CN1014995B - 高炉多环布料溜槽及其布料方法 - Google Patents

Abstract

一种高炉无料钟炉顶布料用新型溜槽，溜槽的横截面为矩形，其出料端除主出料口外尚有至少一个偏置的附加出料口，至少有两股料流同时布料。在溜槽倾角不变和布料流量不变的情况下，利用溜槽的不同转向和由几批料组成一个布料周期，编制出几十种调节炉料在炉喉径向分布的布料制度，为布料控制提供可靠手段。

Description

本发明涉及高炉布料技术领域，更具体地说是涉及一种多环布料溜槽及其布料方法。

在高炉冶炼生产中布料是关键性的操作，旧式高炉用钟式炉顶，只能单环布料，炉喉纵截面的料面轮廓呈M型，这样高炉煤气利用欠佳，不能满足生产要求。现代高炉用无料钟炉顶即用溜槽布料，如卢森堡Legille发明的无料钟炉顶采用可调倾角的溜槽布料，但其所用溜槽的截面为半圆形（见U.S.Pat No.3889791），布料时只有一股料流，为了实现多环布料，每次布料过程都要调整溜槽倾角。而溜槽倾角究竟如何调整。则要根据炉内料柱的煤气流分布状况而定。因此要有能自动检测炉内煤气流分布的仪表和根据测量所得信息能即时反馈指挥溜槽倾角作出相应调整的数学模型。这是一个尚待解决的难题。另一方面，对于大部分高炉来说，其容积小于2000米³，每次布料时间甚短，利用调整溜槽倾角的办法来实现多环布料则更为困难。由于上述原因，目前国内的无料钟炉顶仍然只能单环布料。国外的无料钟炉顶也只有少数高炉实现了多环布料。

针对上述问题，为了更有效地调节炉料在炉喉径向的分布，增加料柱的透气性，以提高高炉冶炼的效率，本发明提出一种多环布料溜槽及其布料方法，此法适用于不带改变溜槽倾角传动装置的布料器，该溜槽的横截面为矩形，其出料端除主出料口外尚有至少一个偏置的附加出料口，至少有两股料流同时布料，使炉喉料面呈多环分布。在溜槽倾角不变和布料流量不变的情况下，利用溜槽的不同转向和由几批料组成一个布料周期，就可排列组合成几十种调节炉喉径向布料状况的布料制度，为布料控制提供可靠和便利的手段。下面结合12幅筒图予以说明。

图1多环布料溜槽;

图2溜槽与布料器的联结和利用装卸架装卸溜槽;

图3溜槽尾部垫块与布料器裙筒之间的装配关系;

图4专用装卸架;

图5溜槽不转时炉料在溜槽内的流线示意图;

图6溜槽正转时炉料在溜槽内的流线示意图;

图7溜槽反转时炉料在溜槽内的流线示意图;

图8～10利用溜槽的不同转向和由三批料组成一个布料周期所获得的四种典型布料;

图12利用溜槽的不同转向和由三批料组成一个布料周期所获得的24种反映炉喉径向焦炭百分数分布的示图。

实施例

多环布料溜槽已设计出多种系列产品，其中620型溜槽的宽度为0.9m，长度为2m，重量约4t。与620型溜槽相配的专用装卸架宽度1m，长度3m，重量约2t。该设备已在某高炉上实施投产。利用溜槽的不同转向和由三批料组成一个布料周期所编制的24种调节炉料在炉喉径向分布的布料制度也已在某高炉上实施应用，效果良好。

图1的多环布料溜槽具有一个主出料口（M₀₁）和两个偏置的附加出料口（M₀₂和M₀₃，横截面为矩形且由下列部分所组成：一个底面平直的在出料端有两个偏置缺口在入料端（Mi）呈弧形的槽底 （1），两面具有挂钩（2，3）的侧墙（4，5），其中一面侧墙（5）有缺口与槽底（1）的缺口相对应，三块与侧墙（4，5）相连的顶板（6，7，8），三个固定在顶板（6，8）上的吊环（9，10，11），两块与侧墙（5）和顶板（7，8）相连的导料板（12，13），在槽底（1）和侧墙（4，5）及导料板（12，13）的内侧固定有可更换的耐磨衬板（14），在槽底（1）弧形端延伸出带滑槽（15）的尾部（16）。

图2表示了多环布料溜槽（17）安装在布料器伸入炉内的裙筒（18）的两根耳轴（19）上。在溜槽尾部（16）侧面的滑槽（15）内装有可改变溜槽倾角（α）的楔形垫块（20）（见图3）。通过垫块（20）使溜槽（17）与裙筒上的楔形缺口（21）自动对中和定位。这种装配方法使溜槽（17）固定牢靠且装卸方便。使用尺寸不同的垫块（20）溜槽底面相对于高炉中心线的倾角（α）可以有40°、45°、50°和55°四种选择（其他角度也可设计相应的垫块），但在实际操作中由于料线高度可以选择，故不更换垫块也能进行很好的布料控制。

图4是更换溜槽的专用装卸架俯视图，装卸架是由两根纵梁（22，23）和其他构件焊制而成的钢架（32），（32）是指总的钢架，因此图中（32）用箭头表示，前端顶面上焊有两根横梁（24，25），两根挑杆（26，27）一端穿过并探出横梁（24），另一端***横梁（25）并焊接成一体。在钢架（32）中部穿过横梁（25）的孔有一个螺栓（29）及其螺母垫圈在钢架（32）尾部挂装有一组平衡重（28）。

更换溜槽时由炉外吊钩（30）通过工作孔（31）伸入炉内（图2）吊起溜槽前端（17）至水平位置，这时溜槽（17）前半段露出炉外，再利用电动葫芦吊起装卸架（32）将挑杆（26，27）的探出端***溜槽的吊环（10，11），用螺栓（29）贯穿装卸架横梁（25）和溜槽吊环（9）的孔，并用螺母垫圈固定，使装卸架和溜槽连接成一体，调整平衡重（28）使溜槽及其装卸架处于平衡状态，将溜槽从布料器裙筒的耳轴（19）上脱钩并吊出炉外。新溜槽装回时也用装卸架和炉外吊车只需进行相反操作即可。如果需要改变溜槽倾角（α）而更换垫块（20），只要同时打开前、后工作孔（31，33），将溜槽前端（17）稍稍吊起，使溜槽尾部（16）及其垫块（20）脱离裙筒（18）的缺口（21）即可以从后工作孔（33）取出溜槽尾部滑槽（15）内的垫块（20）和放入新垫块。

图5至7表示了炉料通过溜槽时的流线，图5表示溜槽不转时，料流在溜槽底面呈平行线流动，三个出料口的流量与三个出料口的宽度成比例;图6表示溜槽正转（本图的逆时针方向）时，沿留槽纵向流动的炉料受柯氏力的影响产生横移，移动的方向与溜槽的转向相反，因此使无缺口侧即主出料口的料流量增加，有缺口一侧的料流量减少;图7表示溜槽反转（本图的顺时针方向）时，流线向有缺口侧偏移，使通过缺口的料流量增加，无缺口侧即主出料口的流量减少。

根据上述料流的力学特性，可以调节多环布料溜槽的几股料流的布料量比例。简单说，溜槽正转时使高炉的边缘负荷加重。溜槽反转时使高炉的中心负荷加重。并且转速越高越明显。因此，在其他参数不变的情况下，利用溜槽的不同转向和不同转速，可以很方便地调节炉料在炉喉径向的分布。

调节炉料在炉喉径向分布的目的是调节炉内料柱的透气性，使高炉煤气成份或煤气温度沿炉身径向分布比较合理。布入炉内的炉料可分为两大类：一类是矿料和熔剂，简称矿批以O表示;另一类是焦炭，简称焦批以C表示。无料钟炉顶布料时，每批料都由矿批和焦批组成，并且分两次分别布入炉内。下面引入带有下标“1”和“2”的料批符号：

O₁-溜槽正转布矿批;

O₂-溜槽反转布矿批;

C₁-溜槽反转布焦批;

C₂-溜槽正转布焦批。

溜槽正转布矿（即高炉边缘矿料多）和反转布焦（即高炉中心焦炭多）都有利于发展中心气流和抑制边缘气流。因此取同样的下标“1”。反之，溜槽反转布矿和正转布焦都有利于发展边缘气流和抑制中心气流，因此取同样的下标“2”。

如果高炉装料采用O₁C₁O₁C₁O₁C₁……交替布料制，其结果是矿批靠近炉墙，焦炭趋于炉心，使高炉抑制边缘气流发展中心气流。如果高炉采用O₂C₂O₂C₂O₂C₂……交替布料制，结果是发展边缘气流抑制中心气流。这是两种极端情形。只要利用溜槽不同转向配合几批料组成一个布料周期，就可 以达得几十种布料制度。和这些布料制度相对应，可以使炉喉径向煤气流分布也有几十种变化。具体来说，如果以两批料组成布料周期，利用溜槽的不同转向可以有10种不同的布料制度;如果以三批料组成布料周期，则有24种不同的布料制度;如果以四批料组成布料周期，则有64种不同的布料制度;……等等。下面以三批料组成布料周期为例，来说明多环布料溜槽对炉喉布料调节的灵活性和可行性。

表1是溜槽转速不变、溜槽倾角不变、炉顶料罐排料流量不变，在同样的料线高度等条件下，仅利用溜槽的不同转向和三批料组成一个布料周期所获得的24种不同的布料制度。表中每种布料制度都列出了数字代号，数字代号的十位数是三个矿批代号下标的总和，个位数是三个焦批代号下标的总和。

图8至11是四种典型布料的结果，横坐标表示炉喉直径，纵坐标阴影部分表示经过一个周期布料后的焦炭百分数高度。图中左上角的数字即表1中所注的数字代号，如图8的代号“33”表示O₁C₁O₁C₁O₁C₁为周期的布料制度，图11的代号“66”表示O₂C₂O₂C₂O₂C₂为周期的布料制度，这就是前面提到的两种极端情形。前者发展中心气流抑制边缘气流，因焦炭百分数高度中心大边缘小。后者相反，焦炭百分数高度边缘大中心小，因此有利于发展边缘气流抑制中心气流。图9中以“44”为代号的布料周期是O₂C₁O₁C₁O₁C₂，焦批两次布向炉心一次布向炉墙，而矿批相反，因此焦炭层厚度炉子中心线附近偏高。图10中以“55”为代号的布料周期是O₂C₁O₁C₂O₂C₂，焦批两次采用正转，焦层高度炉墙附近理应较高，但炉墙附近的面积大，加上有一次矿批也采用正转。因此使焦炭层厚度沿炉喉径向分布的百分数曲线比较平缓。

图12是由模型试验和计算机计算获得的利用溜槽的不同转向和由三批料组成布料周期的24种组合料批的焦炭百分数分布曲线，它与表1的24种组合料批相对应。由图可以看出，随着代号数字逐渐加大，焦层厚度沿径向分布的百分数高度由炉子中心往炉墙方向逐渐增加。其中代号“44”、“45”、“54”和“55”各有三种不同的装料顺序，因代号相同故布料结果基本相同。

表1和图12的变化规律给操作时调整布料和寻求最佳布料带来方便。操作人员调整布料的主要依据是操作室所记录的炉喉或炉身上部的煤气曲线。例如所采用的布料制度是以“55”为代号的周期布料制，如从取得的煤气曲线发现炉墙附近CO过多而炉子中心的CO较少，说明需要抑制边缘气流发展中心气流，调节布料时宜选用比“55”代号小的数字。在选择时可以从“55”的个位数减1或十位数减1的方向选择。因此可取“54”和“45”这两种布料制。如果试用过这两种制度后有所改善但仍嫌不够，则可以进一步从“54”和“45”的个位数减1或十位数减1的方向选择，因此可用“53”“44”和“35”这三种制度。如果试用过这三种制度后发现“35”比较符合要求，但嫌中心气流偏高，则可改用“36”为代号的布料制度。当然，每个操作人员究竟如何选择取决于具体情况和个人意向，只要电气控制把表1的数模软件纳入上料程序并储存在计算机内，操作时便可随时选用。

表1的组合料批和图12的布料结果是在溜槽的转速不变、料线高度不变、炉顶料罐排料流量不变等条件下仅利用溜槽的不同转向和由三批料组成布料周期循环布料所获得的结果。因此，操作人员除了利用表1选择适宜的布料制度外，还可结合溜槽转速、料线高度及排料口开口度的选择来调节炉顶布料使布料更为合理。

以上介绍了多环布料溜槽在溜槽倾角不变情况下的布料控制方法。不变倾角的多环布料溜槽也可用于高炉某些事故的处理。例如当炉子中心线上产生“管道”，即中心气流过剩需要堵“管道”时，则可暂时将正常的布料制度改用O₂C₂O₂C₂O₂C₂布料制，并采用最高挡转速，使矿批集中布到炉子中心而焦炭布向边缘，待高炉转为正常后再回到正常的布料制度。又如当高炉的某侧产生崩料，使该侧的料面过低，则可采用扇形布料，使溜槽在一定的角度范围内低速正、反转，经过一两批料后再转为正常的布料制度。如果需要溜槽对准某个方位定点布料，则可将溜槽空转到该方位后停止。然后进行定点布料，三股料流同时下料覆盖面较大，比一股料流有更高的命中率。

Claims (3)

1、一种高炉无料钟炉顶布料用多环布料溜槽，在其出料端除主出料口外尚有至少一个偏置的附加出料口，其特征在于该溜槽的结构由下列部分所组成：

一个底面平直在出料端至少有一个偏置缺口的槽底(1)，两面具有挂钩(2，3)的侧墙(4，5)，其中一面侧墙(5)有缺口与槽底(1)的缺口相对应，三块与侧墙(4，5)相连的顶板(6，7，8)，三个固定在顶板(6，8)上的吊环(9，10，11)，两块与侧墙(5)和顶板(7，8)相连的导料板(12，13)。

2、按权利要求1所说的多环布料溜槽，其特征在于溜槽度（1）在入料端呈弧形且延伸出带滑槽（15）的尾部（16），在滑槽（15）内装有可改变溜槽倾角（α）的楔形垫块（20），垫块（20）与布料器伸入炉内的裙筒（18）上的楔形缺口（21）相配。

3、权利要求1所说的多环布料溜槽的布料方法，其特征在于在单位时间的布料量衡定的条件下，利用溜槽的不同转向，不同转速和几批料组成一个布料周期排列组合成一整套调节炉料在炉喉径向分布的布料制度。

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