低，一般采用碳化鎢顆粒作為耐磨合金顆粒，對于粒徑在20～30 mm之間的物料的耐磨性增強最為明顯。

圖3 長壽布料溜槽結構示意圖

圖4 使用12 個月的改進后布料溜槽

4 結語

高爐布料溜槽是作為高爐生產的核心部件，它的更換周期直接影響著高爐生產的經濟指標[9]，因此，提高高爐溜槽的使用壽命具有十分重要的意義。本文對高爐溜槽在生產過程中壽命普遍偏低的原因進行了分析和探討，并結合多年的運行維護經驗，對高爐溜槽的結構和耐磨材料做了一些改進設計，實踐證明，這些改進措施能夠在一定程度上提高高爐溜槽的使用壽命。但影響布料溜槽使用壽命的因素是多方面的，作為高爐生產重要的工藝設備，其結構的改進只是一方面。今后提高溜槽使用壽命的研究重點，更多的是在優化高爐操作工藝和新材料的應用方面下功夫。