论文摘要：涟钢2200m 高炉采用的是唐山嘉恒的轮法造渣系统，高压水喷嘴由于结构存在不足，造成更换频繁、维护成本高等问题。通过选用合理的改造方案对喷嘴进行了改造，收到良好效果。
论文关键词：嘉恒法,渣处理,高炉,钢制喷嘴,改造
1前言
涟钢为适应100t转炉以及薄板坯连铸连轧的生产要求，易地新建了一座2200m3高炉。该高炉设计中采用了串罐无料钟炉顶设备、铜冷却壁、薄壁内衬、联合软水冷却系统、环缝洗涤塔煤气清洗工艺等新技术，其中渣处理采用的是唐山嘉恒的轮法造渣系统，在东、西两个矩形出铁场共有3套嘉恒轮法造渣系统。该系统由粒化系统、脱水器系统、沉淀池、循环池、泵房组成。
图1嘉恒法炉渣处理工艺系统
最初的工艺流程是：高炉火渣从渣沟进入嘉恒法渣处理装置粒化器,被高速旋转的粒化轮机械破碎,并沿切线方向抛出,同时受粒化器内高压水射流冷却及水淬作用形成水渣产品,随后渣水混合物经过粒化轮通道进入脱水器系统，脱水后由皮带运至渣场存放。图1为涟钢2200m3高炉嘉恒法渣处理的系统示意图，表1为该渣处理系统参数。
表1渣处理系统参数
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项目 |
单位 |
参数 |
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水量 |
m /h |
2800~3500 |
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水温 |
℃ |
45~95 |
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水压 |
Mpa |
0.4~0.7 |
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循环水泵流量 |
m /h |
900×6 |
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循环水泵扬程 |
m |
50 |
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脱水转鼓直径 |
mm |
7000 |
|
脱水转鼓转速 |
r/min |
1~4.5 |
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粒化轮直径 |
mm |
1140 |
|
粒化轮转速 |
r/min |
160~360 |
粒化器内高压水主要由粒化轮箱体上的三根水管上的密集排布的两排钢制喷嘴喷出，由于这三根水管里面的水系渣处理系统内部循环水，里面含有浓度比较高的水渣，对喷嘴的磨损比较大，喷嘴一旦磨损到一定程度，将影响高压水的压力，进而给水淬效果造成影响。
2喷嘴结构及缺陷分析
高压水每根水管上一共有27个直径60mm的喷嘴，其结构如图2所示，就是一普通不锈钢喷嘴焊接在Q235材质的水管上，而且只能在水管外表面焊接，内表面还焊不到，这个结构在实际使用中主要存在如下几个问题：
（1）喷嘴与水管连接的焊缝处一般只用30天左右就开始渗水，随着时间的推移，水越漏越大，最终导致不能正常使用；
（2）喷嘴内壁易磨损，一般2个月左右就磨损到图3所示的模样，这时从喷嘴喷出的高压水就满足不了生产的要求，必须对水管进行整体更换。
图2原喷嘴（未磨损）结构图
图3原喷嘴（已磨损）结构图
由于这三根水管的结构特点决定，必须对整根水管进行更换，费用在6000元/根左右，但是水管管壁的寿命一般在一年左右，而喷嘴的寿命在2个月左右，造成了极大的浪费。我厂2200m高炉共有3套这样的渣处理系统，光因喷嘴磨损导致水管整体更换这一项的费用每年累计在32.4万元左右。因此，对其进行合理改造就是迫在眉睫的任务了。
3改造方案的确定
3.1改造方案一
本改造初步的设想是，将易磨损的喷嘴改造成可在线更换的。结构如图4所示，主要改了如下几处：
图4喷嘴改造方案一结构图
（1）将喷嘴改成由喷嘴座、喷嘴耐磨芯、拼紧螺母三部分组成，喷嘴芯磨损到一定程度就可以松开拼紧螺母进行更换；
（2）将喷嘴座向管内移动10mm，然后将喷嘴座的入口改成图三所示的形状能对水起导流的作用，也能较之先前的形状减少磨损，同时改进焊接工艺，杜绝焊缝处的渗漏。
这种结构经实际使用来看，寿命延长至半年左右，但存在一个问题就是：在更换喷嘴耐磨芯时拼紧螺母不易松动，主要是因为长期在渣水混合物的侵蚀下，螺纹连接处结死了，拿带加长杆的扳手也很难松动。
3.2改造方案二
针对方案一存在的不足之处，我们进行了进一步改造，改后的结构如图5所示：将拼紧螺母改成锥度管螺纹，并将螺纹保护在喷嘴座里面，较之在喷嘴座外面就不那么容易被喷溅的高温熔渣给结死。最大的创新在于：在加工锥管螺纹时，在其上铣了几条槽。加了几条槽后的拼紧螺母就相当于一个攻螺纹的丝锥，当此处被熔渣等杂物结死时，这种结构的设计能有效的解决拼紧螺母不易退出的问题，使得更换喷嘴芯方便易行。
图5喷嘴改造方案二结构图
经实际使用效果来看，这种结构达到了预期的目的，有效的解决了方案一存在的不足。但是这种方案仍有瑕疵：
（1）结构稍显复杂，加工费时；
（2）需要对螺纹处进行热处理，对材质要求较高。
3.3改造方案三
喷嘴所处的环境相当恶劣，高温、狭窄的检修施工环境，这就要求我们在更换喷嘴芯时要尽可能的简单，尽可能节约更换时间，降低检修作业人员的劳动强度，并使备件的加工制作简单，成本低廉。
经过反复思考，最终确定了方案三的结构，如图6所示：
图6喷嘴改造方案三结构图
在更换喷嘴芯时只要将楔板打出，就能很方便的更换喷嘴芯，而且备件在加工制作也很简便，成本低廉。
经过实践中的反复摸索和比较，我们最终选择采用方案三对喷嘴结构进行改造，改造后收到了理想的使用效果。
4经济效益分析
采用这种结构的喷嘴，涟钢的3套嘉恒法渣处理系统在此一项上的费用就从3.24万元降到1.8万元左右，每年节约成本在30.6元左右，创造了可观的经济效益。
在高炉炼铁系统中采用其它方法的水渣处理系统，如INBA法炉渣粒化系统等，也存在类似的问题，此改造方案在炼铁系统有一定的推广应用价值。
参考文献
1 喻道明. 涟钢2200m 高炉串罐无料钟炉顶系统设计. 炼铁,Vol.22(6),2003年12月.
2 解连文. 嘉恒法炉渣粒化工艺的应用与发展. 炼铁,Vol.22(2),2003年4月.
