摘要：大型高炉生产的过程中，可能会出现炉前设备不足的情况，尤其是铁口区域冷却、铁口串煤气喷渣等问题，严重影响到设备的正常运行。基于此，本文先分析了我国大型高炉炉前设备技术发展现状，随后，探究了大型高炉炉前设备集成化技术优化办法，具体如下。
关键词：高炉；集成化技术；炉前设备
引言：高炉设备投产运行之后能到快速生产的效果，但是在实际的运行期间，也会出现一些缺陷和运行不足，面对这些问题，相关技术人员要不断地对设备的运行水平与维护技术进行优化提升，采取有力措施稳定设备运行，提高整体发展水平。
一、我国高炉炉前设备技术发展现状
（一）液压泥炮
液压泥炮为代表的我国炉前设备技术经过了国外引进到自主研发的漫长历程，在自主研发的基础上，根据液压泥炮实际运行情况，技术人员进行了持续性改进和优化设计。到20世纪80年代，我国自主研发的BG系列液压泥炮，到90年代开发出了KD系列液压泥炮。同时，研发BG系列液压泥炮的过程中，我国还引进了DDS与PW液压泥炮与相关研发技术，我国技术人员对其进行消化和吸收，根据我国高炉运行状况和需求，自主研发出三大种类的液压泥炮以及配套的开铁口机，满足6000m3级别的大型高炉炉前设备的运行需要[1]。
（二）炉前布置
炉前布置主要指的是泥炮设备和开铁口机的布置，对二者是否位于铁沟一侧，我国技术人员进行了长期研究，从成本角度以及炉前设备运行角度分析，采用了同侧布置取代原本的异侧布置方式。在大中型高炉设备炉前采用泥炮在下，开铁口机在上的布置方式。
（三）液压电控
液压电控技术是基于成本与自动化技术而诞生的新型技术，在一些中小型高炉前，主要采用的是手动操作技术，但是这种操作模式不能满足大型高炉设备的运行需求。所以，在大型高炉炉前，使用遥控液压电控操作技术。炉前自动化操作技术目前仍处于调试阶段，受到技术水平、环境因素和冶炼工艺等影响，仍旧未能实现一键操作所有炉前设备和动作的功能。
二、大型高炉炉前设备集成化技术优化
（一）总体思路
大型高炉炉前设备集成化技术改造要根据设备运行现场的实际情况，通过改造、创新和完善运行方式与状态等途径，保证高炉能够稳产顺行[2]。
（二）先进技术
1.300t液压泥炮技术
300t液压泥炮主要作业方式为熔炼，运行平稳。打泥机构油缸活塞杆固定，油缸运动推动泥缸活塞前进。油缸座上安装了挡泥环漏泥孔，可以有效地防止炮泥落到油缸活塞上。泥缸材质为铬钼钢，高炉液压泥炮内壁经过辉光离子氮化处理，具有较高的耐磨性与较长的使用寿命。
设备核心技术优化升级改造中，使用锻钢制造2个油缸活塞杆，进回油通道按照活塞杆特种设备加工方式，制作出2个细长孔道，在简化油路的同时，可以确保在28MPa压力作用下不会产生变形，增加了设备运行期间的可靠性。油缸缸体内部表面镀铬，增强表面的硬度，并且也提高了设备的使用寿命。
在琵琶型悬臂内部安装回旋杆机结构，这种优化方法可以有效地避免热辐射问题产生。同时，回转油缸在工作位时，始终在悬臂内腔中，待机时处于未封闭的一侧，这种半封闭模式提高了设备使用寿命，同时还有利于油缸日常维护和故障更换。
2.3.2m开铁口机技术
大型高炉炉前设备的3.2m开铁口机属于高直立柱式结构，并且具备钻杆夹持、振打钻削、小车进退、回旋与倾斜等技术功能，设备的各项动作都以液压动力驱动，具体参数为：凿岩机定额扭矩900N·m；最大开铁口深度3.2m；开铁口角度：10°；凿岩机冲击功500J。
在大型高炉炉前，设备运行会受到铁口深度和炉内压力等因素的影响，开铁口的时间一般需要控制在5分钟之内。所以，在设备优化改造中，采用500J大功率高扭矩压凿岩机能够实现正反振打与正反钻削的效果，并且还可以有效地配合水雾动力系统。
当夹持油缸驱动摇杆绕着设备中轴旋转时，会通过联动作用，带着夹持杆绕着顶点一起旋转，从而实现打开与夹持操作。夹持结构在钻杆前端，钻杆中间位置可以设置浮动托板，在开铁口的过程中，浮动托板随着凿岩机一起前进或者后退，到达中间位置时，会起到扶持钻杆的作用。二者同时作用，能够提高钻孔的效率，并提升铁口通道规则性。
3.液压技术
大型高炉炉前设备中的液压系统主要包括了2套阀站和2套液压泵站，每套液压泵站为1个出铁场提供动能，2套设备运行交替，互为备用。每一套设备都设有3台电动液压泵与1套冷却循环装置。每一套阀站设置2个阀站台，分别控制液压泥炮与开铁口机。泵站控制口设有换向阀，主要是通过切换控制油路方向以及调整设定压力的方式，实现不同溢流阀连通，将泥炮供油压力控制在28MPa衲，开铁口机的供油压力在20MPa以内。在阀台中使用减压阀，确保各执行元件能够满足不同压力等级要求，从而在不同的工况下都可以有效运行。使用比例换向阀或者电磁换向阀，能够对各部分元件的运行速度加以调控。
在这一大型高炉炉前设备进行技术优化时，可以使用传感检测与信息处理技术。利用编码器、温度、液位、流量和压力等传感器进行检测，将检测数据转换成为4至20mA或者0至10V的标准电信号模式，可以将设备运行的标准工况，传输到PLC模拟量输入模块中，经过分析和处理之火，可以在显示记录装置上进行显示或者加入系统控制，以此实现对设备各项参数的检测与控制。使用PRO FIBUS-DP能对中央处理器和分布式I/O运行模块的通信进行监控，利用工业以太网完成CPU和人机结构的通信，并在设备的1号电气室与2号电气室之间进行数据交换，提高大型高炉炉前设备和主系统之间的数据通信交换速率。PLC系统采用的是STMATIC可编程控制器，以此控制液压站与阀台，完成大型高炉炉前设备动作控制，同时对设备现场的信息进行实时采集与处理，上传到网络平台完成数据存储。以太网上位机能对现场进行监控，集报警、记录和统计功能为一身。通过遥控器系统，对电源开关与操作设备进行控制，控制有效范围为直径100m的区域。
（三）优化结果
经过改造之后，大型高炉炉前设备使用寿命大幅度提高，故障发生率也明显降低：
（1）胶管。改造前每炉铁使用胶管数量平均为6根，改造之后，平均每个月使用胶管的数量为1根。
（2）凿岩机支座总成更换时间。改造前为1h，改造后为2min，效率得到极大提升。
（3）供风装置加装挡板后风管寿命。改造之前每天用量为6根，改造之后平均每月为1根。
（4）泥炮系统分配器。改造前每月使用1件旋转接头，改造之后每月使用1根胶管。
（5）泥炮水箱。改造前的平均寿命为2周，改造之后的平均寿命为2个月。
（四）发展前景
随着大型高炉炉前设备集成化趋势越来越明显，所以，设计出与之相适应的遥控系统，也是一项十分重要的内容。开口机和液压炮遥控操作系统分别设计出信号发射、发射器、信号接收器和输出执行部分。将炉前操作工控制指令进行数字化处理，转变为容易处理的数字信号。发射部分将数字化操作指令编码，载波调制及功率放大，然后遥控器将控制指令通过无线电波的形式发射出去，最后，将接收到的无线电限号通过电气隔离的方式，传入到PLC系统，程序对输入指令进行运算，使得输出数据完成电路控制，开口机和液压炮个动作控制液压阀、继电器等元件，都能在接收到系动作信号后做出响应，实现开口机和液压炮的遥控。
总结：综上所述，在保证高炉设备日常运行的前提下，在日常维护工作中运用新技术方法，有利于保障对大型高炉炉前设备的稳定使用，改善炮泥质量，弥补孔道缝隙缺陷。经过持续优化调整，最终取得较好效果。
参考文献：
[1]惠展,鹿林.我国炉前设备的技术进步和发展[J].冶金设备,2019(03):51-54.
[2]乔立勇.宣钢3#高炉炉前设备维护与优化[J].河北冶金,2017(04):40-43.