摘要结合武钢5号、6号、7号3座3200m³高炉出铁场设计实践，对3200m³高炉风口平台及出铁场设计的工艺布置及平台结构形式、设备选型(包括炉前吊车、泥炮、开铁口机及揭、移盖机等)、出铁场除尘抽风量及其分配等进行了阐述。

关键词 高炉  出铁场 风口平台 设计

1概述

  武钢现有3座3 200 m³高炉，即5、6和7号高炉。5号高炉于1991年9月投产，6号高炉于2004年7月投产，7号高炉正在建设中。5、6号高炉采用环形出铁场，7号高炉采用双矩形出铁场。作为炉容相同的3座高炉，其设计参数基本相同：高炉设计日产最大生铁量为8 000 t／d。根据国内外经验，至少需2个铁口交替或重叠出铁，为保证目前强化冶炼高产量的出铁要求，及时出净高炉内的渣铁，考虑充分的沟衬维修时间，因此3座高炉均设置4个铁口，不设渣口。一般采用不相邻的2个铁口轮流出铁，1个铁口备用，1个铁口在检修。高炉通常使用2一3台320t鱼雷罐车装运铁水，也可以用100t铁水罐车装运铁水，此时，一次铁应配7～8个罐，用机车调罐。

2工艺布置及平台结构形式

2．1  5、6号高炉环形出铁场

  炉体4根主圆形框架柱(5号高炉(Ø1400mm，6号高炉Ø1．500mm)，柱距5号高炉为17m×17m，6号高炉为17．6m×17．6m。出铁场为20边形环形出铁场，20根厂房柱中心线圆环形半径：5号高炉为40m，6号高炉为4l m。厂房为全钢结构。出铁场建筑型式类似蒙古包，屋面为钢板，设有环形天窗，天窗喉口尺寸6m，天窗以下屋面坡度为45⁰，以利清灰，天窗以上屋面坡度为1／20。

    出铁场操作平台下有7条铁路线，其中4条铁水罐车停放线和1条铁水罐车走行线贯穿出铁场，1条重力除尘器清灰线和1条辅助材料运输线为堵头线。高炉的4个铁口以夹角90⁰均布在高炉周围，每两个铁口共用2条铁水罐车停放线。设计了1条由地面通往出铁场操作平台的公路，路宽4．5 m。汽车可以驶上操作平台并绕场环行。

    出铁场平台柱采用钢筋砼柱，钢梁，钢筋砼捣制板。出铁场操作平台，炉前标高10．000m，末端标高9．000m。4套渣铁沟，主沟、铁沟、渣沟均采用浇注料内衬，主沟采用半贮铁式，坡度为4％。铁沟坡度10％～15％，渣沟坡度～7％。全部沟上都设有除尘沟盖，进行强制抽风除尘。渣铁沟底、沟两侧设有耐火泥砌耐火砖隔热保护层。出铁场周边为耐火泥砌耐火砖。出铁场内为中粗砂垫层，平台面层用大块砼块铺砌，方便汽车和解体机走行。在出铁场操作平台上安装有泥炮、开口机、摆动流槽、主沟揭盖机(5号高炉无揭盖机)等设备，设有吊装孔和存放散状料的料坑。

    在出铁场上方，标高13．100m布置环形风口平台，风口平台外环同炉体主框架相连，内环距炉体800 mm。平台及平台柱均采用钢结构。在4根框架柱处有过渡平台和走梯与出铁场操作平台相接。风口平台上铺耐火砖面层，四周有可拆卸栏杆。铁口正上方风口平台下～3m范围内设隔热板。

    出铁场设2台环行吊车，吊车轨道为两个同心圆，吊车可绕高炉作360⁰运行。内环轨梁支撑在炉体主框架上，外环轨梁支撑在同出铁场厂房柱相对应的小支柱上。在厂房柱同外环轨梁之间，布置环行吊车检修走道。5号高炉采用的是引进前苏联的20t／5t+5 t的环行吊车，6号高炉采用的是国产25t／5t+5t环行吊车。

2．2    7号高炉双矩形出铁场

    高炉本体及出铁场占地96m×69m，设2个出铁场，南北出铁场96m×24．5m。为了尽量扩大同一个出铁场上铁口的夹角，炉体4根矩形框架柱，框架柱底部为37 m×20m，从标高8．8 m至炉顶主平台～42 m处矩形框架由37 m×20 m收至20 m×20 m。框架柱尺寸：标高26．5m以下为2．1 m×2．1 m方柱，标高26．5m以上为Ø1．4m圆柱。本高炉同一出铁场上2个铁口夹角为82．5⁰.出铁场操作平台下有6条铁路线，其中4条铁水罐车停放线、1条铁水罐车走行线和l条重力除尘器清灰线贯穿出铁场。设计了一条由地面通往出铁场操作平台的公路，路宽4．5 m。汽车可以驶上操作平台并绕场环行。

    出铁场平台柱采用钢筋砼柱、钢梁、钢筋砼捣制板。出铁场操作平台，标高9．550m，完全平坦。4套渣铁沟，主沟、铁沟、渣沟均采用浇注料内衬，全部沟上都设有除尘沟盖，进行强制抽风除尘。在出铁场操作平台上安装有泥炮、开口机、摆动流槽、主沟揭盖机等设备，设有吊装孔和存放散状料的料坑。整个出铁场平台无砂垫层，主沟渣铁沟为在平台之下的砼凹槽，砼凹槽的坡度与渣铁沟的坡度相同；渣铁沟的结构从外至内为砼槽、永久保护衬、砖砂填料、工艺钢槽及内衬。出铁场面层为150mm厚耐热混凝土，在渣铁沟及摆动流嘴范围内是耐火度为l 300℃的耐火混凝土，其他范围为700℃耐热混凝土。

    风口平台为钢结构独立平台，内侧与炉皮相距～1000mm；风口平台总面积约为500m²；平台面侧砌1层114mm厚耐火砖；风口平台有走梯通向出铁场平台；从出铁场有坡道，3 t叉车可直接开上风口平台，叉车可沿风口平台圆周行走。风口平台下方、每条主沟的正上方设有隔热装置，对钢结构进行保护。

    南、北出铁场上各设1台32／5+5 t桥式吊车，跨距24 m，轨面标高26 m。辅助运输线所在的副跨设1台10t桥式吊车，轨距18．8 m。

3  出铁场主要设备

3．1  出铁场吊车

    (1)5、6号高炉每座高炉出铁场设环行吊车2台，有关参数见表1。

    (2)7号高炉南北出铁场各设l台32t／5t桥式吊车，共2台。副跨设10t桥式吊车。各吊车参数见表2。

3．2  炉前设备

    5、6、7号高炉均设4个铁口，每个铁口各设1台泥炮、开铁口机、摆动流嘴。6号高炉每个铁口各设1台液压揭盖机，7号高炉每个铁口各设1台液压移盖机。6、7号高炉还各设2台残铁口开口机。

    5号高炉的泥炮、开铁口机最初投产时使用的是引进前苏联的电动泥炮和电动开铁口机，后改为液压泥炮和液气动开铁口机。开铁口机和泥炮在主沟的两侧布置。炉前操作室内设手动阀台操作。

  6号高炉泥炮、开铁口机及揭盖机从PW公司引进。泥炮、开铁口机、揭盖机均为全液压驱动，泥炮和开铁口机布置在主沟的同一侧，揭盖机布置在主沟的另一侧。可在炉前操作室阀台操作或使用遥控器操作。

  7号高炉全液压开铁口机为PW公司引进，液压泥炮和液压移盖机为国产。泥炮和开铁口机布置在主沟的同一侧，揭盖机布置在主沟的另一侧。可在炉前操作室阀台操作。

  泥炮、开铁口机和揭盖机(移盖机)的主要技术性能见表3、表4、表5。

  6号高炉揭盖机在出铁场平台设基础及底座，动作方式将沟盖抬起，旋转出主沟，放在出铁场平台上。7号高炉设移盖机，设备吊挂在风口平台下的轨道上，可将沟盖抬起，平移。

    5号高炉采用电动摆动流嘴，传动采用斜拉杆式。6、7号高炉采用液压摆动流嘴，液压缸直接传动。

4出铁场除尘

    高炉在出铁期间散发的烟尘是钢铁厂对大气的主要污染源之一，目前国家对环保的要求也日益提高。为了减少对大气的污染，改善工人的操作环境，出铁场的除尘越来越受到重视。武钢对治理高炉烟尘的污染非常重视，5、6、7号高炉都设置了出铁场除尘设施，提高除尘的风量，以达到更好的除尘效果。具体抽尘点及风量设置见表6。

5经验总结

    (1)出铁场设计的发展趋势。近年来，随着高炉的大型化和强化冶炼，对作为主操作平台的风口平台和出铁场的要求越来越高。出铁场不仅在功能上满足大量渣、铁从炉内放出并及时运输处理的要求，而且要有更好的操作环境，降低工人的劳动强度，为提高生产效率创造条件。通过对武钢3座大型高炉出铁场设计的比较，可以得出以下结论：

    高炉出铁场平坦化，物料运输更便利。从5号高炉平台坡度3％～5％，到7号高炉的完全平坦，为出铁场平台营造了更清爽的操作环境。高炉物料的运输有了更便利的条件：环形出铁场的环行吊车360⁰环行，悬臂吊车为出铁场和风口平台间物料的吊运创造良好的条件。矩形出铁场从吊装孔吊运物料，可通过炉前3台桥式吊车和副跨上设的过跨小车轨道在出铁场吊运；设置出铁场至风口平台的坡道，利用3 t叉车负责风口平台和出铁场间物料运输。此外，各高炉均设有从地面至出铁场平台的公路。

    炉前设备性能改善，操控性好。高炉强化冶炼，炉顶压力的提高以及无水炮泥的使用，对炉前设备必然提出更高的要求。从5号高炉的电动泥炮、开铁口机到6、7号高炉全液压泥炮和开铁口机，炉前设备的性能大大改善。特别是6、7号高炉引进的全液压开铁口机比传统的液气动开铁口机的钻进力更大，液压系统驱动更稳定，能够在较短时间内1次钻开铁口，避免以前使用的开口机因为钻孔能力不够，还得用氧气烧铁口，为准点出铁提供了保证。同时由于全液压开铁口机一次钻开铁口，能防止在开铁口过程中通道壁上产生大量裂纹，对于铁口的维护也大有益处。6号高炉的炉前泥炮开铁口机除了能在操作室操作外均能遥控操作，操控性好。

    出铁场除尘，改善工作环境，降低劳动强度。3座高炉均在渣铁沟及摆动流嘴上加除尘盖，铁口附近设吸风口强制通风除尘。合理地设抽尘点和合理地设置各抽尘点的风量，使岗位烟尘浓度达到国家标准。由于炉前泥炮、开铁口机在堵铁口和开铁口时动作，主沟靠近铁口处前7～8 m无法设置固定的除尘罩捕集烟尘，使部分烟尘外散。所以6、7号高炉均在炉前设置揭盖机或移盖机，在泥炮、开铁口机退回非工作位时，在主沟上加盖，防止烟尘外逸。同时，加大了铁口处的抽风量，尽可能地收集烟尘，减少二次烟尘的排放，从而使出铁场工作环境大大改善，降低了工人的劳动强度。

    (2)环形出铁场与矩形出铁场的比较。5、6号高炉为环形出铁场，与7号高炉矩形出铁场相比，环形出铁场有如下优点：①布置紧凑，占地面积小。5号高炉占地5026m²，6号高炉占地5281 m²，7号高炉6624m²。②采用环行吊车，作业面大，出铁场场地利用率高。环行吊车能沿环形出铁场360⁰环行，场地作业率达99％。2台环行吊车可互为备用，设备可靠性高。悬臂吊可伸到风口平台上及风口平台下主沟区域工作，这是矩形出铁场上一般桥式吊车所做不到的。③自然通风条件好，炉前操作环境优于其他形式出铁场。根据有关部门的测定：环形出铁场上部的环形避风天窗面积1 080 m²，有效通风面积为756m²，每小时排气量为659万Nm³／h，相当于10台1 600 kW除尘风机的总抽风量。厂房平均换气次数为46次／h，使出铁场的二次烟尘很快排出，出铁场内环境好。

    矩形出铁场有如下优点：①矩形出铁场在铁口上方可设置较大面积的除尘罩，铁口除尘效果好。环形出铁场受到吊车内环梁的限制，铁口上方无法放置较大尺寸的抽尘罩。②与环形出铁场相比，矩形出铁场厂房结构钢结构量较小，投资较低。③矩形出铁场炉体平台检修维护环境较好。由于环行吊车内环梁及环形厂房的影响，炉体各层平台面积受到限制，对炉体平台的布置造成一定的困难。环形气楼附近的几层炉体平台，经常有从出铁场收集的烟尘聚集，平台内集灰较多，炉体平台的检修维护环境差。

    (3)出铁场设计中存在的问题。铁口除尘效果不够理想。已投产的2座高炉：5号高炉铁口除尘，在风口平台下铁口两侧设吸风口，主沟前段没有加除尘罩，主沟未加盖部分仍有少量烟尘外逸。6号高炉铁口处设置了单侧吸风口、顶抽尘点和揭盖机，受到吊车环梁的限制，顶抽尘点风量只能设置12万m³／h，在打开铁口的瞬间仍有部分烟尘外溢，铁口除尘效果不理想。7号高炉的铁口除尘由于未投产，不能看出其效果。铁口除尘的设计需作进一步探讨和改进。