高炉铸造车间及其运行

高炉铸造车间及其操作

  高炉 (BF) 铸造车间是从高炉中取出铁水和液态炉渣并倒入钢包（鱼雷车或敞口钢包）或引出凝固（生猪铸造和炉渣造粒）或处理（铸造厂脱硫）。

良好的无故障铸造车间操作是高生产率高炉低成本操作的重要要求。铸造厂的功能设计、操作实践、耐火材料技术、自动化和环境要求是需要研究的重要问题，以满足铸造厂对更高可靠性和产量的要求。在任何高炉中，铸造车间都是整个高炉作业中劳动强度最高的区域。其设计必须与预期的铁水生产、炉膛容积和出钢实践充分结合，同时最大限度地减少劳动力、维护、材料的使用并改善工作环境。主要目标是以熔炼速度、有效炉缸容积和将炉缸保持在“干燥”状态的愿望决定的浇铸速率和每天的浇铸次数从高炉中取出液态铁而不是通过铸造车间槽、流道和铸造车间设备的可用性。高炉铸造房的典型布局如图1所示

图 1 BF 铸造厂的典型布局

铸造房的设计和运行必须从以下几个方面提高高炉运行效率。

• 改善铁水和液态渣出钢工人的工作条件
• 通过保持其温度来减少热金属的热量损失
• 减少随液态炉渣流失的铁水量
• 显着减少开采过程中产生的污染物量

铸造车间必须有一定数量的入口、通道和出口，以便工人在紧急情况下撤离该区域。它的设计和位置必须使工人始终可以从铸造车间的任何区域逃生，而不会经过出铁口或踩过流道。

铸造车间的大小取决于熔炉的生产能力，但同样重要的是要有足够的空间来容纳工人和设备。特别是，在熔炉旁边和出铁口的每一侧都必须有尽可能多的自由空间。理想情况下，布局应使流道尽可能短。通过倾斜或摆动流道和大容量铁水包，可以改善铸造车间的工作条件，使出钢更容易。更加小心地开闭出铁口是高炉成功的关键因素。

为了在铸造车间进行有效的除尘和排烟，应覆盖铁制流道。然而，出钢过程和出铁口维护需要畅通无阻地进入流道的前部区域。多种设计的槽盖机械手为铸造车间提供了灵活的解决方案。

金属侧和渣侧的铸造车间地板必须具有光滑的表面，并且在某些部分略微倾斜。不应简单地选择倾斜角度，以便于清除渣和铁水。如果坡度太陡，在铸造厂工作会不必要地累人，跌倒的风险也会更大。

流道的深度应足够大，以容纳在允许存在耐火衬里后最大可能的热金属流动。

在选择出钢口与主流道连接的系统时需要特别注意，确保高炉和出钢台之间没有断裂。

出钢底板上的开孔，用于排出出钢液和炉渣，需要进行防护，使工人不会从中掉下来。

渣包爆炸的情况很少发生，但并非不可能发生，对于每种类型的安装，都应采取最合适的措施来保护工人免受溅渣的伤害。

另一个危险是金属包中的热金属溢出或泄漏到钢轨和周围区域。如果地面潮湿，可能会发生爆炸。必须采取适当措施防止水（地下水、雨水或来自高炉的水）渗入或排入该区域。必须有排水设施，用于排放可能聚集在铁轨之间的任何水。

铸造房的设计和设备应使工人能够监督铁水和渣包的装填，而不会发生任何事故。

渣粒化设备的选型和选址要注意，避免冷却水产生的蒸汽吹入铸造车间。必须安装一些系统来保护工人和设备免受意外用熔渣敲击热金属时可能发生的爆炸。

必须仔细选择铸造车间使用的运输和搬运机械，因为必须将人工搬运保持在绝对最低限度，并且出钢地板的每个部分都必须易于接近。机械应包括一台或多台桥式起重机或其他起重设备以及叉车和其他搬运卡车。必须在出钢地板上设置通道坡道和机动空间，以便搬运卡车。

下面给出了铸造厂工人在攻丝作业中所面临的危险。

• 高温金属和熔渣辐射的材料和热量
• 热金属和熔渣的爆炸和飞溅
• 溢出和溢出
• 熔炉突破
• 烟雾、灰尘、气体和蒸汽
• 使用氧气对出铁口进行穿刺
• 使用机械，例如出铁口枪和钻孔机、气动、液压和电动设备等。
• 使用手动工具
• 材料、废弃物等的处理
• 使用可燃气体烘干流道
• 利用稻壳保温、制砂
• 噪音。

现代高炉在铸造车间有以下设备、工具和消耗品

• 孔钻
• 钻杆更换器
• 陶土枪
• 炮弹装填器
• 槽盖和槽盖机械手
• 鱼雷车液位测量系统
• 倾斜转轮
• 水坝钻机
• 控制舱
• 温度测量和采样
• 耐火材料
• 其他消耗品，如沙子、稻壳、采血管、穿刺棒等。
• 氧气用于刺血和燃气用于流道干燥

其中一些将在下面详细描述。

孔钻

经济出铁需要高性能的出铁口通道。除了选择合适的出铁口粘土和最佳开启策略外，出钢参数的最佳调整及其再现性也很重要。出铁口钻机必须将最大的灵活性与久经考验的大容量钻锤相结合，以确保有效钻孔。出铁口钻头的基本设计和安装要求如下。

• 钻头应足够强大和刚性，以便准确钻出出铁口
• 应该可以将钻头锁定在某些位置
• 演习的所有动作和操作都应远程控制
• 必须可以在任何给定时间停止这些操作
• 机器必须配备警告警报器或蜂鸣器，该警报器或蜂鸣器应在钻机启动前自动运行
• 钻机的安装方式应确保在不使用时，工人可以在其周围自由移动并对其进行维修。机器与任何障碍物之间应有足够的空间供一人通过
• 必须为在机器周围工作的人员提供适当的保护措施，并且也应受到保护
• 应保护电源线免受热和断裂，并且应具有良好的机械强度
• 如果使用电力，建议通过至少两个独立电路供电，其中一个应该是安全电路
• 如果控制是液压或气动的，则应安装适当尺寸的蓄能器。

陶土炮

  在任何情况下关闭熔炉都是一项关键的安全要求。这要求出铁口粘土枪具有极高的可靠性和稳健性。出铁口炮的基本设计和安装要求如下。

• 枪必须足够强大，以抵抗高炉内压的全部力量将出铁口粘土挤出到出铁口中，即使压力上升到正常水平以上。
• 机器必须能够将枪口正确放置在出铁口中，尽管有任何炉渣或其他材料阻碍
• 机器的设计必须能够挤出塞子所需的所有粘土
• 应该可以将枪锁定在不同的位置
• 枪的所有动作和机动都应该是遥控的；必须可以在任何给定时间停止这些操作
• 机器必须配备警告警报器或蜂鸣器，该警报器或蜂鸣器应在喷枪启动前自动运行
• 枪的安装方式必须保证在不使用时，工人可以在枪周围自由移动并对其进行维修；机器与任何障碍物之间应有足够的空间供一人通过
• 必须为在机器周围工作的人员提供适当的保护措施，并且也应受到保护
• 应防止电源线受热和断路，并且应具有良好的机械强度
• 如果使用电力，建议通过至少两个独立电路供电，其中一个应该是安全电路
• 如果控制是液压的，则应安装大小合适的蓄能器

控制室  

出铁口枪和钻机的控制室的位置、保护和装备应确保即使在紧急情况下也能进行操作。因此，它们应具有以下基本特征。

• 控制室的位置应使人员完全免受爆炸或爆炸的风险，并能以完美的方式观察操作
• 在其结构中不得使用可燃材料
• 必须提供至少两个不同且独立的入口，其中一个必须能够进入外部的紧急疏散平台，该平台必须始终保持畅通
• 不应有任何门从客舱通向跑步者
• 俯瞰攻丝区域的观察窗必须 (i) 尽可能小，但让操作员能够完整地看到操作区域以及枪和/或钻头的位置，(ii) 配备“Triplex”向外打开的框架上的玻璃面板，由格栅保护， (iii) 控制器应位于窗户旁边，以便操作员在跟踪操作进度的同时轻松操作它们。应采取预防措施以防止意外操作控制装置，以及 (iv) 驾驶室与进行与高炉操作有关的工作的其他地方之间的通信必须通过至少两个独立的口头通信系统（内部电话、对讲机和无线电话等）。
• 机舱应配备通风系统，从未被烟雾或气体污染的区域吸入空气。
• 如果机舱不能位于防止可能发生的飞溅或爆炸的区域，则必须加强安全措施。特别是，门的设置必须使任何爆炸都倾向于关闭而不是打开它们，并且墙壁、门和屋顶必须用阻燃和耐热材料覆盖。

用氧气打孔

出铁口穿孔设备由供氧软管、枪架和氧气枪组成。氧气枪由一根或多根钢管组成。重要的是要确保操作员始终远离出铁口，以免产生火花和飞溅。因此，建议不要让喷枪在其长度上燃烧太远，而是恢复未燃烧的部分以组成原始长度的管。将这些管子连接在一起时应非常小心，以防止氧气通过焊缝泄漏。状况不佳的管子应被拒收。管材在运送到铸造厂时应该已经脱脂。不应使用油腻的管子。管子应存放在不受油、油脂、灰尘和天气影响的区域。只有符合最低安全要求的管段才能回收再利用。

铸造厂耐火材料

  对于定期出铁和炉渣的高炉出铁口，使用现成的出铁口混合料（也称为出铁口粘土）在铸件结束时堵塞出铁口。然后对这些热定形材料进行钻孔以进行下一次铸造。对于铁渣分离、铁水引向钢包的水槽和流道，采用水硬结合浇注料作为基本衬里和补补材料。

炮泥

  出铁口粘土是出钢后用来堵住出铁口的材料，使任何材料都不会漏出，并一直堵住直到下一次打开出铁口。如今，出铁口粘土的选择和使用与以下诸多因素相关。

• 高炉操作条件，主要取决于大小和开采方式 - 粘土作为关键要素参与该过程，以确保可靠性和安全性，以免影响高炉生产力。
• 出铁口区域的特殊布置及其管理 - 这要求粘土不仅可以驱动和抵抗熔融金属的侵蚀，而且还需要通过孔长对炉缸排水和周边铁流产生积极影响.
• 环境因素被认为是改善铸造车间人类工作条件的政治因素和一般环境保护。
• 为了提出每生产一吨铁水的最佳单位成本的经济方面，因为出铁口粘土成本仍然是铸造厂运营中的主要成本之一。

出铁口粘土必须具有始终如一且安全地执行以下功能的特性。

• 当被泥枪推动时流动，以堵塞出水口。出铁口粘土必须足够柔韧，才能正确注入。
• 在塞子到出钢期间在出钢孔内固化，但不会收缩以确保紧密密封
• 硬化速度足以承受来自熔炉内部的压力
• 在可接受的时间内进行钻孔。
• 在没有喷射的情况下在水龙头处实现稳定、受控的熔体流
• 在出钢过程中承受热金属和熔渣的侵蚀和化学侵蚀
• 为下一个插头形成稳定的底物
• 提供稳定可控的出铁口长度。
• 多孔性足以让蒸馏气体逸出
• 在某些情况下，它还必须适合维护出铁口，并在其变质时将其恢复到正常状态

出铁口粘土的要求如下。

• 提高可塑性 - 提供更好的可加工性
• 高耐腐蚀性和耐磨性 - 提供恒定的出铁口直径和出铁口长度
• 良好的烧结性 - 提供良好的强度
• 粘合强度——新出铁口混合料与旧出料口混合料的正确粘合所必需的
• 良好的气体释放能力 - 减少内部气体压力的形成
• 轻松攻丝或钻孔。

无水粘土比含水粘土更耐磨。后者不能用于现代高炉，使用时必须特别注意。出铁口粘土所用原料有电熔氧化铝、煅烧铝土矿、熟土、耐火粘土、粘土矿物、火山灰、二氧化硅、细砂、蓝晶石、细煅氧化铝、烟气二氧化硅、锆、铬铁矿、碳化硅、碳、氮化硅、金属粉末、焦炭、超细碳、焦油、树脂和特种油。