高炉无料钟炉顶设备的发展和应用
发表时间：2019-07-01T16:01:17.233Z 来源：《防护工程》2019年第7期作者：郑蒋强
[导读] 无料钟炉顶设备作为第三代高炉装料系统，是目前唯一能够将原料布置到高炉炉喉料线表面任意点的装料系统。
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摘要：高炉无料钟炉顶设备是高炉炼铁工艺过程中将炉料装入炉内并使炉料合理分布的设备，同时起到炉顶密封作用。
近年来，随着冶金装备技术的发展，高炉无料钟炉顶设备技术得到了全面应用。
关键词：无料钟炉顶设备；发展现状；常见故障；国产化实践；
一、无料钟炉顶设备
无料钟炉顶装料设备，简称无料钟炉顶，是相对于以前以大钟、小钟为基础的炉顶装料设备的一个区别性泛称，最早是由国外卢森堡PAULWURTH公司从60年代末开始从事新一代炉顶装料设备(即无料钟炉顶设备)的研究，并于1972年首先用于西德蒂森公司的一座中型高炉(1445m3)上，投产以后，持续试验了10个月，突显了它的优越性，并得到了迅速的推广。
无料钟炉顶设备作为第三代高炉装料系统，是目前唯一能够将原料布置到高炉炉喉料线表面任意点的装料系统。
二、发展现状
无料钟炉顶设备常见的类型有串罐和并罐两种型式，其中并罐无料钟已经发展了三种类型：两罐式、三罐式、四罐式，这几种类型的并罐无料钟各有特点，都能够满足不同类型高炉的生产要求。
两罐无料钟炉顶又分为老式无料钟和新式无料钟两种；三罐无料钟炉顶最早是从日本川崎钢铁公司水岛厂发展起来的，与两罐最主要的设备区别为三罐并列布置，并且采用了旋转翻板装置，主要目的是实行矿焦分级入炉；四罐无料钟炉顶设备是北京首钢机电和首钢京唐公司专门针对5000m3级以上大型高炉共同开发的新型无料钟炉顶设备，能够实现多料种装料，分级入炉布料等方式，具有偏析小，调剂手动灵活，设备互换性强，可在线修复等诸多优点，它的基本结构与三罐相同，只是增加了一套称量料罐和对应的上下密封阀箱和料流阀箱；无料钟炉顶设备通常有头轮罩、受料罐、受料斗、插入漏斗、翻板装置(或旋转翻板)、称量料罐、上下密封阀、上下料闸、料流阀、均排压阀、下阀箱、齿轮箱、中心喉管(中间漏斗)、布料溜槽、炉顶钢圈等设备组成，其设计的基本思路是采用分步组合法，把具备不同功能的上述设备从上至下组合在一起来共同完成一个按工艺要求的方式向高炉内合理布料的功能。
通过上述无料钟炉顶多年的使用实践来看，虽然串罐无料钟炉顶具有设备少、维修量小、检修方便、投资低、布料均匀等优点，但装料能力小，赶料能力有限。
并罐无料钟炉顶具有两罐交替工作，互不影响，装、卸料能力大的优点，当一侧料罐发生故障时，另一侧料罐仍能维持生产，最大的缺点为布料偏析大，容易影响高炉布料的精准性和炉内中心气流分布，导致炉况波动大。
但新并罐的出现则借鉴了串罐的优点，根据炉料的下料特性，对料罐形状进行了优化，并缩小了两罐之间的距离，保证卸料时罐内炉料均匀下沉，基本消除了炉料在罐内的偏析。
随着技术的不断发展和创新，为适应高炉大型化、现代化发展需求，出现了多罐无料钟炉顶设备，多罐是指具有三个或三个以上料罐的无料钟炉顶，具有头轮罩、分配器、分体式阀箱等结构，多个料罐并列分布。
三罐无料钟炉顶设备不但具有新并罐料流偏析小，密封性能好等优点，而且相对新并罐其布料更灵活，解决了原并罐炉顶装料设备下部阀箱重量重、体积大无法更换难题，更便于用户现场维护和检修，提高了高炉作业生产效率；另外可以实现一罐向炉内加料，其它罐接受皮带装料的工艺，解决了单罐或双罐炉顶装料速度与加料速度不匹配的问题，满足了大型高炉连续加料的要求。
新型无料钟炉顶设备其结构合理、性能优良，具有节能环保、改善炉况、寿命长、维修方便等优点，有利于保障高炉顺行、提高炼铁产量及降低综合成本等优点，高炉设计或改造时应尽可能选用新型无料钟炉顶设备，以降低冶炼对原料的敏感性，提高原料的利用率，提升钢铁企业的经济指标。
三、常见故障
1.均排压阀常见故障以开关无动作、动作不到位、密封泄漏等为主，直接后果导致料罐无法正常均排压，上、下密无法执行开关动作，炉顶无法进行装排料自动操作，同时均压放散阀阀板密封泄漏会导致料罐向炉内放料过程中下阀箱温度窜升，易造成下密阀板密封烧损事故。
可能原因：液压阀卡阀、油管泄漏、油缸内泄、电磁阀不得电、传动机构脱开、转动部位摩擦卡阻、接近开关或限位挡铁失效、密封损坏、定位失效等。
2.上下密封阀常见故障也以开关无动作、动作不到位、密封不严等为主，同样也会导致炉顶无法正常上料，或装排料过程中阀箱温度窜升现象，甚至烧损阀板及密封。
可能原因：液压阀卡阀、油管泄漏、油缸内泄、电磁阀不得电、传动机构脱开、转动部位摩擦卡阻、接近开关或限位挡铁失效、阀板密封损坏、阀座密封面积灰、阀板密封夹料等。
3.料流阀常见故障以开关不到位或到位以后又会自动溜阀，锁定不住阀门位置为主，直接导致放料延时，罐内料放不净，装料时漏料、下密夹料等现象。
可能原因：液压阀卡阀、液控单向阀不保压、比例阀失效、油管泄漏、油缸内泄、电磁阀不得电、传动机构脱开、转动部位摩擦卡阻、接近开关或限位挡铁失效、角码器失效等。
翻板装置常见故障以无动作或丢信号等为主，直接导致炉顶无法正常切罐、装料，主皮带报故障停机。
4.气密箱常见故障以箱体温度过高为主，正常气密箱体的工作温度在40℃-50℃为宜，超过60℃需采取特护措施，极限温度为70℃，温度过高直接影响气密箱内部零件的正常运行，严重时会造成回转轴承卡死，导致高炉无法正常布料。
可能原因：（1）炉顶温度过高。
应对措施：检查上升管和十字测温装置测温记录，打水控制炉顶温度。
（2）气密箱水冷效果差。
应对措施：检查水冷系统(进出水流量、进出水温度等)，定期对水冷管路进行在线加液脱脂，清洗管路内的废油污，保证管路畅通；定修对气密箱内部管路进行酸洗，清除水垢和锈渣，保持管路畅通；定修对气密箱内部10根水冷管和2根高水位溢流管逐一进行查堵、解体、吹扫和疏通。
（3）气密箱底部耐材脱落。
应对措施：利用定修检查气密箱底部隔热装置是否损坏，更换损坏的隔热件或对气密箱底部进行喷涂耐材。
四、国产化实践
国内无料钟炉顶成套设备制造主要以北京中鼎泰克、石家庄三环阀门、中钢西重、秦冶重工等厂家为代表。
其中，中鼎泰克享有PW无料钟装料系统的独家专利使用权，主要提供PW技术的国产化制造。
石家庄三环开发的无料钟炉顶设备主要应用在国内中小高炉上，也鲜有
出口印度的业绩。
国内无料钟炉顶仍以中钢西重设备为主导，秦冶重工自主研发的产品为代表。
西冶是国内最早和PW公司合作生产制造无料钟炉顶设备的企业，通过不断的引进、消化、吸收逐步形成了自主化的研发和制造体系，其产品国内炉顶设备市场占有率最高。
秦冶于1993年开始涉足无料钟炉顶技术的研究，并尝试与国内多家研发单位及专家合作，2009年，宝钢、中冶赛迪与秦冶三方合作，历经3年时间成功研制开发了5000m3级以上的高炉无料钟炉顶设备(BF-T型)，并成功应用于宝钢湛江5050m3高炉，先后出口至浦项印尼3800m3高炉、越南和静4350m3高炉及浦项本部2550m3高炉大修替换PW炉顶设备项目。
除此之外，国内研发制造的个别无料钟炉顶设备在2000～3000m3级高炉上应用也不理想（如承钢2500m3高炉、天铁2800m3高炉等），因此一直没有实现在大型高炉上应用的突破。
秦冶的(BF-T 型)炉顶设备研制成功，也证明无料钟炉顶设备在国产化进程中取得了实质性的突破。
结束语：
总之，希望相关企业在高炉大修改造时能借鉴国产新型无料钟炉顶设备技术并加以推广和应用。
参考文献：
［1］张卫东、汪小龙. 大型高炉并罐无料钟炉顶的特点与选择. 2012.
［2］郑志斌、宋恩奎. 2000ｍ３高炉新并罐炉顶技术. 2015.
［3］曾红．新型高炉无料钟炉顶的研制及实践.2017.
［4］王进．浅谈高炉串、并罐无料钟炉顶设备的发展和应用.2017.。
