长寿命布料溜槽的结构设计

长寿命布料溜槽的结构设计
布料溜槽是无料钟炉顶高炉中的一个重要部件，位于高炉炉腔内的顶部，此处温度高，环境恶劣，炉况不顺时最高温度可达700℃以上。

高炉各批次的炉料不断地从料流调节阀经过若干米高的落差冲向布料溜槽，而外面却无法观察其工作状况和损坏情况。

因此，要求溜槽具有足够的可靠性和使用寿命。

目前国内高炉布料溜槽普遍存在使用寿命偏低的现象，一般在8～10个月。

因此提高溜槽的使用寿命，对减少生产损失、降低高炉休风率以及充分发挥无料钟炉顶高炉的优势具有十分重要的意义。

一、布料溜槽结构
对有效容积为2000～3000㎡高炉的布料溜槽，其结构一般采用由鹅头、扁担梁、衬板与外壳组成的臂挂式杠杆自锁型式。

一般采用耐磨衬板与料磨料结构结合，在落料点位置采用料磨料结构，在出料口位置则采用两层衬板叠装结构。

为了提高耐磨性能同时又节省成本，衬板大多采用复合耐磨板，即在普通钢板上堆焊5～10mm厚耐磨层；料磨料结构通常用普通钢板作为挡板骨架，再在其上堆焊耐磨层。

鹅头、扁担梁与外壳材料大多是采用1Cr18Ni9Ti高温不锈钢，目的是既可防止高炉内腐蚀性气体对溜槽本体的腐蚀，同时也可以防止炉况不顺时，炉顶高温对溜槽的烧损。

二、布料溜槽失效分析
溜槽的失效形式主要是料磨料结构的冲击磨损、耐磨衬板的滑移磨损、外壳的烧损与气蚀、外壳开裂以及扁担梁与横梁的弯曲等，严重时甚至出现落料点位置磨穿现象。

通过对失效溜槽清渣拆解后还发现，许多紧固螺栓已剪断、料磨料结构中的衬板上翘。

引起溜槽失效的主要原因是:①溜槽在高炉内使用，工况条件恶劣，温度高，炉况不顺瞬时温度超过700℃，料流速度大，物料棱角锋利、硬度大；②物料通过中心喉管落到溜槽衬板上，落差大，炉料受强力冲击，韧性差的衬板使用后期开裂、击碎，以至一块块脱落，最后造成衬板失效；③溜槽衬板制造过程质量不稳定，寿命相差较大，在高温下性能达不到大过料量的要求；④溜槽设计中存在不合理结构，不能消除高温热变形情况下产生的应力集中，致使外壳开裂；⑤料磨料结构中使用的堆焊耐磨材料抗冲击性能与高温性能不理想，同时，设计中存在缺陷，无法消除热变形引起的耐磨衬板伸长，导致紧固螺栓的剪断与衬板上翘；⑥外壳材料的高温性能达不到要求。

三、长寿命布料溜槽结构设计
1总体结构
根据分析，在设计长效溜槽时，耐磨材料、本体材料以及溜槽结构设计是关键。

为了防止炉况不顺时高温造成溜槽的烧损以及高温导致材料耐磨性能下降，设计的溜槽可采用双层外壳结构，两层间用石棉作为隔热层。

为了提高溜槽衬板的抗冲击、耐磨性能，采用3层耐磨板叠装型式与料磨料结构相结合，考虑到落料点处冲击与磨损比其它部位更加严重，把落料点处的料磨料结构加密、加高，并附加设计一抗冲击、磨损结构。

为了防止热变形引起的紧固螺栓剪断与耐磨衬板上翘，耐磨衬板采用一端固定一端自由的安装方式，同时在耐磨衬板上开设应力槽；并设计多重防脱落结构以防止耐磨衬板整体脱落。

在外壳的适当位置开设应力槽，消除热变形产生的应力集中，避免外壳开裂带来的溜槽整体脱落事故。

在扁担梁上加设气流隔断结构，阻断溜槽内部腐蚀性气流，从而防止腐蚀性气流对溜槽外壳的冲蚀。

2材料选用
溜槽材料的选用主要包括2个方面:耐磨材料与本体材料。

耐磨材料主要是指耐磨衬板与堆焊用耐磨焊材，本体材料主要是指鹅头、扁担梁、外壳与固定螺栓等所用材料。

根据溜槽的工况与使用寿命要求，耐磨材料必须满足在高温情况(750℃左右)下耐磨性能优良，同时又必须具有一定的抗冲击性能；本体材料必须保证高温情况(1000℃左右)不变形，同时抗腐蚀。

这样就可保证在炉况不顺引起炉顶暂时高温时，溜槽可正常工作，保证溜槽的使用寿命。

目前市场上的耐磨材料很多，包括国产的和国外的，其使用场合覆盖面很广，品质参差不齐，价格相差也很大，尤其是国外耐磨材料。

北京固本科技有限公司自成立以来就开始研究耐磨堆焊复合钢板和耐磨堆焊材料，经过几十年的研究，其研制的高耐磨复合钢板和耐磨堆焊材料已达国际领先的水平。

在钢铁行业、煤矿业、水泥业中得到了成功应用。

kb998耐磨焊丝，在基体中加入镍合金，填充了碳化钨粒子，是一款碳化钨镍的复合药芯焊丝。

kb998药芯焊丝非常适用高温工作环境，最高可承受900℃工作温度，硬度60-63 HRC。

碳化钨的显微硬度高达1620 HV，是使用最为广泛的耐磨材料之一，其超强的耐磨性在各行业都深受用户信任。

除此之外，碳化钨合金的热稳定性优良，适用于高温工作环境。

kb998药芯焊丝在碳化钨的基础上，添加了强碳化物形成元素：钒和镍。

使得kb998药芯焊丝的堆焊层有十分理想的强化相，并且其细小弥散的碳化物析出，能降低过热的敏感性，保持稳定的高温性能。

四、结语
高炉布料溜槽的设计是一个比较复杂的系统问题, 本文从长寿命耐磨溜槽设计的观点
出发, 针对溜槽的耐磨材料与本体材料的选用, 以及结构设计的原则与需要考虑的关键问题作了简单的探讨, 以达到高炉布料溜槽抗磨损、抗烧、防脱落、防变形应力和同步寿命的目的, 从而提高高炉布料溜槽的使用寿命。