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技术装备研发和设计背景
耐磨板是转炉炼钢的主要原料之一，通常占装入量的10%-20%。为保证转炉冶炼高附加值产品，对耐磨板的质量和品种要求极为严格。当转炉冶炼不同钢种时，对加入耐磨板的成分和规格都有严格要求，耐磨板质量好坏和加入量都将直接影响转炉炼钢工艺操作、产品质量、产量等技术经济指标。为确保炼钢有准确的耐磨板加入量，更便于炼钢生产组织，操作稳定、实现过程自动控制，增加高附加值产品，提高炼钢生产率，就必须保证炼钢有合适的铁水耐磨板比和准确的耐磨板加入量。
耐磨板的主要来源是厂内自产耐磨板和外购耐磨板。随着工业发展，目前社会上的工业耐磨板越来越多。从节约冶炼成本和遵循循环经济的理念出发，为充分利用各种耐磨板资源，提高转炉技术经济指标，就必须做好耐磨板的加工管理工作。自建耐磨板加工间，通过分选、切割、剪切、打包等方法将不合格耐磨板加工成合格耐磨板，供转炉使用。节约成本，提高钢厂经济效益。
首钢国际工程公司根据迁钢现有场地条件，设计分期分批建3个耐磨板加工间，完成耐磨板的切割、打包、分类、储存、配送等功能，可实现每年约150万t合格耐磨板供应炼钢。
外购耐磨板一般为重型、中型、轻薄料和统料。目前华北地区耐磨板需求量较大，外购耐磨板以统料为主，只有少量中型耐磨板，堆比重小，且混杂存放，不能分类配送。主要存在以下问题：
? 外购耐磨板不干净，耐磨板表面如混入油污、泥沙、水泥、耐火材料、橡胶和炉渣等杂物，则会降低炉料的导电性，延长熔化时间，降低炉渣碱度以及钢和合金元素的收得率，油污还会增加钢中的氢含量；
? 耐磨板中如混有铅、锡、砷、锌、铜等有色金属，铅易沉积在炉底缝隙中造成漏钢事故；锡、砷和铜等杂质会使钢材产生“热脆”，恶化铸坯及钢材表面质量，增加“热脆”倾向；使低合金钢发生回火脆性；降低连铸坯的热塑性，在含氢气氛中引起应力腐蚀；严重降低耐热钢持久寿命及引起热应力腐蚀；严重恶化IF钢深冲性能等；
? 耐磨板中如有两端封闭管状物、封闭容器、易燃、易爆物、废旧武器等，在熔化过程中会发生爆炸；
? 耐磨板中的化学成分应明确，硫、磷含量应小于0.08%；耐磨板不准含有放射性物质等。
另外，外购耐磨板其尺寸、形状乃至密度也都很不规则，给运输、装料、熔化等都带来许多困难。为解决这些问题，必须采用不同的加工方法进行预先处理。重型耐磨板、中型耐磨板、小型耐磨板、统料型耐磨板，都需进行剪切才能成为合格耐磨板，轻料型耐磨板、轻薄耐磨板需要打包才能加入转炉，因此迁钢建立耐磨板加工间，对耐磨板进行分选、打包、剪切，是必要的、合理的。
炼钢对耐磨板的基本要求是杂质尽可能少，耐磨板越干净，炼出的钢水品质就越高，而且成本低。因此做好耐磨板在入炉前的分类、加工、整理工作非常重要， 能从耐磨板回收源头做起，至少在配料前做到把含有不同元素的耐磨板进行分类，保证耐磨板干燥，减少锈蚀，各类非金属物等。
京唐2座5500m3高炉制粉喷耐磨板系统
首钢国际工程公司自主设计的两座5500m3特大型高炉，是当时国内容积 的高炉，设计耐磨板比200kg/tHM，设备能力 可达250kg/tHM。喷吹耐磨板种为烟耐磨板或混耐磨板。采用制粉喷吹合建在一所厂房内。中速磨制粉、一级袋式耐磨板粉收集器、直接喷吹工艺。
每座高炉配备2台中速磨，单台制粉能力为≥75t/h；采用热风炉废气作为耐磨板粉干燥的主要介质。在制粉系统末端设置2台排粉风机作为整个系统的动力源，风机出口设置消音器，以减小系统的噪声污染，使噪音指标低于85dB；系统排放浓度小于20mg/m3。
喷耐磨板系统每座高炉设置3个并列布置的喷耐磨板罐交替向高炉喷耐磨板，它们共用一个耐磨板粉仓，耐磨板粉仓有效容积1200m3，喷耐磨板罐有效容积为90m3，正常喷吹周期为30min。每个喷耐磨板罐为2个出耐磨板口，6根喷耐磨板管终汇入2根喷耐磨板总管中，分别输送至2台耐磨板粉分配器，再由42根喷耐磨板支管喷入高炉风口。每根总管上都装有耐磨板粉流量计和调节阀，其调节和计量精度小于4%。采用浓相输送技术，固气比在40kg/kg以上，极大降低了输送气体的消耗量；管道内耐磨板粉流速可达2～4m/s，这对于输送管道和弯头几乎不会产生磨损。耐磨板粉分配器的出口设有等阻损装置，喷耐磨板支管路采用等长度设计，偏差小于1m，以保证耐磨板粉分配器各出口均匀分配耐磨板粉量，减少各高炉风口耐磨板粉量分配的不均匀。
喷耐磨板罐的充压、耐磨板粉的输送、系统的流化及防爆吹扫全部采用氮气，避免了火灾和爆炸发生的可能性。系统全自动操作，机旁设手动应急操作。设有温度、压力、流量、重量和料位等的显示、报警等功能。喷耐磨板量按设定值自动调节，如果出现紧急情况，可启动紧急停止按钮，全系统可自动地向方向运行。喷耐磨板的倒罐操作、喷吹操作、停止操作、吹扫操作、事故停止操作均为程序自动控制。
首钢京唐钢铁厂高炉喷耐磨板系统的设计和装备达到了国际先进水平，作为国内首座5000m3级以上的高炉，为其他特大型高炉的建设提供了宝贵经验。
耐磨板二次处理工艺
首钢迁钢建成投产后每年产生耐磨板约90万t。按照循环经济理念，推进固体废物综合利用，实现节约资源和环境保护，在首钢迁钢循环经济产业园内建设一条年处理能力为 90万t的耐磨板处理生产线，对耐磨板进行资源化利用，实现渣与钢的分离，以及尾渣综合利用。首钢国际工程公司自主研发了耐磨板二次处理系统， 限度地回收耐磨板中的金属铁，降低耐磨板尾渣中金属铁的含量。根据对渣钢的质量要求，所设置的破碎、筛分、磁选作业可对产品粒度和质量随时调节，达到所要求的产品性能指标。耐磨板二次处理生产线主要设备充分利用首钢在 1997 年从德国 KHD 公司引进的一套年加工能力为 120 万t的耐磨板处理生产线的旧有设备，进行必要的修、配、改，并配套完善综合设施。使原16条皮带机改为6条皮带机参与运行，原工序复杂、设备多的耐磨板处理生产线创新变成了占地面积小，工序简单，投资少，既经济又合理的耐磨板处理生产线，对推进固体废物综合利用，大力发展循环经济起着重要的作用，取得良好的经济效益和社会效益。完全实现了钢铁企业固体废弃物“零”排放的目标。
5.1 产品规格
渣钢系列
规格：大于300mm、300-70mm、70-35mm、35-10mm、小于10mm。主要用途：品位高于90%的渣钢回转炉炼钢，品位低于90%，进入渣钢处理生产线进行提纯。
尾渣系列
规格：小于35mm的尾渣、小于10 mm的粒化渣。
主要用途：1）用于制砖和路基材料的原料以及混凝土骨料使用；2）用于格栅板原料以及做水泥的生料等。
5.2 耐磨板二次处理工艺设计特点
首钢迁钢耐磨板二次处理工艺设计从紧凑型、节能型、环保型原则出发，采用 “两级破碎－四级筛分－六级磁选”工艺。在工艺选择中增加磁选工序，提高耐磨板对金属的回收率，实现效益 化，并为后期渣钢提纯工序提供可靠的原料来源。主要特点如下：
1) 具有先进性、实用性和环保性；
2) 耐磨板二次处理生产线工序简单、工艺流程短、设备少、占地面积小、建设周期快，投资少，既经济又合理；
3) 采用除尘设施，减少耐磨板二次污染、改善周围环境（生态环境、经营环境）；
4) 渣钢回收率高，尾渣含铁量低，尾渣应用范围广；
5) 渣钢品位高，利用率大；
6) 延长了耐磨板利用的产业链条，对提高耐磨板利用的附加值、扩大其应用领域有重大意义；
7) 生产线运行均采用全程自动化控制和检测系统，确保系统、可靠运行；
8) 生产运行采用视频监控，减少管理及岗位人员，节约消耗，降低成本。
5.3耐磨板二次处理工艺流程
耐磨板在炼钢厂经热泼打水处理后，由装载机将耐磨板装入火车运至耐磨板处理料场堆存备用。生产线料台面上装有格筛，小于300 mm的耐磨板进入生产线原料仓。需处理的耐磨板在1号皮带机上，由磁选机选出 <300mm的渣钢。磁选后的耐磨板由1号皮带机送往1号振动筛，筛上>70 mm的耐磨板进入破碎机破碎，破碎到<70 mm的耐磨板到达3号皮带机；筛下<70 mm 的耐磨板进入2号振动筛，筛出>35 mm的耐磨板进入3号皮带机。3号皮带机安装有磁选机，选出<70 mm的渣钢。磁选后< 70 mm的耐磨板进入破碎机破碎，破碎成 <35 mm 的耐磨板送到4号皮带机，4号皮带机上安装有磁选机，选出<35mm渣钢。磁选后的耐磨板进入3号振动筛，筛下<10mm的耐磨板进入5号皮带机，把耐磨板料送入料场。筛上>10mm的耐磨板进入6号皮带机；2号振动筛筛下的耐磨板进入2号皮带机，2号皮带机上安装有磁选机，选出粒度 <35mm的渣钢，磁选后的耐磨板进入3号振动筛，筛下<10mm的耐磨板进入5号皮带机，由5号皮带机将耐磨板料送入料场，筛上耐磨板进入6号皮带机，由6号皮带机把>10mm的耐磨板料送入料场。整个过程经过4次跨带磁选和2次磁辊磁选，获得不同品位和粒级的产品。
高炉煤气干法袋式除尘主要技术特点
高炉煤气干法袋式除尘技术在大型乃至特大型高炉使用，并不仅仅单纯的将小高炉的技术应用推广，而是需要进行多项技术的研发、升级，以适应大型高炉煤气流量大、压力高、温度变化范围大的工况条件，满足高炉系统稳定、运行的要求。典型高炉煤气干法除尘工艺流程如图1所示：
典型高炉煤气干法除尘工艺流程图
1-高炉，2-旋风除尘器，3-罐车，4-煤气换热器，5-布袋除尘器，6-灰仓，7-减压阀组，8-TRT，9-喷碱脱氯装置，10-管网放散塔
现代大型高炉煤气干法袋式除尘技术特点主要包括以下几个方面。
3.1 高炉煤气温度控制技术
高炉煤气干法布袋除尘使用的是高温滤料，但是它仍然有一定的温度要求，比如当前使用的几种滤布要求温度在100-220℃范围， 不超过260-280℃，太高要损坏滤布，太低则要结露，都影响除尘器工作，所以布袋除尘器对净化介质温度有一定要求。
高炉炉顶煤气温度大部分在250℃以下，但是由于冶炼情况复杂，温度过高过低是常有的事，比如炉况不顺，有时会升高到500-600℃以上，这样炉顶设备必须加以保护，并且干法除尘也无法使用，为此高炉煤气除尘系统采用以下降温措施：
1）炉顶喷水：炉顶喷水是必要的手段，防止出现高温损坏炉顶设备，降温幅度可达数百度。
2）煤气换热器：针对特大型高炉的工艺技术特点，在高炉煤气袋式除尘系统前置热管式煤气换热器作为高炉煤气降温装置，该装置可以根据高炉煤气温度的变化情况进行自动切换，以保证干法除尘滤袋在合适的温度下运行，采用热管式换热器进行换热不仅节约电能，而且不产生二次污染，设备简单，操作维护方便。
热管换热器利用热管原理将高温热量传递到水中从而降低煤气温度，是一种冷却设备。为减少磨损，热管表面钎焊了镍铬合金材料。这种设备传热效率高，体积小。在首钢京唐高炉投产初期，炉顶温度偏高，高炉煤气温度多次出现干法除尘入口超过260℃甚至300℃的情况，降温装置长期投入使用，温降可达70℃以上，运行效果好，满足了生产要求。
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