呂宏

（中冶天工上海十三冶建設(shè)有限公司，上海 201901）

1 工程概況

某廠一號(hào)2500m3高爐第一代爐役于2004年投產(chǎn)，采用了全冷卻壁結(jié)構(gòu)，軟水密閉循環(huán)，并罐無料鐘爐頂，INBA水渣系統(tǒng)，DAVY塔煤氣洗滌系統(tǒng)，由于占地有限，采用斜橋上料。

2010年8月由于典型的爐缸“象腳”狀侵蝕，發(fā)生爐殼燒穿事故，經(jīng)過設(shè)計(jì)及采購(gòu)、施工準(zhǔn)備，定于2011年1月10日停爐大修。大修改造包含內(nèi)容：爐體、出鐵場(chǎng)、渣處理、爐頂、粗煤氣、出鐵場(chǎng)和焦礦槽除塵、噴煤噴吹、給排水、熱力燃?xì)?、熱風(fēng)爐、五電等系統(tǒng)。

2 主線施工流程

高爐本體為貫穿整個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵，是工程的主工藝線路，整個(gè)工程組織的著力點(diǎn)：

停爐前設(shè)施改造、加固等→停爐、放殘鐵→清渣、清殘鐵→冷卻壁安裝→爐底水冷管更換→耐材砌筑→烘爐。

3 關(guān)鍵過程及工藝技術(shù)

3.1 降料面

過程中嚴(yán)格按風(fēng)量要求操作，隨著料線降低，壓差降低、風(fēng)量不斷上升時(shí)，及時(shí)把風(fēng)量減至規(guī)定風(fēng)量，同時(shí)適當(dāng)降低頂壓。

當(dāng)爐頂溫度過高，打水控制不住頂溫或爐內(nèi)頻繁出現(xiàn)爆震時(shí)，減小風(fēng)量、適當(dāng)降頂壓，保證安全。若減風(fēng)后爆震控制不住，考慮停氣。

當(dāng)達(dá)到如下四個(gè)條件之一應(yīng)停氣：①煤氣中H2%達(dá)到上限標(biāo)準(zhǔn)。②煤氣中O2%>0.8%。③料面降至爐腹。④爐殼發(fā)生嚴(yán)重跑火時(shí)。

3.2 放殘鐵、涼爐

3.2.1 殘鐵口位置的選擇

使用拉姆公式計(jì)算高爐侵蝕最低深度范圍為：8547mm~9141mm。在高爐停風(fēng)檢修期間，對(duì)殘鐵口目標(biāo)區(qū)域爐殼表面，每隔100mm進(jìn)行爐皮溫度測(cè)量，畫出爐皮拐點(diǎn)，確定最深侵蝕點(diǎn)標(biāo)高。經(jīng)考察、分析，定于高爐西北方向第1段23號(hào)冷卻壁標(biāo)高8.100mm為殘鐵口位置。

3.2.2 殘鐵溝位置及流向選擇

殘鐵溝布置在高爐西北方向，從殘鐵口向西方向引出6.7米左右，到達(dá)鐵道線上方由鐵水罐接鐵。

3.2.3 制作安裝殘鐵溝，制作鐵水罐過渡槽7個(gè)。

3.2.4 放殘鐵操作

降料面完成后，按爐殼上預(yù)先畫好的殘鐵口位置切割并取下爐殼，組織燒1層殘鐵口處冷卻壁，標(biāo)定殘鐵口位置，清除殘鐵口開孔位置的底面和側(cè)面雜物，用可塑料找平、墊實(shí)，裝入殘鐵溝與爐殼、先裝段溝焊接好，砌好耐材。

檢查殘鐵罐，確認(rèn)后組織放殘鐵小組燒殘鐵口。殘鐵口先用風(fēng)動(dòng)開口機(jī)鉆開殘鐵口，殘鐵開口至見紅時(shí)，用氧氣按7°角向內(nèi)斜上方燒入。殘鐵流出后，殘鐵口設(shè)專人管理，確保渣鐵流動(dòng)良好。

3.3 冷卻壁拆除

3.3.1 冷卻壁頂推裝置

制作門型反力架，并焊于爐殼表面，再用千斤頂將冷卻壁頂入爐內(nèi)。

3.3.2 冷卻壁拆除

分為兩步進(jìn)行，首先拆除13-9帶冷卻壁，然后拆除4-1帶冷卻壁；拆除順序從上往下進(jìn)行。

3.4 殘鐵爆破

3.4.1 殘鐵處理方案的選擇

綜合進(jìn)度、安全、可靠性因素，選定劈裂爆破方案。

3.4.2 殘鐵劈裂爆破參數(shù)

在爐內(nèi)殘?jiān)謇碇练寸P及鎬頭機(jī)難以破碎的渣鐵混合物表面位置，采用鑿巖機(jī)試鉆，設(shè)定爆破參數(shù)：①炮孔直徑：80.0mm；②炮孔孔距：1000mm；③炮孔深度：1000mm；④使用炸藥種類：恩梯高爆速炸藥。

3.4.3 起爆網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

考慮爆破效果的需要，選用零段毫秒雷管，用四通聯(lián)成復(fù)式網(wǎng)絡(luò)，用擊發(fā)器起爆。

3.4.4 裝藥設(shè)計(jì)

①炸藥類型：恩梯（65：35）；②成型方式：熔注；③外殼材料：紙質(zhì)；④裝藥直徑62mm；⑤單個(gè)藥塊高度：100mm。

3.4.5 爆破鉆孔

考慮到爐底為渣鐵混合物，既有較大的強(qiáng)度，同時(shí)內(nèi)部尚未完全冷卻，高溫區(qū)估計(jì)溫度在500-600℃左右，為在較短的時(shí)間內(nèi)完成鉆孔、裝藥，專門研制了鉆頭，鉆機(jī)采用液壓驅(qū)動(dòng)，鉆桿中空通冷卻水，以保證鉆進(jìn)過程中，鉆頭溫度的正常。

3.5 爐內(nèi)清理

在高爐西北側(cè)出鐵場(chǎng)上爐殼開口，尺寸為高 7061mm、寬 3265mm（詳見圖 1，2），開口底標(biāo)高7.019m，頂標(biāo)高14.080m。

圖1 清渣孔開口位置立面示意圖

圖2 清渣孔開口位置側(cè)面示意圖

用2臺(tái)150型反鏟，1臺(tái)配鎬頭，進(jìn)入爐內(nèi)進(jìn)行破碎作業(yè)，1臺(tái)設(shè)于出鐵場(chǎng)平臺(tái)，負(fù)責(zé)將破碎的爐內(nèi)廢料、殘鐵、耐材、拆除的冷卻壁從清渣口清出高爐。將清渣口下方鐵道線回填碎石，設(shè)置一臺(tái)220型反鏟，負(fù)責(zé)清理裝車。

3.6 冷卻壁安裝

本項(xiàng)目需要更換的冷卻壁為第1-4帶低鉻鑄鐵冷卻壁和第9-13帶鑲磚球墨鑄鐵冷卻壁，為在1-4代冷卻壁安裝完成后即投入爐底耐材的施工。為此設(shè)置的特殊措施：1-4帶冷卻壁安裝用環(huán)形吊，9-13帶冷卻壁安裝用吊盤，9-13帶冷卻壁安裝用環(huán)形吊。

第1-4帶冷卻壁在出鐵場(chǎng)平臺(tái)設(shè)置平板小車將冷卻壁運(yùn)至爐內(nèi)，再利用環(huán)形吊對(duì)冷卻壁進(jìn)行安裝。

第9-13帶冷卻設(shè)備安裝時(shí)利用設(shè)在爐頂?shù)氖掷J作為吊具，設(shè)于中間的吊盤作為工作平臺(tái)。

3.7 耐材施工

采用下部環(huán)形吊作為爐內(nèi)耐材砌筑的吊裝設(shè)施。

以正東側(cè)的風(fēng)口作為進(jìn)料口，在風(fēng)口平臺(tái)面搭設(shè)臨時(shí)平臺(tái)，爐內(nèi)用料使用出鐵場(chǎng)行車吊至臨時(shí)平臺(tái)鋪設(shè)的輥道上，通過風(fēng)口推進(jìn)爐內(nèi)。

碳磚運(yùn)輸采用尼龍吊帶，安裝采用真空吸盤。

4 結(jié)語

4.1 大型高爐的大修方式，在條件允許的情況下，宜采取異地組裝，推移到位的快速大修方式。條件不允許的，采用本文所論述的常規(guī)條件下的優(yōu)化大修方式，也能達(dá)到較好的工期目標(biāo)。

4.2 高爐大修的停爐降料面、放殘鐵，是整個(gè)大修過程的關(guān)鍵之一，國(guó)內(nèi)以往慣例是由生產(chǎn)單位主導(dǎo)進(jìn)行，此次由施工單位牽頭，組織有經(jīng)驗(yàn)的廠家與業(yè)主組成工作團(tuán)隊(duì)，成功實(shí)施了本次大修的停爐。但筆者認(rèn)為，由于生產(chǎn)單位對(duì)自身情況較為了解，還是應(yīng)以生產(chǎn)單位為主進(jìn)行。

4.3 此次大修放殘鐵，對(duì)殘鐵口的方位選定，由于現(xiàn)場(chǎng)條件及放殘鐵與清渣等方案需要，初方案所處位置之外，其他均不合適，因此確定較快。殘鐵口的標(biāo)高，參考了理論計(jì)算、原事故發(fā)生時(shí)照片、溫度測(cè)定值，有意識(shí)的放低了100mm，實(shí)際打開殘鐵口過程中，確實(shí)偏低。此次放殘鐵，自料面降到位至殘鐵放盡，耗時(shí)50小時(shí)，殘鐵口向上移動(dòng)了兩次，最終停止時(shí)，渣鐵流動(dòng)性仍較好。這說明一般擔(dān)心的放殘鐵應(yīng)盡量迅速，以免爐缸遠(yuǎn)端向涼，導(dǎo)致殘鐵無法放盡的現(xiàn)象沒有出現(xiàn)。因此建議今后大型高爐放殘鐵，在不開兩孔情況下，標(biāo)高可稍放低些，過程中可以進(jìn)行調(diào)整，以利盡量放盡殘鐵，為后續(xù)工作打好基礎(chǔ)。

4.3 殘鐵的處理，是大型高爐大修的重大不確定因素，此次大修采用的劈裂爆破工藝，基本上解決了這一難題。鉆孔、裝藥、爆破、清理各個(gè)環(huán)節(jié)均有了可靠的措施，可保證在殘鐵放的極不理想的情況下，短時(shí)間內(nèi)完成殘鐵的處理。今后大型高爐的大修，可首選此工藝，快捷、安全、效果突出。

4.4 高爐大修，冷卻壁的更換必不可少，為了爭(zhēng)取時(shí)間，必須采取兩層作業(yè)的措施，即下部冷卻壁安裝完成后，立即安裝爐缸保護(hù)棚及環(huán)行吊，使得上部冷卻壁的安裝與下部耐材施工同步進(jìn)行，交叉進(jìn)行，以縮短整個(gè)大修工期。

4.5 高爐爐底爐缸耐材牽涉重大，是今后爐況的保障，施工過程必須嚴(yán)加控制。在次基礎(chǔ)上在施工措施、人員配備、作業(yè)方式上優(yōu)化，來確保砌筑工期可靠的最短化。

[1]中冶天工上海十三冶建設(shè)有限公司某高爐大修工程施工組織設(shè)計(jì)、施工方案.

[2]周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

[3]項(xiàng)鐘庸,王筱留等.高爐設(shè)計(jì)：煉鐵工藝設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐》冶金工業(yè)出版社 2007年