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我國特大型高爐爐頂技術打破國外壟斷

   “該項目為我國自主研發的特大型高爐無料鐘爐頂關鍵工藝、裝備及應用技術”、“該項成果達到國際領先水平,建議加速推廣”。12月20日,在湛江召開的“特大型高爐無料鐘爐頂關鍵工藝技術及裝備開發與應用”評價會上,由寶武集團湛江鋼鐵有限公司、中冶賽迪工程技術股份有限公司和秦皇島秦冶重工有限公司聯合開發的該項創新成果,獲得評價委員會“國際領先”這一最高評價,打破了國外公司長期以來的技術壟斷。以中國工程院院士殷瑞鈺為主任、中國金屬學會專家委員會主任王天義和北京科技大學原校長楊天鈞為副主任的評價委員會,給予該成果充分肯定,針對其創新點形成的評價意見包括:開發出構思新穎、結構簡單、運行可靠的耐高壓、耐高溫、高精度的無料鐘爐頂裝備;裝置整體可靠耐用,尤其是實現了布料溜槽在特大型高爐上的一次性使用壽命大于12個月(過料量大于800萬噸);開發出無料鐘爐頂布料器新型密封技術、直接水冷技術,與傳統方式相比,布料器氮氣消耗降低67%,冷卻水消耗降低31%;基于該設備特性優勢,形成一套高爐穩定、高效、低耗的工藝操作新技術,有效提升高爐整體生產指標,保障高爐穩定順行。

研發背景
        無料鐘爐頂是實現高爐爐頂裝料和布料的執行裝置,控制著爐料進入高爐的唯一通道,是高爐布料及上部調節的唯一手段,影響高爐爐內的氣流分布、原燃料消耗、高爐產量等,是高爐的“咽喉”。無料鐘爐頂裝備的穩定運行和良好性能,直接影響高爐以及整個鋼鐵生產流程的順行,是高爐中最重要、最關鍵的裝備之一。
        但近四十年來,大型高爐無料鐘爐頂裝備一直被外國公司壟斷,國內制造業無話語權。2009年之前,國外無料鐘爐頂在我國4000m3級以上高爐市場的占有率為100%,2500-4000m3級高爐市場的占有率高達87%。
技術淵源
        該項“特大型高爐無料鐘爐頂關鍵工藝技術及裝備開發與應用”成果具有完全中國自主知識產權,在技術構思以及機械結構、控制系統等方面是完全的中國的原始創新。
        1985年,國內僧全松教授等創造性提出液壓傳動布料技術,并實現工程化應用(中小高爐)。之后的30多年,行業相關從業機構、專家等結合該技術的應用情況進行了持續不斷的研發投入和技術改進。
        2009年,寶鋼湛江、中冶賽迪、秦冶重工三方組成聯合攻關小組,借助寶鋼湛江這一全新的全流程項目,經過多年研發,在開發具有國內自主知識產權、國際領先水平的特大型高爐無料鐘爐頂系統關鍵工藝技術及裝備方面,終于實現歷史性突破。
七大攻關創新技術
        大型無料鐘爐頂機械設備技術。主要包括液壓傳動布料器、密封閥、料流調節閥、料罐、上部擺動溜槽、布料溜槽等設備。從設備精度、壽命、可靠性等方面進行研究,完成布料器設備、自動控制系統、耐磨耐高溫新材料以及節能環保技術等多項關鍵核心技術攻關,對新一代大型液壓傳動布料器進行全面技術創新和技術提升。無料鐘爐頂設備整體結構緊湊,設備國產化率達到100%,產品成本大幅降低。
        無料鐘爐頂高精度控制技術。主要包括布料器旋轉和傾動高精度控制技術、料流調節閥開度高精度控制技術等。在布料器復合液壓閉環控制系統開發中,獲得布料器液壓缸載荷波動規律及影響α角精度因素;創新開發料流調節閥迭代制導控制技術,料流調節閥γ角控制精度達到±0.1°以內。
        無料鐘爐頂可靠長壽技術。主要包括布料器垂直導向機構長壽技術、布料溜槽長壽技術、耳軸軸套長壽技術等。
        無料鐘爐頂節能環保技術。包括布料器新型密封技術,采用新型浮動環密封結構,氮氣消耗降低67%;布料器直接水冷技術,優化布料器整體包覆式冷卻結構,增加受熱部件蓄水式結構、油水分離等,克服了布料器冷卻水管易發生堵塞、結垢從而導致冷卻效率降低等問題,水耗降低31%。
        無料鐘爐頂防布料偏析技術。研究爐頂布料偏析形成機理,提出防偏析技術方案,促進高爐布料均勻性提高、煤氣利用率提高、燃料消耗降低。
        新型無料鐘爐頂裝備的高效、低耗、穩定生產操作技術。研究高爐高頂壓高風溫操作、高精度靈活布料、均勻布料技術等。
        1:1試驗裝置的大型無料鐘爐頂試驗研究。開展無料鐘爐頂系統冷態、熱態及布料模擬試驗,驗證設備性能指標,摸索相關規律,為高爐生產提供指導,并形成一套無料鐘爐頂試驗創新研究方法。
成果應用
        該裝備在寶鋼湛江特大型高爐上投入運行后,高爐實現了平均頂壓大于0.26MPa、平均風溫高于1260℃(最高1280℃)、煤氣利用率50%-52%、TRT發電量46-48kWh/tHM、燃料比488kg/tHM的優異操作指標。截至當前,除寶鋼湛江外,該技術成果還應用于浦項、臺塑等十余座國內外大型高爐,獲得顯著社會經濟效益。
(轉自《世界金屬導報》2017年第49期)
(攝影 郭金寶)
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