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摘 要:在高炉冶炼生产过程中,为了方便铁水的运输及储存,而使用铸铁机将液态铁水连续铸造成铁块.本文阐述了铸铁机的工作原理、结构特点及应用,并对铸铁机的应用前景和发展作了展望.
关 键 词:铸铁机结构原理
中图分类号:TF3文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)06(c)-0108-01
随着我国冶金行业的迅速发展,在高炉冶炼生产过程中铸铁机的得到广泛应用并成为高炉生产过程中必不可少的设备.研究铸铁机的结构特点及工作原理,对促进国际技术交流和贸易发展,提高产品在国际市场上的竞争能力,以及保证铸铁机和冶金行业的健康发展有着极其重要的意义.
1铸铁机的工作原理
1.1铸铁机概述
铸铁机是为了将铁水连续铸造成铁块而设置的设备,其工作流程是机车将装好铁水的铁水罐车或混铁车从高炉经铁路机车或汽车运送至铸铁机车间,由倾翻机构将铁水罐倾翻,铁水经铁水流曹流入铸铁机模内,装满铁水的铸铁机模在链带的带动下,徐徐向上移动,在输送过程中,冷却装置将冷却水喷淋在已结壳的铁块上,以加速铁块降温冷却,铁块在机头星轮处脱落,由溜槽划入运输车内运出,个别不易脱落的铁块由扒铁装置清理脱落,当链带返回时为便于铁块脱模,在铸铁机运行时连续向铸铁机模内喷射灰浆.在我国,高炉铁水的运输设备大部分采用铁水罐车,按容量区分,常用的有65罐车、100t罐车、140t罐车等.在现代化的大型高炉车间生产中,常常使用混铁车进行运输和储存铁水.混铁车较之铁水罐车容量更大,保温性更好,减少了清理和维修工作量,并对铁水进行了调配混匀.目前常使用320t混铁车.
1.2铸铁机的结构
铸铁机的基本结构包括头轮总成、尾轮总成、张紧装置、输送链条、铸铁模、往返托轮组合、减速器、变频调速电机等部件.铸铁机的结构型式分为滚轮移动式和滚轮固定式.它们都采用铸铁模平行排列、相互搭接方式,模子两端与两边的链条联结,组成一条封闭循环的运输带.链带的前部为浇铸部分,其余部分倾角为6°～10°左右,在链带的前部设置有可调节链带张紧的装置,在链带的后部,设有铸铁块的抛卸装置.即用锤子不断敲击端部铁模内的铁块,使其脱落铸铁模落如溜槽内.
1.3铸铁机的工作原理
铸铁机是高炉炼铁工艺的最后一道工序,铸铁机是一条倾斜角为6°～9°的链带轨道,轨道上固定着铸铁模,随着链条轨道循环运动.高炉生产的铁水用盛装铁水的鱼雷罐车运到铸铁机,盛装铁水的鱼雷罐在电气控制系统的作用下缓慢倾斜,鱼雷罐内铁水首先流到铁水溜槽,经过铁水溜槽的分流嘴进入铸铁机链带的铸铁模内,经过循冷却水喷淋,铁水冷却,形成固态的成品面包铁.根据高炉出铁量的多少,铁水温度的高低,以及控制鱼雷罐倾翻速度,需要链带以不同的速度运行,而且因为铸铁模内装满铁水,所以链带在加速、减速及运行过程中要求平稳,为了满足工艺要求,选择变频调速器驱动电机.铸铁机的产量取决于是单位时间内铸造出的铁块量,并与链带的运行速度成正比.在提高链带运行速度时,往往造成铸铁块在脱模时不能很好冷却的矛盾,其解决办法是加长链带的长度或者采取喷水强迫冷却等措施.
2铸铁机生产车间工艺流程
2.1铸铁机的布置形式
铸铁机的布置形式取决于企业的生产规模场地条件和联合程度,因此其生产工艺流程:(1)对正罐位.(2)启动链带.(3)进行倾斜浇铸.(4)进行逐级冷却.(5)铁块装入车皮.
铸铁机的两组链带,通过电动机驱动减速机,减速机带动链带的主动星形轮传动,使整个的链带随着上、下两组轨道均匀移动,即链带上的滚轮啮合着星形轮齿传动,进入下轨道后移到被动轮处,又啮合着被动轮转入上轨道作环形周期运转.铸铁时高温的液态铁水顺着翻板流槽汇集到车皮中,而空铁模经过喷浆后继续浇铸,一直到铸完为止.
2.2铸铁过程中的主要控制参数、操作时应注意的问题
铸铁过程中主要控制的参数有:铁水关启动速度、链带运行速度、冷却强度、喷浆压力.
生产过程中必须注意的事项:(1)链带要缓慢启动,保证铁流稳定,以防链带耸动,使铁水外溢,增加铁损.(2)链带速度的不均匀性增加使链带运行不平稳,振动加剧.(3)铁水流线要正,表面平整,铁流分配均匀,寿命长容易维护.铁流嘴内要保证畅通无阻.(4)冷却水量过大或过小都会影响型铁的质量,因此通常第一节打水管的水量不能太大、太足,各节水管采用反淋打水和雾化喷淋等,逐级加大冷却强度.(5)为避免铁块过热烧坏车皮,磁盘吊等设备,机尾铁块装车后需要进行二次冷却.
2.3铸铁机的设计要求
(1)为保证铸铁块的质量,在浇铸过程中尽量减少铁水的飞溅损失和防止铁水从铸铁模中溢出损失,高铁水收得率.(2)为提高铸铁机生产效率,降低设备重量,应尽量缩短铸铁块的冷却时间.(3)尽量选择经济有效的设备结构形式,以便提高铸铁机设备的零件寿命,减少设备故障.(4)尽量降低铸造每吨生铁所消耗的备件重量,减轻设备重量,提高机械化强度.(5)为了减少铁水在浇铸时的飞溅损失,铁水流应呈薄而宽的瀑布状注入铁模,以减少铁水的飞溅损失和铁流对铸铁模的冲刷.
3铸铁机的应用与发展
3.1铸铁机设备应用现状
我国目前正在使用的铸铁机设备,大多是在20世纪60,70年代设计制造的,机械化程度低,设备简陋陈旧.已经远远不能适用于高炉冶炼技术的发展.进入新世纪以来,高炉炼铁技术快速发展,焦碳质量不断提高,高炉的寿命得以延长,炼铁生产能力进一步提高,更家注重治理环境技术的开发.
铸铁机是高炉冶炼生产过程中比不可少的设备,由于其作业环境恶劣,故障点多,给铸铁机设备的使用维护造成比较大的困难.必须对各个岗位的设备要精心操作,及时点检维护使铸铁生产的主要设备保持良好状态.铸铁机并不是主要的工艺设备,技术发展比较缓慢,在我国实际使用的铸铁机规格和产品比较多,在几十年的发展过程缺乏规范化和统一性.尚未提出有关铸铁机的质量控制和制造标准,使技术交流存在分歧.
3.2铸铁机的发展展望
国内外铸铁机的发展表现出以下几个趋势和特点:(1)采用三相交流变频调速电动机等机电一体化技术逐渐运用到铸铁机设备各个环节.(2)铸铁模采用新材料制造,平均单模过铁量得到大幅提高,达到150～200吨/块或更高.(3)链板设计采用新型结构,延长了使用寿命.(4)铸造机支撑滚轮的设计在保证了链带运行更平稳的条件下更加减少了支撑滚轮的机械加工和维护的工作量.
钢铁工业的快速发展,必然带动铸铁机设备制造和工程技术水平的提高,许多钢铁企业或设计院承担工程项目纷纷将铸铁机作为分系统分包给设备制造商处理,这是一种新的趋势和新的行业特点.