梁有祥， 單為春， 齊向紅

（山鋼集團(tuán)濟(jì)南分公司 a.裝備部；b.中厚板廠3500產(chǎn)線機(jī)動(dòng)科，濟(jì)南 250101）

0 引言

濟(jì)鋼中厚板廠1號、2號套筒窯存在煅燒帶耐火材料燒損嚴(yán)重并有多處耐火磚脫落，窯內(nèi)的氣流通道堵塞，內(nèi)套筒金屬結(jié)構(gòu)變形等諸多問題。我們在對原過橋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和受力進(jìn)行分析、計(jì)算的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前國內(nèi)鎂鋁尖晶石磚的生產(chǎn)質(zhì)量水平，對該窯過橋系統(tǒng)進(jìn)行了專門的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并實(shí)施了多項(xiàng)技術(shù)研究與應(yīng)用，經(jīng)過2年的運(yùn)行，改進(jìn)效果明顯。

1 過橋系統(tǒng)優(yōu)化

以往套筒窯要求過橋磚高溫抗折強(qiáng)度≥5 MPa（1 400℃，保溫0.5 h），但目前國內(nèi)鎂鋁尖晶石磚制作廠家生產(chǎn)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足此技術(shù)指標(biāo)，故此次將鎂鋁尖晶石磚指標(biāo)更改為：高溫抗折強(qiáng)度≥3 MPa（1 350℃，保溫0.5 h），以確保所用磚的技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)將工藝要求的套筒窯操作最高溫度由原來的1 400℃下降到1 350℃。

通過對原過橋系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)和單拱受力分析，將過橋系統(tǒng)由原來飛拱外側(cè)面對準(zhǔn)窯中心更改為單拱中心對準(zhǔn)窯中心，大大改善了過橋飛拱的受力，減少了破壞應(yīng)力，尺寸上由內(nèi)外筒側(cè)的1 000 mm×1 800 mm更改為1 100 mm×1 750 mm，同時(shí)保證了整個(gè)過橋垂直投影面積基本與原來一致，如圖1所示，保證了各項(xiàng)工藝要求。

1）將過橋飛拱截面由原來的383 mm×250 mm的3層拱結(jié)構(gòu)，更改為300 mm×300 mm的2層拱結(jié)構(gòu)，一方面增強(qiáng)了拱的整體性，同時(shí)增大了平拱的空間，即加大了拱橋下方的燃燒空間，這對工藝也極為有利。

圖1 整個(gè)過橋系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)示意圖

2）通過既定的抗折強(qiáng)度、飛拱的水平位置、飛拱的跨度、飛拱的拱高，結(jié)合過橋使用時(shí)的最大破壞應(yīng)力計(jì)算，進(jìn)行了過橋磚單磚厚度計(jì)算，發(fā)現(xiàn)過橋磚單磚最小厚度要求為69 mm，因此為了增大安全系數(shù)，將過橋磚單磚最小厚度定為73 mm。

3）通過拱腳發(fā)生相對位移時(shí)對拱橋系統(tǒng)造成應(yīng)力破壞的分析、計(jì)算，發(fā)現(xiàn)一旦拱腳發(fā)生相對位移，飛拱內(nèi)將產(chǎn)生較大的破壞應(yīng)力，因此根據(jù)內(nèi)外筒使用的材料高度和各種材料的線膨脹系數(shù)，分別對拱腳以下部位材料的膨脹量進(jìn)行了計(jì)算，發(fā)現(xiàn)內(nèi)外筒材料膨脹量不一致，相差39 mm，因此采取在窯殼托圈位置設(shè)置膨脹縫的辦法進(jìn)行優(yōu)化，采用了3 mm厚不銹鋼板制作50 mm厚的U型膨脹墊進(jìn)行彌補(bǔ)。

4）將過橋頂部堆尖由原來的定型磚更改為鋼纖維澆注料結(jié)構(gòu)，這樣在保證使用質(zhì)量的前提下，大大減少了施工難度和材料的采購成本。

5）取消了原來定型磚拱腳結(jié)構(gòu)，采用墻體磚現(xiàn)場加工拱腳結(jié)構(gòu)，從而提高了拱腳的穩(wěn)定性，同時(shí)提高了拱腳的強(qiáng)度。

2 窯殼托磚系統(tǒng)優(yōu)化

濟(jì)鋼1號套筒窯原采用的是箱型托磚結(jié)構(gòu)，新技術(shù)要求為套筒窯過橋系統(tǒng)配套的托磚系統(tǒng)為三角托磚結(jié)構(gòu)，為了配套兩層拱過橋系統(tǒng)的使用及節(jié)省整個(gè)大修的改造成本和施工時(shí)間，因此針對此窯特點(diǎn)專門對托磚系統(tǒng)用磚進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過計(jì)算，仍然采用U型墊膨脹縫結(jié)構(gòu)，托磚磚型分別采用了 W23、W24、W25，如圖 2所示。

3 改造取得的效果

整個(gè)窯殼的設(shè)計(jì)溫度按照煅燒帶80℃進(jìn)行設(shè)計(jì)，經(jīng)過點(diǎn)火至今，目前兩個(gè)燃燒室之間的窯殼溫度在65～85℃之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)。

圖2 窯殼托磚系統(tǒng)優(yōu)化示意圖

因?yàn)橐?guī)范要求拱腳后不得采用保溫、隔熱耐火材料，但此次施工在拱腳后采用高強(qiáng)高鋁澆注料進(jìn)行澆注，同時(shí)在70%的面積采用了無石棉硅鈣板進(jìn)行隔熱，同時(shí)剩余30%面積與窯殼鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行接觸，同樣避免了拱腳的相對移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了拱腳后窯殼溫度在150℃之內(nèi)的目標(biāo)。

燃燒室與窯殼交接部位的嚴(yán)密設(shè)計(jì)，砌筑過程中的嚴(yán)密監(jiān)控，同時(shí)采用邊砌筑邊灌漿的施工工藝，使目前燃燒室和窯殼夾角部位的溫度均控制在200℃之內(nèi)，也達(dá)到了預(yù)定的溫度控制目標(biāo)。

4 結(jié)語

套筒石灰窯的維護(hù)、使用工藝革新的研究與應(yīng)用，由于采用了一系列新技術(shù)，使1號套筒石灰窯在大修改造后的可靠性和工藝性得以提升，并為濟(jì)鋼另一座套筒石灰窯的進(jìn)一步技術(shù)升級改造，提供了直接和可靠的借鑒。