寶鋼經(jīng)驗(yàn)：2500m3高爐布料溜槽使用壽命分析與研究
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作者：張怡心
1．布料溜槽概述
隨著高爐技術(shù)的發(fā)展及冶煉強(qiáng)度的提高，采用無料鐘爐頂裝料的高爐已經(jīng)得到普及，成為國內(nèi)高爐煉鐵的必選設(shè)備。布料溜槽是無料鐘裝料設(shè)備中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從結(jié)構(gòu)完整性上看，屬于布料器（PW型的布料器習(xí)慣于稱作氣密箱或者齒輪箱）的一個(gè)部件。但是由于其特殊的地位和關(guān)鍵的作用，在設(shè)計(jì)、采購和備件時(shí)，往往都將其視為一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備來進(jìn)行處理。見圖l。
布料溜槽的壽命衡量指標(biāo)為過料量。但由于這個(gè)指標(biāo)比較抽象，所以人們習(xí)慣上把它轉(zhuǎn)換成時(shí)間量來描述，通常以月為單位。同樣的過料能力，對(duì)于不同有效容積的高爐，滿足使用的時(shí)間是不同的。
布料溜槽的工作位置是在高爐爐腔內(nèi)的頂部，處于高爐內(nèi)部與設(shè)備冷熱交界部位。正常使用環(huán)境為壓力0.25MPa，溫度150℃-250℃之間，異常時(shí)短時(shí)溫度可達(dá)600℃，瞬時(shí)高溫可達(dá)900℃。高爐各批次的爐料源源不斷地從料流調(diào)節(jié)閥經(jīng)過高的落差沖向布料溜槽，通過布料溜槽的干涉作用，將爐料按照工藝的要求分布到爐喉的各個(gè)位置。
由于布料溜槽處于爐腔內(nèi)部，從外面無法直接觀察其工作和損壞情況，更換難度大，需要較長時(shí)間。一旦溜槽失效引起爐況失常，會(huì)產(chǎn)生難以預(yù)見的損失和事故。因此對(duì)其可靠性和長壽命的要求很高。
2．存在的問題和原因
目前的布料溜槽大多壽命較短，通常為半年至12個(gè)月，屬于易損件。一般要求正常爐況下能使用12個(gè)月以上，而事實(shí)上絕大多數(shù)達(dá)不到這一預(yù)期。
布料溜槽失效的主要原因有：料流高落差的沖擊損壞和物料對(duì)襯板的滑移磨損。
3．當(dāng)前布料溜槽使用情況
為防止布料溜槽失效，保證布料溜槽可靠性和長壽命，主要要考慮兩個(gè)方面：一是內(nèi)部結(jié)構(gòu)，另一個(gè)是選材。當(dāng)前使用的溜槽耐磨材料都為耐磨硬質(zhì)合金，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上分析布料溜槽使用效果最佳。
從當(dāng)前溜槽結(jié)構(gòu)上看，布料溜槽主要有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種為積窩（料磨料）式見圖2，一種為光面式（表面為耐磨硬質(zhì)合金）。
3.1料磨料式的溜槽
以前鋼鐵行業(yè)所使用的料磨料式的溜槽，其主要是由積窩板、基體板、隔熱材料、和外殼板組成，使用壽命一般為6個(gè)月到12個(gè)月�；驹硎窃诓剂狭锊蹆�(nèi)部上部落料點(diǎn)位置布置一定數(shù)量、高度和角度的格子板，使其形成一個(gè)能儲(chǔ)存一定爐料的小空腔。當(dāng)?shù)谝淮温淞虾�，在空腔�?nèi)會(huì)儲(chǔ)存一定數(shù)量的松散爐料形成積窩，避免了后續(xù)爐料對(duì)布料溜槽內(nèi)部殼體的直接沖擊。
積窩型布料溜槽的優(yōu)點(diǎn)是避免了料流對(duì)溜槽耐磨部分的直接沖擊，極大減少了二次沖擊的危害；料流可控性好。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度大，制作工藝復(fù)雜；體積較大，重量較重。
3.2光面布料溜槽
現(xiàn)在鋼鐵行業(yè)基本使用的是裝配式布料溜槽，結(jié)構(gòu)主要是裝配式，由鑄造基體和可以拆卸的分段裝配式襯板、壓板和緊固件組成。正常情況下，基體可以長期使用，只需更換襯板。各個(gè)襯板根據(jù)磨損程度的不同，可以進(jìn)行位置互換，延長使用時(shí)間，一般為12個(gè)月到1 8個(gè)月。
4．解決方案
通過結(jié)構(gòu)分析，二者合一，整體采用裝配式結(jié)構(gòu)的溜槽。因?yàn)榱锊勰p最嚴(yán)重的地方是溜槽下部中心線位置附近，在此處特別處理，制作積窩式溜槽的結(jié)構(gòu)，并在其積窩板表面再加一層耐磨硬質(zhì)合金塊，表面堆焊耐磨合金，在積窩板的底部及布料溜槽的下部鑲嵌耐磨合金塊。
此結(jié)構(gòu)的溜槽避免了料流對(duì)磨損嚴(yán)重部位的直接沖擊，極大減少了二次沖擊的危害，降低了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度，簡化了制作工藝。也繼承了裝配式溜槽基體可以長期使用，只需更換襯板的優(yōu)點(diǎn)。通過此方案，大大延長了溜槽使用壽命。
不論是積窩型結(jié)構(gòu)還是光面結(jié)構(gòu)，或者二者合一，布料溜槽出口必須要有足夠的平滑長度，以保證爐料順著溜槽圓柱母線流出，而不是紊亂運(yùn)動(dòng)。
5．布料溜槽發(fā)展方向及存在問題
近年在寶鋼大型高爐率先出現(xiàn)了一種方形出口的溜槽。與目前使用的常規(guī)圓形布料溜槽相比，方形出口的溜槽料流更加集中，料流的布控性更好，更能適用于未來大型高爐精細(xì)化操作的要求�？梢灶A(yù)見，方形出口將逐步替代圓形出口成為布料溜槽發(fā)展的新趨勢。
但寶鋼的實(shí)踐也證明，方形出口較圓形出口的溜槽壽命要減少一半。如何克服這一難題，將成為下一個(gè)研究方向。
摘要：
布料溜槽的壽命關(guān)系到整個(gè)爐頂設(shè)備的可靠性。文章從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，分析并綜合了當(dāng)前各布料溜槽的特點(diǎn)，提出了設(shè)計(jì)和制造長壽命的布料溜槽的方案，指出了布料溜槽的發(fā)展和問題。
