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湘鋼1號高爐爐頂氣密箱安裝誤差 對高爐布料影響研究與分析

時間:2020-01-14 05:22來源:華菱湘鋼煉鐵廠 作者:劉連福 點擊:
  • 摘要  本文針對湘潭鋼鐵公司煉鐵廠1號高爐爐頂鋼圈在生產期間受熱發生微量變形無法恢復,導致氣密箱更換安裝水平度偏差超出設備安裝標準問題,通過建立高爐布料理論模型,對氣密箱水平度安裝偏差對爐內布料影響進行了分析,對其影響進行了評估并給出了解決方案。 

     

    關鍵詞  氣密箱  布料  爐頂鋼圈  誤差 


    1 前言

    湘潭鋼鐵公司煉鐵廠1號高爐于2015年6月進行48h定修期間對高爐爐頂氣密箱進行更換。由于近2年以來1號高爐爐況波動頻繁,爐頂頂溫控制難度較大,原氣密箱拆除后,對高爐爐頂鋼圈水平度進行檢測,發現爐頂鋼圈發生微量變形,受檢修工期影響并未對爐頂鋼圈變形進行校正,而是參照以往設備安裝經驗直接安裝備件。為此有必要建立高爐布料模型,分析安裝水平偏差對布料軌跡的影響并做評估。

    2 1號高爐爐頂鋼圈變形量及水平誤差數據

    通過對爐頂鋼圈水平度進行檢測,1號高爐爐頂鋼圈最低點檢測數據1427mm,位于東南方向;爐頂鋼圈最高點檢測數據1421mm,位于正北方向;水平度偏差MAX值6mm。參照《煉鐵設備安裝標準》安裝要求,爐頂鋼圈直徑3310mm,爐頂鋼圈水平度許可偏差1mm,實際檢測數據水平度偏差6mm,為標準許可偏差6倍。爐頂鋼圈各點檢測數據見圖1。

    image.png

    3 高爐布料過程模型建立

    料罐內礦石原料在爐頂料流調節閥打開后,先后通過八角溜槽、下閥箱、氣密箱中心喉管、布料溜槽,最后落到料面。爐頂布料設備安裝位置見圖2。

    image.png

    高爐布料過程通過建立力學模型,取單塊礦石進行分析對象,模擬其運動軌跡。在正常生產中礦石原料下落過程中的受力包括:重力G、摩擦力N、溜槽旋轉帶來的慣性力W、爐內氣流托力P??紤]到正常料流軌跡測定時,高爐為休風狀態,氣流托力P可忽略不計,而溜槽運行轉速為8r/min,屬低速旋轉,旋轉慣性力W影響較小。為便于計算分析,建立簡化自由落體力學模型對其運行軌跡進行分析,其受力分析如圖3。

    image.png

    為后續分析計算方便,定義以下符號含義:

     -礦石進入溜槽時初始速度;

     -礦石在溜槽出口時沿溜槽方向速度;

     -礦石在溜槽出口時沿水平方向分速度;

     -布料溜槽設定布料角度,溜槽與y軸夾角;

     -布料溜槽傾角, 溜槽與x軸夾角, ;

     -溜槽摩擦系數,依據文獻[2]鋼溜槽取值0.33;

     -溜槽有效長度,湘鋼1高爐溜槽有效長度3.5m;

     -溜槽末端到料面垂直高度;

    H-布料溜槽旋轉中心點到參考平面高度,湘鋼1高爐H為6.8m;

     -礦石環形布料料堆半徑。

    3.1  礦石初始速度確定

    礦石原料在料流調節閥打開后,開始經過八角溜槽、下閥箱、中心喉管進入布料溜槽,礦石在進入溜槽的初始速度,在閘門設計著作中,給出以下計算公式 :

    image.png

     為礦石系數, ,取0.3; r為中心喉管水力學半徑, ,其中D為中心喉管直徑0.76m,d為燒結礦標準尺寸,湘鋼燒結礦平均尺寸0.015m,r為0.18625m;將以上數值代入公式,則礦石在進入溜槽的初始速度:

    image.png

    3.2  礦石在溜槽出口速度確定

         礦石在布料溜槽上移動運行中,依據簡化力學模型其在溜槽方向所受合力:

    image.png

    依據牛頓定律,礦石的移動可用以下公式表示:

    image.png

     由上公式可得:

    image.png

     對上式進行兩邊積分可得:

    image.png

     所以:

    image.png

    由上式得:

    image.png

    3.3  礦石落點半徑的確定

    礦石出布料溜槽后沿溜槽方向速度為 ,水平方向分速度image.png

    礦石出布料溜槽后到達料面時間image.png

     溜槽末端到料面垂直高度image.png

    礦石出布料溜槽后到達料面形成的料堆半徑 計算式

    image.png

    4  氣密箱水平度安裝誤差對溜槽布料角度 影響分析

       爐頂鋼圈水平度誤差絕對值為6mm,爐頂鋼圈直徑為3310mm,設定1427為絕對0點位置,最高點1421相對絕對零點位置角度為 。 

       布料溜槽布料期間,溜槽始終圍繞爐體中心線和溜槽銷軸中心線交叉點A點做圓周運動。1號高爐正常爐內操作布料溜槽布料角度擺動 角度在12°~43°之間擺動,由于爐頂鋼圈存在傾斜角度0.10386°,溜槽運轉到爐頂鋼圈最高點一側時,實際布料角度為 +0.10386°。

    5 氣密箱水平度安裝誤差對高爐布料軌跡影響分析

    為便于分析對比,選定爐喉鋼磚平面為參考面,以原料落到爐喉鋼磚平面時形成的環形料堆半徑進行對比分析,確定其影響大小,布料過程礦石運行軌跡如圖4。

    image.png

    1號高爐布料過程中布料溜槽布料角度 角度設定在12°~43°之間,由于安裝誤差導致溜槽角度大于設定角度0.10386°。通過分析布料溜槽最小布料角度和最大布料角度時礦石到達爐喉鋼磚平面形成料堆環形半徑,來判斷安裝誤差影響(見表1)。

    image.png

    從表1可以看出小角度12°布料時料堆半徑較正常增加13.7mm,與燒結礦平均尺寸值接近,影響率為7.46‰,對中心布料有輕微影響,但其影響并不大,如工藝需要可通過調小布料溜槽布料擺角β1下限值約0.10386°進行控制;在大角度43°布料時料堆半徑較正常減小0.8mm,影響率為0.21‰,安裝誤差對此狀態下布料半徑幾乎無影響。

    6  結 語

    氣密箱水平度安裝誤差過大是氣密箱更換安裝中經常遇到的設備安裝問題,通過建立數學及力學模型進行分析,湘潭鋼鐵公司煉鐵廠1號高爐6mm誤差對于高爐布料影響主要體現在小角度中心布料時存在輕微影響,但其影響并不大。

    7  參考文獻

    [1]  蕭玲珠,陸延.高爐煉鐵高爐煉鐵新工藝、新技術實用手冊【M】.北京:冶金工業出版社,2007.

    [2]  阿爾費洛夫等.存倉裝置【M】.北京:機械工業出版社,1958.

    [3]  劉云彩.高爐布料規律【M】.北京:冶金工業出版社,2012.

    (責任編輯:zgltw)
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