出鐵場

出鐵場(casthouse)是指高爐鍊鐵最終產品鐵水與爐渣的排放與收集場所。是高爐爐前高温、多塵、勞動縈重的作業區 ^[1]  。

中國的小高爐一般只有1個鐵口1個出鐵場，沒有後續鍊鋼的鐵廠裏，出鐵場上還裝有鑄鐵機，鐵水排出高爐後直接鑄成鐵塊；中型高爐也只有1個鐵口1個出鐵場，場的兩側或佈置有鐵水運輸線和爐渣運輸線，用鐵水罐和渣罐運輸，或一側佈置為鐵水運輸線，用鐵水旅運輸鐵水，另一側為衝渣溝道，將爐渣衝為水渣。1000m級高爐有的是一個鐵口1個出鐵場，有的是兩個鐵口1個出鐵場，還有兩個鐵口兩個出鐵場的。2000m以上高爐均設兩個鐵口兩個出鐵場，3000m以上高爐則需要3-4個鐵口，2-4個出鐵場。出鐵場佈置採用島式或半島式，出鐵場與渣鐵運輸線相垂直。出渣一般是在爐前以沖水渣與幹渣坑相結合的辦法處理。兩個以上鐵口的高爐其出鐵場佈置時要考慮鐵口間的夾角不能過小，儘可能均衡分佈，還要考慮渣鐵溝不能太長，以減輕爐前的勞動量 ^[2]  。

有3種具代表性的大型高爐出鐵場：

(1)中國寶山鋼鐵(集團)公司(寶鋼)1號高爐(4063m)。設有兩個對稱的出鐵場4個鐵口，每個出鐵場上佈置兩個鐵口。兩個鐵口間夾角40°，每個出鐵口都有兩條專用魚雷車停放線與出鐵場垂直佈置，這樣可以縮短鐵溝長度，減少出鐵時鐵水温度下降和鐵溝的維護。但它是一側出渣，兩個鐵口的護渣要引到另兩個鐵口的渣溝一側，致使渣溝長達350m以上。渣構修補工作量很大。寶鋼3號高爐改變了1號高護這種出鐵場佈置，改為兩鑲出清，擴大了兩個鐵口間的夾角，並使渣溝的長度比1號高護的縮短了50%。

(2)日本住友公司鹿島廠3號高爐(5053m)。設置了4個出鐵場，4個鐵口相互垂直呈90°佈置，分佈均勻，鐵溝渣溝都較短，渣坑佈置在對角兩側。

(3)俄羅斯的新利佩茨克廠6號高爐(3200m)、克里沃羅格廠9號高爐(5026m)和契列泊維茨克廠5號高爐(5500m)都具有獨特的圓形出鐵場，爐渣全部衝為水渣，不設渣坑，4個鐵口均勻分佈，渣溝鐵溝都很短 ^[3]  。

鐵溝分主溝和支溝。主溝有固定型和活動型兩種，一般中小高爐採用搗打內襯的固定型主溝，大璧高護採用高級耐火盃料澆注的活動型主溝，它可以被吊到護台下進行檢修。主溝要有一定的長度(大高爐20m左右，中小高爐8-14m)和坡度(大高爐2%-5%，中小高爐8%-10%)，鐵水在溝內流速低於1.5-1.7m/min以保證渣鐵在主溝內充分分離，渣中帶鐵率小於0.1%。在生產中主溝還有貯鐵式和非貯鐵式之分。一般中小高爐是非貯鐵式出鐵，大型高爐多鐵口出鐵則採用貯鐵式出鐵(例如寶鋼高護)，這樣出鐵時從鐵口湧出的渣鐵不會直接衝擊溝底內襯，減輕磨損的程度，但是應用貯鐵式主溝時要求鐵水温度高，並採取一定的保温措施。在主溝的末端還設有撇渣器(俗稱沙口或小坑)，利用渣鐵的密度差，用擋板把爐渣擋住，只讓鐵水從擋板下面通過，達到渣鐵分離的目的。多用碳搗或碳磚砌築的撇渣器，也有用高級耐火材料澆注的，壽命可達數個月，不少廠還使用整體吊換的活動撇渣器。鐵支鈎的結構與主溝相同，坡度一般為5%~6%，流嘴處可達10%。

渣溝一般採用鑄鐵槽上面加一層墊溝料或澆注料預製件。在有渣口的高爐上，上渣溝坡度較大約20%-30%，下渣溝坡度一般為6%。為了回收渣中殘鐵，保證沖水渣的安全，大型高爐上(例如寶鋼)在渣溝系統中還設有一個殘鐵罐，爐渣流經殘鐵罐然後濫流入之後的渣溝，這樣渣中帶的殘鐵可在殘鐵雄中沉積下來。有些大中型高護上則在渣溝系統設殘鐵坑，起到殘鐵罐同樣的作用 ^[2]  。

為保證高爐順利出鐵出渣、改善勞動條件和減輕勞動強度，出鐵場上設有鐵口開堵機、換風口機等各種爐前設備。

1.鐵口開堵機械

開口機有鑽孔式、衝擊式和衝鑽式。中小高爐一般採用鑽孔式，現已改進為帶吹風鑽頭的，隨鑽進隨吹灰。既可冷卻鑽頭。提高鑽進速度，又可根據吹灰情況判斷鑽進深度；大型高爐採用衝鑽式，一般先用鑽桿以旋轉方式鑽進，到一定距離後邊打邊旋轉前進，在鑽頭到達指定深度位置後。改用釺杆，釺杆可正反雙向打擊，正打擊為打通鐵口，反打擊從鐵口拔出釺杆。堵鐵口機械為泥炮，現代泥炮有電動和液壓兩種。由於液壓傳動能可靠地得到很高的活塞推力，而且設備自重輕，所以廣泛地應用於大中小高爐上。大高護上則採用矮炮身高壓力的液壓泥炮，打泥壓力最大可達600t，泥炮的每個動作都由單獨液壓缸控制。控制機能優越，既能自動運轉，也可手動操作，有的還能通過攜帶式操作器遙控。矮身炮還可安裝在風口平台下的空間裏，使鐵口上方的風口能得到如同其他風口那樣的觀察等。現代大型高護還設有填泥機與換釺機等輔助設備，前者把炮泥機械化地填入泥炮，後者用機械手換裝釺杆。有的高爐還裝有鐵口自動燒氧氣的裝置。

2.換風口機

換風口機由卸風口機與裝風口機兩套機具組成，它們具有相似的結構。寶鋼使用的是小車式結構，更換風口時將小車吊運至風口處進行操作。先將小車上的水平支柱頂住風口二套外邊，再通過柱銷將車體固定。將裝有卸風口工具的橫樑對準風口中心，啓動主油缸將工具伸人風口，鈎住風口並用氣錘衝擊風口使之脱離二套，用主油缸將風口拉出，然後解開車體，連同風口一起運出，到指定地點卸下風口。裝風口的過程和卸風口操作相反，將裝風口機連同新風口鈎住，然後將風口送入，開動氣錘向裏錘擊將風口裝好 ^[3]  。

出鐵場高温多塵，出鐵時，出鐵口與鐵水流入鐵水罐處，煙塵瀰漫，環境惡劣。小高爐大多沒有專門的除塵裝置，靠廠房的自然通風排塵。在現代化的大型高爐上設有專門的除塵裝置。以寶鋼為例，專門的除塵裝置分為一次除塵和二次除塵兩類。一次除塵是處理爐前主溝、撇渣器、鐵溝、殘鐵罐、擺動流嘴、泥炮口及鐵溝修理場等處產生的煙塵。辦法是密封加罩抽風，抽出氣體經反吹風布袋除塵器淨化後排入大氣，一次除塵的總煙塵量約為21.7t/d，佔出鐵場總塵量的87%。鐵渣溝加蓋後出鐵場總散熱量為60×10kJ/h，單位散熱量為5.8-5.9kJ/m·h，使出鐵場基本上屬於常温車間，從根本上改善了出鐵場的高温環境。二次除塵主要處理開堵鐵口時衝出的大量煙氣，寶鋼1號高爐採用垂幕除塵，即在鐵口前方用幕簾將鐵口三面圍住，出鐵時放下，堵鐵口後拉起，所用抽風機與一次除塵相同。這種垂幕放下與拉起笨重，抽風能耗大，尚需改進。寶鋼其他高爐已改為鐵口區局部除塵。日本有的廠利用出鐵場屋頂和天窗作為煙塵收集罩，借廠房的上升氣流除煙塵，或者在天窗內安裝電除塵器進行二次除塵 ^[1]  。