一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统

摘要

本发明公开了一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，属于高炉热风系统技术领域。本发明包括4个高炉热风炉单元，每个高炉热风炉单元包括高炉热风炉、热风总管和将高炉热风炉、热风总管连接在一起的热风支管，并由箱式绑定结构将其固定在一起，箱式绑定结构包括抱箍、半环包箍和大拉杆，其中：高炉热风炉由半环包箍环包箍紧后，通过半环包箍尾端的方形法兰和大拉杆连接；热风总管由抱箍环抱后和大拉杆通过方形法兰连接；在热风支管的两侧，分别通过小拉杆和大拉杆固定连接；热风总管和热风支管底部铺设有滚轴，热风总管上部沿轴向固定有横筋。本发明能将整个系统的任何应力变化联动式化解，箱式绑定结构、横筋和滚轴三者达到协同作用的效果。

说明书

技术领域

本发明属于高炉热风系统技术领域，尤其涉及一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统。

背景技术

在高炉炼铁技术的发展历史中，高炉热风炉的成功应用无疑具有特殊的地位。高炉使用热风冶炼为节约储量有限的冶金焦、降低能源消耗、提高高炉产量、降低钢铁成本方面起到了重要作用；同时也提高了能源的利用率、减少了CO₂的排放，对环境保护有着重要且积极的影响。因此不断的提高热风的温度、压力是高炉热风炉技术进步的主要方向。随着技术进步，热风温度已经由最初的149℃发展到最高1300℃的水平，高炉热风炉炉内最高温度达到了1450℃，炉内压力最高0.5MPa。如何安全的输送数量巨大、超高温度和压力的热风，是高炉热风炉技术的一个重要环节。如果没有处理好热风管道的问题，在生产过程中容易出现管道过热、烧红甚至爆炸的恶性事故，造成重大人员伤亡的惨剧。出现以上事故的一个原因就是热风管道拉杆设计不合理，不能有效的解决受热膨胀、盲板力带来的影响，从而导致钢结构疲劳变形、发生事故。

大型高炉的4座高炉热风炉通常是单列式布置，热风总管在交替送风的工作中，现有技术的4座炉往往各自为战，不能统一应对应力的变化，当某个高炉热风炉应力变化过大时，从而造成某个高炉热风炉和热风管道之间错位，当钢壳的位移量如果高达20～30mm(现都采用4～拉杆结构形式)后，往往会造成补偿器失效、耐材脱落、总管烧穿恶性事故。

经检索，中国专利，申请号：201410225552.2，公布日：2014.08.06，公开了一种热风管道三角形柔性大拉杆装置，属于高炉顶燃式高炉热风炉技术领域。包括：热风总管、热风支管、热风支管补偿器、热风阀、高炉热风炉炉壳。在高炉热风炉炉壳上设置高炉热风炉炉壳加强环，在热风支管与热风总管连接的三岔口位置设置热风管道上大拉杆支座，然后利用两组呈三角形布置的柔性大拉杆将高炉热风炉炉壳加强环和柔性大拉杆支座连接成一体，连接方式采用焊接或螺栓连接。为方便连接可以设置连接板。该专利优点在于，能够有效吸收高炉热风炉炉壳上涨，减少管壳和炉壳的应力，提高高炉热风炉和管道的安全性，特别适用于热风出口较高、炉壳上涨量较大的顶燃式高炉热风炉。但该专利对应力变化没有办法量化，对于应力的调节没有针对性，只能根据经验调节拉杆拉力，如果调节不够或调节过度，对于高炉热风炉和管道的连接还是容易产位移而产生事故风险。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中存在的单列式高炉热风炉和热风管由于应力变化造成位移而产生事故风险、4个高炉热风炉互相干扰不能统一应对应力变化的问题，本发明提供了一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统。它通过在箱式绑定结构和横筋将4个高炉热风单元绑定在一起，并通过铺设滚轴使应力变化时，系统整体式位移，达到将应力变化消除的目的。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，包括4个高炉热风炉单元，每个高炉热风炉单元包括高炉热风炉、热风总管和将高炉热风炉、热风总管连接在一起的热风支管，并由箱式绑定结构将其固定在一起，所述箱式绑定结构包括抱箍、半环包箍和2个大拉杆，其中：所述高炉热风炉由半环包箍环包箍紧后，通过半环包箍尾端的方形法兰和大拉杆连接；所述热风总管由抱箍环抱后和大拉杆通过方形法兰连接；在热风支管的两侧，分别通过小拉杆和大拉杆固定连接，大拉杆和小拉杆呈垂直状态；所述热风总管和热风支管底部还铺设有滚轴，热风总管上部沿轴向还固定有横筋，横筋将所有抱箍连接。每个高炉热风炉单元通过抱箍、半环包箍和2个大拉杆组成的箱式绑定结构固定在一起后，再通过横筋将4个高炉热风单元绑定在一起，而热风总管和热风支管底部还铺设有滚轴，系统整体式位移，这样，将整个系统的任何应力变化联动式化解，箱式绑定结构、横筋和滚轴三者达到协同作用的效果。

优选地，所述大拉杆由H型钢固定连接而成；每根大拉杆中的H型钢连接处设置有应力检测装置和应力调节机构，H型钢固定连接而成的大拉杆形成箱式稳定的绑定结构，保证了应力检测装置数据检测的稳定性，数据采集经过分析后，再通过应力调节机构在H型钢连接点进行调节，反过来提高箱式绑定结构的稳定性，两者协同作用，能够保证整个单列式高炉热风炉工作的稳定性，很大程度上避免了由于应力变化的复杂性造成管道和高炉热风炉连接的错位。

优选地，所述应力检测装置包括上压板、下压板、压头和压力传感器；所述上压板和下压板的工作面相对；所述压力传感器底端面紧贴下压板的工作面设置，感应端抵紧压头的底端面，压头的上表面和上压板的工作面紧密接触后，通过螺栓固定压紧；压力传感器通过无线或有限连接外部高炉控制系统，用于单列式高炉热风炉热风出口应力的检测后，解决了如何将应力变化量化的问题，为应力的调节打下良好的基础；所述应力调节机构包括用以连接两H型钢的方形法兰之间的垫板，用垫板调节，调节简单，只需要准备不同规格的垫板适配式使用即可，也可准备同种规格的薄垫板叠放使用；根据压力传感器的数据进行调节，做到了调节的量化配置，取得箱形绑定结构、应力检测装置和垫板三者协同作用的效果，进一步提高单列式高炉热风炉工作的稳定性。

优选地，所述应力调节机构包括千斤顶、上顶板、下顶板和支撑板；所述上顶板和下顶板分别焊接固定于互相连接的2段H型钢上，法兰的上下两侧；需要调节压力时，松开螺栓，将千斤顶底座置于下顶板上，千斤顶顶出端顶紧上顶板，顶开互相连接的法兰后，法兰之间插入垫板，通过千斤顶配合上下顶板作为波兰连接的顶开装置，操作方便，再配合不同厚度规格的垫板，为应力的顺利调整打下良好基础。

优选地，所述下压板中间径线上开有定位槽，定位槽和法兰中间径线上设置的定位块配合设置，定位槽和定位块配合设置，提高应力变化数据采集的准确性和各检测点数据采集的一致性；所述法兰同时连接两H型钢和固定H型钢两侧的应力检测装置。

优选地，所述应力检测装置还包括在下压板和压力传感器底端面之间设置的垫块，可以根据需要调节上下板间距，提高本装置的通用性。

优选地，在每个高炉热风炉单元中，应力检测装置共计8套，每个大拉杆上设置4套，分成2组，在H型钢两侧对称设置；每组应力检测装置在法兰的上、下对称式设置，并通过螺栓穿过2个上压板、2个下压板和2个法兰将2套应力检测装置固定连接在一起，4套应力检测装置上下左右对称设置，协同作用，能够尽可能的避免应力中横向力波动产生的不良影响，4个数据可以通过分析、平均等手段来确定该处的应力变化规律，并为单列式布置的4座高炉热风炉不同工作状态下寻找整个系统的应力变化规律和最终做出调整方案打下良好的数据基础。

优选地，所述螺栓为双头螺栓，能够上下对称式固定，数量为偶数，对称式使用，保持整个检测工作面的对称，进一步保证数据采集的准确性。

优选地，所述法兰为长椭圆板状，中部用对称的两排螺栓将两段H型钢固定连接，两头呈对称的半圆状，分别由对称的2套应力检测装置夹紧后，用螺栓对称式固定，长椭圆板状法兰，两端为对称式结构，能够对称式固定和连接应力检测装置，进一步提高数据采集的准确性。

优选地，所述压力传感器的预紧力≧20吨，满足应力变化的高强度检测；所述上压板、下压板和压头的工作面的平整度在0.5mm以内，尽量消除压力传感器采集数据的干扰因素，进一步提高数据的准确性；每个高炉热风炉单元中热风总管底部至少对称式铺有3根滚轴，热风支管底部至少铺有1根滚轴，进一步保证了整个系统应对应力变化的一致性。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本发明的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，每个高炉热风炉单元通过抱箍、半环包箍和2个大拉杆组成的箱式绑定结构固定在一起后，再通过横筋将4个高炉热风单元绑定在一起，而热风总管和热风支管底部还铺设有滚轴，系统整体式位移，这样，将整个系统的任何应力变化联动式化解，箱式绑定结构、横筋和滚轴三者达到协同作用的效果；

(2)本发明的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，H型钢固定连接而成的大拉杆形成箱式稳定的绑定结构，保证了应力检测装置数据检测的稳定性，数据采集经过分析后，再通过应力调节机构在H型钢连接点进行调节，反过来提高箱式绑定结构的稳定性，两者协同作用，能够保证整个单列式高炉热风炉工作的稳定性，很大程度上避免了由于应力变化的复杂性造成管道和高炉热风炉连接的错位；

(3)本发明的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，应力检测装置通过在上压板和下压板之间设置压头和压力传感器，用于单列式高炉热风炉热风出口应力的检测，解决了如何将应力变化量化的问题，为应力的调节打下良好的基础；用垫板调节，调节简单，只需要准备不同规格的垫板适配式使用即可，也可准备同种规格的薄垫板叠放使用；根据压力传感器的数据进行调节，做到了调节的量化配置，取得箱形绑定结构、应力检测装置和垫板三者协同作用的效果，进一步提高单列式高炉热风炉工作的稳定性；

(4)本发明的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，通过千斤顶配合上下顶板作为波兰连接的顶开装置，操作方便，再配合不同厚度规格的垫板，为应力的顺利调整打下良好基础；定位槽和定位块配合设置，提高应力变化数据采集的准确性和各检测点数据采集的一致性；

(5)本发明的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，垫块的设置，可以根据需要调节上下板间距，提高本装置的通用性；

(6)本发明的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，4套应力检测装置上下左右对称设置，协同作用，能够尽可能的避免应力中横向力波动产生的不良影响，4个数据可以通过分析、平均等手段来确定该处的应力变化规律，并为单列式布置的4座高炉热风炉不同工作状态下寻找整个系统的应力变化规律和最终做出调整方案打下良好的数据基础；

(7)本发明的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，螺栓为双头螺栓，能够上下对称式固定；数量为偶数，对称式使用，保持整个检测工作面的对称，进一步保证数据采集的准确性；

(8)本发明的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，长椭圆板状法兰，两端为对称式结构，能够对称式固定和连接应力检测装置，进一步提高数据采集的准确性；

(9)本发明的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，压力传感器的预紧力≧20吨，满足应力变化的高强度检测；工作面的平整度在0.5mm以内，尽量消除压力传感器采集数据的干扰因素，进一步提高数据的准确性；

(10)本发明的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，通过H型钢的箱形绑定结构将高炉热风炉及热风总管绑定，再通过横筋将4个高炉热风单元绑定在一起，结构稳定，并协同应力检测装置的对称式上下左右安装，一个保持数据采集过程中的稳定，一个进行数据采集，避免了热风出口切向力的影响，保证了整个单列式高炉热风炉系统热风出口应力变化量化的准确性；32个压力传感器的数据，结合热风口的温度数据同步分析，进而调整箱形绑定结构，使4个单列式高炉热风炉、热风总管和热风支管处于相对平衡状态，使得热风总管在交替送风的工作中，其钢壳的位移量控制在5～8mm，保证补偿器不失效、耐材不脱落、总管不烧穿，直到高炉的大、中修。

附图说明

图1为本发明的高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统结构示意图；

图2为本发明中的高炉热风炉单元放大后结构示意图；

图3为本发明中的应力检测装置放大后结构示意图；

图4为本发明中的连接H型钢和应力检测装置的法兰放大后俯视图；

图5为本发明实施例6中固定上顶板的H型钢放大后侧视图；

图6为本发明实施例6中固定下顶板的H型钢放大后侧视图；

图7为本发明中的抱箍放大后侧视图；

图8为本发明中的半环包箍放大后侧视图；

图9为本发明实施例7中方形法兰之间插入垫板的结构示意图。

示意图中的标号说明：1、高炉热风炉；2、抱箍；3、应力检测装置；4、热风支管；5、热风总管；6、法兰；7、波纹管；8、大拉杆；9、半环包箍；10、千斤顶；11、方形法兰；12、垫板；17、滚轴；31、上压板；32、下压板；33、压头；34、压力传感器；35、螺栓；36、定位块；39、垫块；42、小拉杆；43、测温孔；51、横筋；81、上顶板；82、下顶板；83、支撑板；100、高炉热风炉单元；321、定位槽；821、限位机构。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图对本发明作详细描述。

实施例1

本实施例的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，如图1所示，包括4个高炉热风炉单元100，每个高炉热风炉单元100包括高炉热风炉1、热风总管5和将高炉热风炉1、热风总管5连接在一起的热风支管4，并由箱式绑定结构将其固定在一起，所述箱式绑定结构包括抱箍2、半环包箍9和2个大拉杆8，其中：如图8所示，所述高炉热风炉1由半环包箍9环包箍紧后，通过半环包箍9尾端的方形法兰11和大拉杆8连接；如图7所示，所述热风总管5由抱箍2环抱后和大拉杆8通过方形法兰11连接；在热风支管4的两侧，分别通过小拉杆42和大拉杆8固定连接，大拉杆8和小拉杆42呈垂直状态；所述热风总管5和热风支管4底部还铺设有滚轴17，热风总管5上部沿轴向还固定有横筋51，横筋51将所有抱箍2连接。每个高炉热风炉单元通过抱箍、半环包箍和2个大拉杆组成的箱式绑定结构固定在一起后，再通过横筋将4个高炉热风单元绑定在一起，而热风总管和热风支管底部还铺设有滚轴，系统整体式位移，这样，将整个系统的任何应力变化联动式化解，箱式绑定结构、横筋和滚轴三者达到协同作用的效果。小拉杆42的两侧，设置波纹管7作为补偿器和热风支管4联通。

实施例2

本实施例的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，具体结构基本同实施例1，改进之处在于：如图2所示，所述大拉杆8由H型钢固定连接而成，H型钢固定连接而成的大拉杆形成的箱式稳定的绑定结构，保证了应力检测装置数据检测的稳定性，数据采集经过分析后，再通过应力调节机构在H型钢连接点进行调节，反过来提高箱式绑定结构的稳定性，两者协同作用，能够保证整个系统的稳定性，很大程度上避免了由于应力变化的复杂性造成管道和高炉热风炉连接的错位；每根大拉杆8中的H型钢连接处设置有应力检测装置3和应力调节机构。如图3所示，所述应力检测装置3包括上压板31、下压板32、压头33和压力传感器34；所述上压板31和下压板32的工作面相对；所述压力传感器34底端面紧贴下压板32的工作面设置，感应端抵紧压头33的底端面，压头33的上表面和上压板31的工作面紧密接触后，通过螺栓35固定压紧；压力传感器34通过无线或有限连接外部高炉控制系统，用于单列式高炉热风炉热风出口应力的检测后，解决了如何将应力变化量化的问题，为应力的调节打下良好的基础；所述应力调节机构包括用以连接两H型钢的方形法兰11之间的垫板12，用垫板调节，调节简单，只需要准备不同规格的垫板适配式使用即可，也可准备同种规格的薄垫板叠放使用；根据压力传感器的数据进行调节，做到了调节的量化配置，取得箱形绑定结构、应力检测装置和垫板三者协同作用的效果，进一步提高单列式高炉热风炉工作的稳定性。

实施例3

本实施例的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，具体结构同实施例2，改进之处在于：如图3、5、6所示，所述应力调节机构包括千斤顶10、上顶板81、下顶板82和支撑板83；所述上顶板81和下顶板82分别焊接固定于互相连接的2段H型钢上，法兰6的上下两侧；需要调节压力时，松开螺栓35，将千斤顶10底座置于下顶板82上，千斤顶10顶出端顶紧上顶板81，顶开互相连接的法兰6后，法兰6之间插入垫板12，通过千斤顶配合上下顶板作为波兰连接的顶开装置，操作方便，再配合不同厚度规格的垫板，为应力的顺利调整打下良好基础。

实施例4

本实施例的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，具体结构同实施例3，改进之处在于：所述下压板32中间径线上开有定位槽321，定位槽321和法兰6中间径线上设置的定位块36配合设置，定位槽和定位块配合设置，提高应力变化数据采集的准确性和各检测点数据采集的一致性；所述法兰6同时连接两H型钢和固定H型钢两侧的应力检测装置3。还包括在下压板32和压力传感器34底端面之间设置的垫块39，垫块39可以选择多种规格，可以根据需要调节上下板间距，提高本装置的通用性。

实施例5

本实施例的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，具体结构基本同实施例4，改进之处在于：在每个高炉热风炉单元100中，应力检测装置3共计8套，每个大拉杆8上设置4套，分成2个1组，在H型钢两侧对称设置；每组应力检测装置3在法兰6的上、下对称式设置，并通过螺栓35穿过2个上压板31、2个下压板32和2个法兰6将2套应力检测装置3固定连接在一起，4套应力检测装置上下左右对称设置，协同作用，能够尽可能的避免应力中横向力波动产生的不良影响，4个数据可以通过分析、平均等手段来确定该处的应力变化规律，并为单列式布置的4座高炉热风炉不同工作状态下寻找整个系统的应力变化规律和最终做出调整方案打下良好的数据基础。所述螺栓35为双头螺栓，能够上下对称式固定，数量为偶数，对称式使用，保持整个检测工作面的对称，进一步保证数据采集的准确性。

本实施例的一种高炉热风炉热风管道稳定系统，通过H型钢的箱形绑定结构将高炉热风炉1及热风总管5绑定，再通过横筋51将4个高炉热风单元100绑定在一起，结构稳定，并协同应力检测装置3的对称式上下左右安装，一个保持数据采集过程中的稳定，一个进行数据采集，避免了热风出口切向力的影响，保证了整个单列式高炉热风炉系统热风出口应力变化量化的准确性；32个压力传感器34的数据，结合热风口附近测温孔43采集的温度数据同步分析，进而调整箱形绑定结构，使4个单列式高炉热风炉1、热风总管5和热风支管4处于相对平衡状态，使得热风总管5在交替送风的工作中，其钢壳的位移量控制在5～8mm，保证补偿器不失效、耐材不脱落、总管不烧穿，直到高炉的大、中修。

实施例6

本实施例的一种高炉单列式热风炉热风管道位移控制系统，具体结构基本同实施例4，改进之处在于：如图4所示，所述法兰6为长椭圆板状，中部用对称的两排螺栓将两段H型钢固定连接，两头呈对称的半圆状，分别由对称的2套应力检测装置3夹紧后，用螺栓35对称式固定，长椭圆板状法兰，两端为对称式结构，能够对称式固定和连接应力检测装置，进一步提高数据采集的准确性。所述压力传感器34的预紧力≧20吨，满足应力变化的高强度检测；所述上压板31、下压板32和压头33的工作面的平整度在0.5mm以内，尽量消除压力传感器采集数据的干扰因素，进一步提高数据的准确性。每个高炉热风炉单元100中热风总管5底部至少对称式铺有3根滚轴17，热风支管底部至少铺有1根滚轴17，本实施例中在整个热风总管底部铺设有14根滚轴17，使整个系统产生的位移能够方便的整体式协同作用来化解应力的变化。

实施例7

本实施例的一种高炉热风炉热风管道稳定系统，基本结构和步骤同实施例7，改进之处在于：下顶板82上固定设置限位机构821，提高千斤顶作用时的稳定性，避免千斤顶作用时移位而影响调节。调节时，如图9所示，也可以在没连接应力检测装置，只连接2段H型钢的2个方形法兰11之间插入垫板12调节。如图8所示，半环包箍9为Q345B型口型钢材质，内部每隔30°的弧度设置支筋91，提高整个箱形结构的稳定性。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。