韓長儀， 戴年建
（中冶京誠工程技術(shù)有限公司， 北京 100176）
摘 要：簡要介紹了 KR 法鐵水預(yù)處理及倒罐兌鐵的工藝流程，詳細(xì)說明了各主體機械設(shè)備的組成功能和性能特點，為相似設(shè)計和研究提供參考。
關(guān)鍵詞：KR 鐵水預(yù)處理；倒罐；兌鐵；設(shè)備
鐵水預(yù)處理在現(xiàn)代化煉鋼中具有重要的意義，是煉鋼優(yōu)化生產(chǎn)工藝流程不可缺少的環(huán)節(jié)。目前常見的有噴吹法和 KR 法兩種形式，其中后者因其具有冶金動力學(xué)條件好、效果穩(wěn)定、運行成本低、效率高等優(yōu)點而被國內(nèi)外廣泛推廣和應(yīng)用。
KR（Kambara Reactor）法鐵水預(yù)處理是將澆鑄耐火材料的十字形攪拌頭，插入裝有鐵水的鐵水罐中進行旋轉(zhuǎn)攪拌，同時加入石灰粉等材料，使其與鐵水充分混合和反應(yīng)，達(dá)到脫硫、硅、磷的目的，常稱為KR 法三脫鐵水預(yù)處理。
本文以某海外煉鋼項目為背景，簡單介紹 KR法三脫鐵水預(yù)處理及倒罐兌鐵的工藝流程，重點說明各主體設(shè)備的組成功能和性能特點。其三脫鐵水預(yù)處理、新式倒罐兌鐵方式和主體設(shè)備的結(jié)構(gòu)功能，可為各鋼鐵企業(yè)和科研單位的工藝改進和研發(fā)創(chuàng)新提供一定的思路和參考價值[1-3]。
1 工藝流程
1.1 項目概況
該項目年產(chǎn) 120 萬 t 鐵水，煉鋼區(qū)域新建 2 套預(yù)處理系統(tǒng)、1 套倒罐系統(tǒng)和 5 套兌鐵系統(tǒng)，要求對180 t 鐵水進行三脫預(yù)處理并倒罐后兌入電爐。
1.2 工藝流程
從高爐運輸至鐵水預(yù)處理車間的 180 t 鐵水罐，經(jīng) KR 三脫處理和扒渣后，從 180 t 鐵水罐經(jīng)倒罐系統(tǒng)傾翻裝置倒入多個 45 t 鐵水罐內(nèi)，然后用抱罐車運至現(xiàn)有的電爐車間，采用兌鐵傾翻車通過溜槽將鐵水從電爐的爐門連續(xù)兌入爐內(nèi)。
該 KR 鐵水預(yù)處理及倒罐兌鐵的整體工藝流程圖如圖 1。
2 主體設(shè)備組成功能及技術(shù)參數(shù)
整個工藝流程分為以下三個系統(tǒng)：鐵水預(yù)處理系統(tǒng)、倒罐系統(tǒng)和兌鐵系統(tǒng)。
2.1 鐵水預(yù)處理系統(tǒng)
如下頁圖 2、圖 3 所示，鐵水預(yù)處理系統(tǒng)包括下料系統(tǒng)和各種機械設(shè)備，說明如下：
2.1.1 下料系統(tǒng)
下料系統(tǒng)用于儲存和定量提供燒結(jié)礦粉、石灰粉和螢石粉，主要包括氣力輸送、布袋除塵器、粉劑儲倉、振動給料機、稱量斗、旋轉(zhuǎn)給料器、卸料斗、旋轉(zhuǎn)給料器、流態(tài)化、倉壁振打器、插板閥、伸縮溜管等設(shè)備。
2.1.2 鐵水罐傾翻車
鐵水罐傾翻車與扒渣機共用液壓站，具有行走、傾翻和稱重功能，用于 180 t 鐵水罐在吊罐位和處理位之間的運輸，在處理位時將鐵水罐傾翻以進行扒渣操作。主要參數(shù)：載重能力為 260 t，行走速度為20 m/min，傾翻角度為 45°，電機功率為 2×37 kW，稱質(zhì)量傳感器為 4×150 t。 2.1.3 扒渣機扒渣機采用液壓驅(qū)動，扒渣臂具有平移、擺動和旋轉(zhuǎn)的功能，以配合鐵水罐傾翻扒除鐵水表面的渣子。主要參數(shù)：平移行程為 6 000 mm，平移速度為1 000 mm/s，升降行程為 2 000 mm，升降速度為400 mm/s，旋轉(zhuǎn)角度為-10°～+45°，扒渣力為 1 t，打渣力為 2.5 t。
2.1.4 氧槍升降裝置
該裝置具有槍體升降和擺動功能。電液推桿動作將槍體擺動升起，電機通過鏈條帶動氧槍向斜下方穿過鋼結(jié)構(gòu)平臺插入鐵水內(nèi)，開始吹氧操作。用于補充溫度，同時可起到調(diào)節(jié)鋼水化學(xué)成份的作用。主要參數(shù)：升降速度為 30 m/min，電機功率為 4 kW，擺動角度為 6°，電液推桿功率為 3 kW。
2.1.5 測溫取樣裝置
該裝置結(jié)構(gòu)和參數(shù)與氧槍升降裝置相同，用于對鐵水進行測溫和取樣。
2.1.6 攪拌升降裝置
該裝置主要包括升降機構(gòu)和攪拌機構(gòu)。升降機構(gòu)采用電機減速器驅(qū)動雙卷筒卷揚，定滑輪安裝在升降軌道頂部框架上，動滑輪固定于攪拌機構(gòu)車架上，設(shè)置壓力傳感器以監(jiān)測鋼絲繩松弛情況。正常狀態(tài)下由電機驅(qū)動攪拌頭升降，電機故障或斷電等緊急情況時用氣動馬達(dá)將攪拌頭從鐵水罐中提出。
攪拌機構(gòu)主要由電機、減速器、驅(qū)動軸、上下軸承、車架、固定導(dǎo)輪和活動導(dǎo)輪等組成，旋轉(zhuǎn)帶動攪拌頭進行攪拌處理。攪拌電機變頻調(diào)速以適應(yīng)不同工況，車架上下四角安裝有固定導(dǎo)輪和活動導(dǎo)輪用于導(dǎo)向和緩沖振動沖擊，驅(qū)動軸及下側(cè)軸承通有壓縮空氣連通攪拌頭進行冷卻，最后從防塵罩吹出進行氣封。主要參數(shù)[4，5]：升降能力為 45 t，升降速度為7 m/min，升降電機功率為 75 kW，事故提升速度為0.8 m/min，氣馬達(dá)功率為 10 kW，壓力傳感器為 2×20 t，攪拌能力為 140 t，攪拌速度為 80~120 m/min，攪拌電機功率為 315 kW。
2.1.7 升降軌道
升降軌道由四根立柱、橫梁和頂部框架組成框架結(jié)構(gòu)，通過底座與鋼結(jié)構(gòu)多層平臺相連接固定，攪拌升降裝置定滑輪組和鋼絲繩防松檢測機構(gòu)固定于升降軌道的頂部框架上，垂直方向分為導(dǎo)向軌道和工作軌道，支撐導(dǎo)向攪拌裝置上下移動。
2.1.8 攪拌頭
十字形澆注料砌襯的攪拌頭，內(nèi)部通壓縮空氣冷卻。主要參數(shù)：長度為 3 500 mm，十字頭尺寸為1 200 mm×1 100 mm×820 mm×370 mm。
2.1.9 攪拌頭更換車
該車用于協(xié)助換下舊攪拌頭并安裝新的攪拌頭。通過電機及電纜卷筒驅(qū)動小車行走，車載液壓站可實現(xiàn)平臺的升降、對中和旋轉(zhuǎn)，以便對攪拌頭位置進行調(diào)整，從而提高工作效率。主要參數(shù)：載重能力為 9 t，行走速度為 10 m/min，電機功率為 2.2 kW，升降行程為 300 mm，對中行程為±100 mm，旋轉(zhuǎn)角度為±50°。
2.1.10 攪拌頭清理裝置
該裝置可以擺動和升降動作，用于清除攪拌頭上的黏渣。主要參數(shù)：擺動角度為 68°，擺動氣缸為Φ160 mm/335 mm，升降氣缸為 Φ230 mm/230 mm。
2.1.11 液位測量裝置
該裝置用于扒渣后檢測鐵水罐中的實際液面高度從而確定攪拌頭插入液面的深度，對于鐵水液面變動的情況尤其適用。主要參數(shù)：工作行程：2 000 mm，氣缸尺寸為 Φ125 mm/Φ30-2 000 mm，液位傳感器為激光式。
2.2 倒罐系統(tǒng)
常見傳統(tǒng)倒罐方式是用天車將鐵水罐傾翻直接倒入小的罐中，本項目改為傾翻裝置配合多臺稱量車實現(xiàn)連續(xù)倒罐，不但釋放天車，而且自動化程度高，安全可靠。
倒罐系統(tǒng)主要包括 2 套傾翻裝置、3 臺稱量車和除塵煙罩，如圖 4 所示。
2.2.1 傾翻裝置
傾翻裝置主要由傾翻架、液壓缸、錨固框架和底座等組成。液壓缸驅(qū)動傾翻架帶動 180 t 鐵水罐傾翻，將鐵水倒入 45 t 鐵水罐中。主要參數(shù)：載重量為260 t 傾翻角度為 100°，液壓缸為 2×Φ280 mm/Φ200-2 710 mm
2.2.2 稱量車
稱量車采用 3 車 5 位布置 （2 個倒罐位、3 個吊罐位），用于連續(xù)移動運輸 45 t 鐵水罐，并對倒入鐵水實時稱重，與傾翻裝置聯(lián)鎖控制。主要參數(shù)：載重量為 80 t，行走速度為 20 m/min，電機功率為 11 kW，稱質(zhì)量傳感器為 4×40 t。
2.3 兌鐵系統(tǒng)
國內(nèi)外各個煉鋼廠通常采用天車直接通過電爐爐頂或側(cè)面進行兌鐵，本項目改為機械傾翻車實現(xiàn)兌鐵，不但不占用天車，而且操作簡單，安全可靠。
兌鐵系統(tǒng)主要包括兌鐵傾翻車和溜槽，如圖 5所示。
2.3.1 兌鐵傾翻車
兌鐵傾翻車主要由車架裝配、稱重傳感器、傾翻機構(gòu)、鎖定機構(gòu)、行走驅(qū)動機構(gòu)和液壓站等組成，用于在吊罐位和兌鐵位之間運輸 45 t 鐵水罐，液壓缸傾翻鐵水罐通過溜槽將鐵水從爐門兌入電爐。主要參數(shù)：載重量為 80 t，走行速度為 10 m/min，最大傾翻角度為 96°，電機額定功率為 2×5.5 kW，傾翻液壓缸為 2×Φ250 mm/Φ180-1 850 mm，鎖定液壓缸為Φ125 mm/Φ70-180 mm，稱重傳感器為 4×80 t。
2.3.2 溜槽
溜槽為分段式可拆卸結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)砌筑耐火材料，通過活動銷固定于兌鐵傾翻車車架上。
3 結(jié)語
本文首先簡要介紹了 KR 法三脫鐵水預(yù)處理及倒罐兌鐵的工藝流程，然后詳細(xì)論述了各個系統(tǒng)的設(shè)備組成，重點說明了主體設(shè)備的結(jié)構(gòu)功能和參數(shù)特點。鐵水預(yù)處理尤其是三脫處理，可以提高鋼材品質(zhì)，增加鋼鐵企業(yè)的市場競爭力，具有重要的戰(zhàn)略意義。創(chuàng)新的機械設(shè)備自動倒罐兌鐵方式減輕了人員操作強度，安全可靠。
參考文獻(xiàn)
[1] 張茂林，徐安軍.KR 法與噴吹法在鐵水脫硫中應(yīng)用的比較[J].煉鋼，2009，25（5）：73- 77.
[2] 李鳳喜，喻承歡，周子華，等.對 KR 法與噴吹法兩種鐵水脫硫工藝的探討[J].煉鋼，2000，16（1）：47- 50.
[3] 鄧崎琳，蕭忠敏，劉振清，等.鐵水脫硫預(yù)處理技術(shù)在武鋼的應(yīng)用[J].煉鋼，2002，18（1）：9- 14.
[4] 劉榴，陳黎明.KR 法鐵水脫硫主體設(shè)備介紹及有關(guān)計算[J].煉鋼，2002，18（4）：16- 20.
[5] 中國重型機械工業(yè)協(xié)會主編.重型機械標(biāo)準(zhǔn)[S].昆明:云南科技出版社，2007.