摘要對寶鋼4號高爐設計採用的新技術及其特點進行了闡述。根據寶鋼原有3座高爐生產經驗，4號高爐設計時採用了以下先進技術：上罐固定式串罐無料鐘爐頂、熱壓小炭磚爐缸結構、板壁結合的爐體冷卻結構、無填沙層平坦化鋼結構出鐵場，新型液壓泥炮和開口機，新英巴水渣處理、環縫洗滌煤氣清洗等先進技術。
關鍵詞高爐串罐無料鐘爐頂噴煤爐渣處理煤氣清洗
i概況 由於寶鋼分公司原有3座高爐將相繼進入末代爐齡，為了減少高爐大修時對後段工序的影響，同時解決鐵水不足對寶鋼持續發展所帶來的瓶頸制約效應，分公司在原有3座4000m3級特大型高爐的基礎上，籌建了4號高爐。
新高爐在設計過程中，吸收前幾座高爐的各方面的經驗，跟蹤國際大型高爐先進技術和發展趨勢，以高產、長壽為目的，採用先進、成熟的工藝技術、設神材料，優化設計，使高爐綜合技術水平世界領先。
新建的4號高爐爐容4350 m3，於2023年4月27日順和點火投產，6天後利用係數就達到2．27，超過了設計指標，30天內煤比突破200kg／t，為寶鋼歷次開爐最好水平，從半年的生產情況來看，高爐各項指標良好(見表1)。
2設計採用的新技術及其特點
針對寶鋼原有高爐一些實際操作中的問題，結合國內外的煉鐵技術進展，在4號高爐的設計過程中，採用了41項新技術。主要有：緊湊的總圖布局、旋轉布料器加固定料罐的串罐中心卸料式無料鐘、爐缸高掛渣效能的熱壓小炭磚耐材、冷卻壁與冷卻壁板結合的全爐身冷卻型式、國內整合的噴煤技術、新英巴法轉鼓水渣處理工藝、環縫洗滌煤氣系統、平坦化出鐵場等新型實用技術。
2．1 總圖布置
由於受建設場地的限制，4號高爐廠區用地面積僅為13．96萬m2。為了不影響現有生產設施，保證物流順暢，為一代爐齡後的大修留出施工通道，設計時採用了如下方法：
(1)結合場地條件，採用半島式布置，同類成組緊湊安排；
(2)管線盡量平行於建築物和道路布置；
(3)場地狹窄和管網密集地段採用管廊。
2．2爐頂裝料系統
寶鋼2、3號高爐採用了當時最先進的帶旋轉罐的串罐中心卸料式無料鐘爐頂，這是pw的第一套該型裝置。該裝置在實際使用過程中由於積灰引起旋轉料罐減速機同旋轉大齒圈之間損壞並導致經常不轉，潤滑及維護困難。
針對上述問題，4號高爐採用了串罐無料鐘爐頂，上料罐採用旋轉布料器加固定料罐的型式(如圖1所示)，該方式可解決上部料罐固定時爐料在料罐內的偏析問題及料罐旋轉機構的維護問題。上部料罐固定式結構支撐在爐頂大框架上，簡化爐頂結構布置，取消製造難度大、加工要求高、安裝不便的爐頂料罐支撐環梁，平台布置寬敞，為操作維護帶來方便。
同時，將固定罐中導料錐直接固定在料罐下錐體上，避免了導料錐吊架的折斷。上料閘封閉，油缸放在箱體外，避免灰塵侵入，改善上料閘的工作環境。上料閘與上部料罐分段獨立設定，並在箱體外設定如下閥箱類似的檢修梁，檢修時可將上閥箱沿檢修梁移出高爐中心線進行整體更換(如圖2所示)。
上部閥箱懸掛於上料罐下部，與稱量罐採用波紋管連線，罐間為全密封，上閥箱採用懸掛移出式結構，可徹底解決上料閘的整體檢修及罐間除塵問題，爐頂環境大為改善。該方案同時解決了罐間除塵及上料閘檢修問題。
與此同時，對溜槽傳動齒輪箱採用閉路迴圈水冷的方式進行冷卻，為減少齒輪箱進水口堵塞現象，在爐頂水冷站增加採用工業淨迴圈水直接冷卻齒輪箱的措施。為減少爐內煤氣及粉塵竄入齒輪箱內，減少積灰，向齒輪箱中連續通入n2進行密封。
2．3 爐體系統
(1)採用矮胖化的高爐內型，增加死鐵層深度，減緩爐缸鐵水對爐缸爐底薄弱部位的侵蝕。4號高爐內型尺寸見表2。同時根據經驗發現，爐缸的蒜頭狀侵蝕與爐缸內料芯所處的狀態有關；若料芯下沉坐落在爐底上，出鐵時鐵水只能沿料芯與爐缸牆之間的環形通道流動，增加了對爐缸的沖刷損環作用，並且鐵水流動不暢，不易放淨。
增加死鐵層的深度，能使料芯在鐵水的浮力作用下上公升，增加鐵水流動區域，緩解爐缸的侵蝕。
(2)對比不同大型高爐耐材使用情況，爐缸爐底耐材選擇抗滲透性好、高導熱、抗變形能力強的熱壓小塊炭磚。目前，國內外在爐缸爐底耐材的選擇上出現了兩種不同的認識：即綜合爐底和全炭爐底從傳熱學角度來看，綜合爐底是絕熱與導熱的結合，全炭爐底是完全的導熱基礎。
從設計角度來看，綜合爐底和全炭爐底分別是「現代耐火材料法」與「導熱法」兩種理論的產物。寶鋼原有3座高爐分別採用了3種不同的爐缸耐材結構形式：其中大塊炭磚結構和熱壓小塊炭磚結構屬於全炭爐底；大塊炭磚加陶瓷杯結構屬於綜合爐底。
實踐證明，這三種耐材結構均能滿足寶鋼高爐生產需要，但也各有優缺點(見表3)。寶鋼4號高爐在設計方案的選擇過程中，考慮各種因素，如投資、建設週期的要求，選擇了熱壓小塊炭磚方案。
(3)採用板、壁結合的冷卻形式，在關鍵部位使用銅冷卻壁，提高爐缸爐底的冷卻效果。爐體冷卻裝置的選擇對高爐長壽至關重要，選擇合適的冷卻裝置及合理的配置能保證各部位擁有合適的冷卻強度，能夠保持合理的高爐操作內型，有利於高爐的強化冶煉和穩定操作。
寶鋼4號高爐在爐底採用不銹鋼管作為冷卻裝置，風口以下使用冷卻壁，其中蒜頭狀侵蝕等區域採用冷卻強度大的銅冷卻壁；風口四周冷卻裝置布置如圖3所示。
爐腹到爐身中部採用密集式六通道銅冷卻板，同時為防止爐殼在爐役後期開裂，在該部冷卻板空隙處設定光面小鑄鐵冷卻壁；爐身下部到爐身中部設定小塊鑄鐵冷卻壁，爐身上部設定鑲磚球墨鑄鐵水冷壁；為了保持高爐內型，在爐喉部位，設計採用了復合爐喉鋼磚。
2．4高爐噴吹煤粉設施
與原有幾座高爐不同的是，寶鋼4號高爐的煤粉噴吹系統設計完全是寶鋼自主知識整合，主要由供煤系統、煤粉製備系統、煤粉噴吹系統等組成，設計正常噴煤量為220 k/t，最大噴煤量為250 k/t，噴煤能力世界領先。
(1)煤粉製備系統的設計特點。煤粉製備系統主要包括磨煤裝置、煙氣公升溫爐及收粉裝置，其設計特點為：①採用3個製粉能力達60 t／h的大型磨煤機和3個700 m3的原煤倉，煤粉製備能力強，投資較省；②利用含氧量低、顯熱高的熱風爐廢氣作製粉乾燥氣主要介質，既節能，又安全；③採用負壓製粉，系統壓力波動小，工藝和裝置較簡化，阻損低，生產能力高。
製粉工藝流程如圖4所示。
(2)煤粉噴吹系統的設計特點。4號高爐的煤粉噴吹系統設計採用的是三罐並列，一根輸煤主管加分配器方式。三個噴吹罐交替向乙個混合器輸送煤粉。
然後通過輸送主管送至分配器，從分配器引出的38根具有同長、同徑、同形狀的噴吹支管，由於其阻損相同，保證了均勻分配煤粉；同時該系統還有控制煤粉流速、堵塞檢測報警、自動清掃和測量的功能，自動化程度高。
2．5 出鐵場系統
為了改善爐前操作環境，提高機械化程度，方便操作和維護，出鐵場系統的設計主要作了如下改進：加寬風口平台，縮小出鐵場面積，平坦化出鐵場，固定貯鐵式主溝，縮短渣鐵溝。同時採用dds大推力泥炮和全液壓開口機，液壓移蓋機，強化鐵口區除塵，設定爐前集中液壓站和集中控制室等。
(1)出鐵場布置。出鐵場的設計特點主要體現在兩個方面：其一，出鐵場採用無填沙層全平坦化鋼結構，不但減輕了出鐵場平台的負荷和結構重量，節省了投資，同時也方便了機械化操作，改善了渣鐵溝區域的操作檢修條件，美化了工作環境。
其二，結合總圖布置，出鐵場布置緊湊合理，在滿足出鐵場操作需要的前提下，盡量減小出鐵場面積。高爐共設有4個鐵口，採用矩形雙齣鐵場，兩齣鐵場分南北對稱布置，增加鐵口問夾角，同時採用雙邊出渣的布置方式，不但防止了因鐵口夾角過小引起爐缸溫度過高，與3號高爐相比，鐵溝長度
減少了22m，渣溝長度減少了15m，減少了鐵水溫度的損失和耐材的消耗。
(2)泥炮。由於4號高爐需要高壓操作和較長時間出鐵，從操作維護方便的角度出發，要求泥炮裝置簡單，動作穩定準確，可顯示打泥量等。因此，過去長期採用的電動泥炮逐漸被效能更好的矮身液壓泥炮所取代。
目前，國內外使用的矮身液壓泥炮主要有ihi式、mhg式、pw式和dds式。
寶鋼4號高爐設計採用新型大推力dds泥炮其特點是沒有專門的壓炮機構和鎖炮機構，炮嘴的壓緊動作依靠旋轉機構來完成，機構簡單，動作可靠性高。當泥炮接近鐵口麵時，炮嘴直線運動並保持壓緊力穩定。該泥炮在接近鐵口麵時的減速系統採用計算機控制，當炮口接近鐵口至100～150mm時，其行進速度立即降低，當炮嘴輕柔接觸鐵口後隨即增壓，並且具有記錄壓入鐵口泥量的測量系統。
(3)開口機。考慮到未來發展的方向並結合鐵場布置，4號高爐設計採用dds全液壓強力開口機。該開口機具有順序控制功能，並具有檢測和記錄開口程序、扭矩值等引數的功能，開口機可以在爐前集中控制室操作和無線遙控操作，並在爐前設定現場操作裝置。
該開口機為落地式，與泥炮同側布置，可縮小開口機旋轉時的工作範圍，有利於主溝溝蓋布置和風口平台加寬，並使爐前裝置布置較為緊湊，同時也有利於開口機液壓管路系統的檢查和維護。另外，該型別開口機自動化程度高，檢測和控制完備，有利於鐵口的維護。
新工藝新技術新材料的應用
粗直徑鋼筋連線採用等強直螺紋連線。該接頭型式與其它型別接頭比較具有顯著優點如下 錐螺紋連線接頭施工方便，較便宜，但錐螺紋削弱鋼筋截面積，且操作人員素質對接頭質量影響嚴重，破壞易發生在接頭外，質量不易保證。套筒冷擠壓接頭效能較穩定，可達到a級接頭效能指標，應用較廣。但採用的擠壓裝置較重，操作強度大，施...
綠色建築新技術新工藝新材料的應用
第十章新技術 新產品 新工藝 新材料的應用 在建設單位許可的情況下，根據本工程質量 工期等方面的要求，我公司將採用以下新技術 新工藝 新材料，確保工程質量和工期。一 新技術的應用 1 運用計算機網路化管理實現材料的購進 領用 庫存 使用過程的全方位覆蓋。2 全站儀放樣技術。全站儀具有測量精度高，儀器...
新技術新產品新工藝新材料的應用
1.應用原則 採用新技術應用 採用新技術 推進技術進步目標，確保實現市級以上新技術示範工程和優質工程。依據建設部推廣專案，結合工程特點，確保技術穩定，質量可靠。2.應用專案內容 採用新技術 新工藝和先進的施工機具是確保施工質量 提高功效的途徑。我方將不斷改進工藝，以科學技術進步保證工程質量為目的，就...