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我国特大型高炉炉顶技术打破国外垄断

         “该项目为我国自主研发的特大型高炉无料钟炉顶关键工艺、装备及应用技术”、“该项成果达到国际领先水平,建议加速推广”。12月20日,在湛江召开的“特大型高炉无料钟炉顶关键工艺技术及装备开发与应用”评价会上,由宝武集团湛江钢铁有限公司、中冶赛迪工程技术股份有限公司和秦皇岛秦冶重工有限公司联合开发的该项创新成果,获得评价委员会“国际领先”这一最高评价,打破了国外公司长期以来的技术垄断。以中国工程院院士殷瑞钰为主任、中国金属学会专家委员会主任王天义和北京科技大学原校长杨天钧为副主任的评价委员会,给予该成果充分肯定,针对其创新点形成的评价意见包括:开发出构思新颖、结构简单、运行可靠的耐高压、耐高温、高精度的无料钟炉顶装备;装置整体可靠耐用,尤其是实现了布料溜槽在特大型高炉上的一次性使用寿命大于12个月(过料量大于800万吨);开发出无料钟炉顶布料器新型密封技术、直接水冷技术,与传统方式相比,布料器氮气消耗降低67%,冷却水消耗降低31%;基于该设备特性优势,形成一套高炉稳定、高效、低耗的工艺操作新技术,有效提升高炉整体生产指标,保障高炉稳定顺行。

研发背景
        无料钟炉顶是实现高炉炉顶装料和布料的执行装置,控制着炉料进入高炉的唯一通道,是高炉布料及上部调节的唯一手段,影响高炉炉内的气流分布、原燃料消耗、高炉产量等,是高炉的“咽喉”。无料钟炉顶装备的稳定运行和良好性能,直接影响高炉以及整个钢铁生产流程的顺行,是高炉中最重要、最关键的装备之一。
        但近四十年来,大型高炉无料钟炉顶装备一直被外国公司垄断,国内制造业无话语权。2009年之前,国外无料钟炉顶在我国4000m3级以上高炉市场的占有率为100%,2500-4000m3级高炉市场的占有率高达87%。
技术渊源
        该项“特大型高炉无料钟炉顶关键工艺技术及装备开发与应用”成果具有完全中国自主知识产权,在技术构思以及机械结构、控制系统等方面是完全的中国的原始创新。
        1985年,国内僧全松教授等创造性提出液压传动布料技术,并实现工程化应用(中小高炉)。之后的30多年,行业相关从业机构、专家等结合该技术的应用情况进行了持续不断的研发投入和技术改进。
        2009年,宝钢湛江、中冶赛迪、秦冶重工三方组成联合攻关小组,借助宝钢湛江这一全新的全流程项目,经过多年研发,在开发具有国内自主知识产权、国际领先水平的特大型高炉无料钟炉顶系统关键工艺技术及装备方面,终于实现历史性突破。
七大攻关创新技术
        大型无料钟炉顶机械设备技术。主要包括液压传动布料器、密封阀、料流调节阀、料罐、上部摆动溜槽、布料溜槽等设备。从设备精度、寿命、可靠性等方面进行研究,完成布料器设备、自动控制系统、耐磨耐高温新材料以及节能环保技术等多项关键核心技术攻关,对新一代大型液压传动布料器进行全面技术创新和技术提升。无料钟炉顶设备整体结构紧凑,设备国产化率达到100%,产品成本大幅降低。
        无料钟炉顶高精度控制技术。主要包括布料器旋转和倾动高精度控制技术、料流调节阀开度高精度控制技术等。在布料器复合液压闭环控制系统开发中,获得布料器液压缸载荷波动规律及影响α角精度因素;创新开发料流调节阀迭代制导控制技术,料流调节阀γ角控制精度达到±0.1°以内。
        无料钟炉顶可靠长寿技术。主要包括布料器垂直导向机构长寿技术、布料溜槽长寿技术、耳轴轴套长寿技术等。
        无料钟炉顶节能环保技术。包括布料器新型密封技术,采用新型浮动环密封结构,氮气消耗降低67%;布料器直接水冷技术,优化布料器整体包覆式冷却结构,增加受热部件蓄水式结构、油水分离等,克服了布料器冷却水管易发生堵塞、结垢从而导致冷却效率降低等问题,水耗降低31%。
        无料钟炉顶防布料偏析技术。研究炉顶布料偏析形成机理,提出防偏析技术方案,促进高炉布料均匀性提高、煤气利用率提高、燃料消耗降低。
        新型无料钟炉顶装备的高效、低耗、稳定生产操作技术。研究高炉高顶压高风温操作、高精度灵活布料、均匀布料技术等。
        1:1试验装置的大型无料钟炉顶试验研究。开展无料钟炉顶系统冷态、热态及布料模拟试验,验证设备性能指标,摸索相关规律,为高炉生产提供指导,并形成一套无料钟炉顶试验创新研究方法。
成果应用
        该装备在宝钢湛江特大型高炉上投入运行后,高炉实现了平均顶压大于0.26MPa、平均风温高于1260℃(最高1280℃)、煤气利用率50%-52%、TRT发电量46-48kWh/tHM、燃料比488kg/tHM的优异操作指标。截至当前,除宝钢湛江外,该技术成果还应用于浦项、台塑等十余座国内外大型高炉,获得显著社会经济效益。
(转自《世界金属导报》2017年第49期)
                                                                                                                                              (摄影 郭金宝)
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