郝瑞朝，商仕金，高亞男

（1.河北鋼鐵集團(tuán) 承鋼公司 維檢中心，河北 承德 067002；2.河北鋼鐵集團(tuán) 承鋼公司 設(shè)備部，河北承德 067002）

0 引言

承鋼1號高爐自2004年投產(chǎn)，到2012年開始大修，本次大修以高爐爐殼更換為主線。在以往的高爐爐殼更換過程中，均是從爐缸到爐喉部分的爐殼更換，技術(shù)方案比較成熟。但是，本次爐頂和爐缸部分不動，只更換爐殼中間部分，這在承鋼歷史上還屬首次，沒有經(jīng)驗可借鑒。為此，需要制定最優(yōu)方案，確保高爐大修按期、保質(zhì)、保量完成。

根據(jù)承鋼1號高爐現(xiàn)場實際情況，制訂了3種方案，從全方位、多角度進(jìn)行考慮，綜合分析各種方案的優(yōu)缺點，最終確定以分段安裝的方式進(jìn)行爐殼更換。

1 高爐工程概況

承鋼1號高爐大修計劃為70d，主要大修任務(wù)是舊爐殼改型和冷卻壁更換。爐殼主要是更換高爐本體的第5段到第12段，其余爐殼保持不變。更換的爐殼總重約為150t，最重的一段爐殼約為28t，最輕的一段爐殼重為15t。更換區(qū)域的總高度為12.43m，最大爐殼直徑為11.9m，最小爐殼直徑為9.95m。爐腰直徑由10m改為10.5m，爐腰高度由2m改為1.5 m，爐腹的高度由3.1m改為3.6m，爐腹角由79.49°改為77.1°，爐缸不變，新爐型的有效容積由1 260m3變?yōu)? 650m3。

爐殼更換主要從第5段到第12段，為了保證高爐的大修質(zhì)量及工期，需要制定詳細(xì)的爐殼更換方案。高爐12段爐殼已經(jīng)發(fā)生變形，東西和南北方向爐殼到中心的偏差為145mm。同時，在需要更換的爐殼割除后，對第5段及12段的爐殼變形趨勢不能很好地判斷，另外還要限制12段以上的爐殼及結(jié)構(gòu)框架的變形在規(guī)定范圍內(nèi)。為此，怎樣保證新爐殼和舊爐殼進(jìn)行良好對接是大修過程中的關(guān)鍵點。

2 高爐爐殼更換方案探討

爐殼更換是高爐大修中的一項重要的工作。以最簡單、最節(jié)約、最安全的更換方式為原則，制定方案并進(jìn)行優(yōu)化探討十分必要，下面分別對3種方案的優(yōu)缺點進(jìn)行分析，最終確定最優(yōu)方案。

2.1 滑輪組更換方案

第5段至12段的高爐爐殼及冷卻壁的總重量約為800t，爐殼的最大直徑約為12m。利用滑輪組既省力又可以改變方向的特點，進(jìn)行爐頂支護(hù)和爐殼更換。爐殼更換分段進(jìn)行，即先更換第5段，然后第6段，以此類推。

對12段以上爐殼及其附屬設(shè)備的支護(hù)問題，在高爐立柱之間焊接2個橫梁，橫梁上設(shè)置滑輪組，把高爐的爐喉固定（見圖1），以滑輪用鋼絲繩能夠承受整個爐殼的重量為設(shè)計依據(jù)。高爐停爐后，去除更換的爐殼，測量爐喉鋼圈法蘭的水平度。根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)好法蘭的水平度后，用鋼結(jié)構(gòu)把爐頂固定（見圖2）。然后，利用滑輪組進(jìn)行爐殼的分段安裝（見圖3）。

圖1 滑輪固定示意圖

圖2 鋼結(jié)構(gòu)固定示意圖

高爐爐后鋼磚法蘭調(diào)好后，用鋼結(jié)構(gòu)固定爐殼，高爐爐殼與鋼結(jié)構(gòu)固定處用厚鋼板焊接，一是增加鋼結(jié)構(gòu)的接觸面，二是保護(hù)爐殼不被拉傷，同時鋼結(jié)構(gòu)與立柱鏈接處可制定相應(yīng)的防護(hù)措施。鋼結(jié)構(gòu)必須能夠滿足高爐的重量及側(cè)向的受力，以大型工字鋼、槽鋼、角鋼等材料為主。

此方案的缺點是用滑輪組調(diào)整爐喉鋼圈法蘭時所用的卷揚機需要購買，在一定程度上增加了檢修成本，同時還需要考慮卷揚機的安裝位置。另外鋼絲繩規(guī)格和重量均比較大，使用不方便，調(diào)整爐頂設(shè)備費時、費勁。另外，不斷地調(diào)整滑輪位置，既浪費時間，又存在一定的安全隱患。優(yōu)點是把爐頂鋼圈法蘭調(diào)整好后，用鋼結(jié)構(gòu)固定爐殼比較穩(wěn)定，高爐不易變形，同時可以鋼結(jié)構(gòu)作為支撐更換爐殼。

圖3 用滑輪更換爐殼示意圖

2.2 整體推移方案

為了節(jié)約大修周期，可以考慮整體更換爐殼方案。采用整體更換方案，可以提前按照爐殼的尺寸、形狀在其他區(qū)域把爐殼組裝好再整體安裝。

整體推移爐殼之前也需要對爐頂進(jìn)行支護(hù)，可以參照滑輪組支護(hù)方案進(jìn)行，也可以按照鋼結(jié)構(gòu)加絲杠調(diào)整的方式進(jìn)行，如圖4所示。鋼結(jié)構(gòu)與立柱和爐殼為鉸接，可以活動。立柱上部有橫梁，防止立柱受拉作用向高爐內(nèi)側(cè)傾斜，鋼結(jié)構(gòu)上有大絲杠。用絲杠把爐頂法蘭鋼圈調(diào)整水平后，支撐部分再焊接，如果鋼結(jié)構(gòu)的強度不夠，可以提前焊接鋼結(jié)構(gòu)支撐，但必須做成可調(diào)式。用絲杠調(diào)節(jié)時，可借助手拉葫蘆或液壓缸輔助進(jìn)行，調(diào)好后，焊接所有活動的部分。

圖4 爐頂支護(hù)調(diào)整示意圖

根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況，在高爐風(fēng)口平臺可以搭建一個12m大的平臺，平臺的底部鋪設(shè)H型鋼，上部為鋼板（見圖5）。在高爐的風(fēng)口平臺上制作爐殼。搭建的推移平臺標(biāo)高為＋18.05m，即與底部割除的爐殼（第4段）標(biāo)高相同。

平臺制作完成后，開始焊接制作第5段爐殼，在第5段爐殼制作完成后，在爐殼內(nèi)部制作支撐（見圖5）。然后安裝滾動體，安裝完成后把第5段爐殼放置在平臺輥道上。要求安裝的滾動體能夠支撐起爐殼使其比平臺面高5mm～15mm，目的是在推移過程中，爐殼邊緣不被損壞且可以和第4段能夠很好地焊接。吊裝第6段，調(diào)整與第5段的位置，焊接，依次類推。

在高爐爐殼均焊接完成后，高爐停爐。將高爐拆除后，在第4段內(nèi)部搭設(shè)平臺。最后，用液壓缸在爐殼北側(cè)把組裝好的爐殼推移到第4段上，液壓缸的參數(shù)根據(jù)爐殼等情況確定。推移到位后測量高爐中心線及水平度等參數(shù)符合要求后，焊接第4段與第5段。最后把多余的設(shè)施拆除。

圖5 爐殼安裝示意圖

整體推移方案俯視推移過程如圖6所示，側(cè)面推移過程如圖7所示。

圖6 整體推移方案俯視推移過程

圖7 整體推移方案側(cè)面推移過程

此方案的缺點是需要核實風(fēng)口平臺的承重能力，如果能力不夠需要在下面增加立柱，另外需要把高爐爐體框架部分提前割除，這樣可能導(dǎo)致高爐在生產(chǎn)過程中發(fā)生傾斜。更重要的是，第4段爐殼與第5段爐殼的對接，如果新或舊爐殼發(fā)生變形，需要進(jìn)行校正處理。第12段對接時，需要預(yù)留一段，按照分塊拼接的辦法與舊爐殼焊接才能很好地保證結(jié)合。優(yōu)點是可以提前在搭建好的平臺上進(jìn)行爐殼的拼裝，節(jié)約工期。還可以把冷卻壁安裝于新爐殼上然后進(jìn)行整體推移。

2.3 分段安裝方案

分段安裝方案就是把新爐殼按照改造的尺寸、形狀提前把鋼板卷曲成型，并把冷卻壁的安裝孔預(yù)留好。

高爐大修停產(chǎn)后，設(shè)置爐殼吊裝工具和爐喉支撐，防止更換的爐殼被割除后爐喉鋼圈法蘭變形。爐喉鋼圈的支撐可以用立柱把煤氣上升管道固定好，在重力除塵器管道上設(shè)置一根長梁與高爐爐殼連接，在梁上安裝1個電動葫蘆用于爐殼的吊裝。同時在爐殼爐喉的外部和內(nèi)部焊接2個圈梁，分別安裝4個電動葫蘆，用于調(diào)整和安裝爐殼時使用。

拆除舊爐殼時，使用氧槍按照橫、豎方式進(jìn)行，首先從爐喉部分進(jìn)行割除，割除時要分塊、分段進(jìn)行。在安裝完一端爐殼后需要利用水準(zhǔn)儀進(jìn)行爐殼高度的測量，保證爐殼上邊緣的水平度。為了防止?fàn)t殼焊接時發(fā)生變形，焊接時需要按內(nèi)外對焊及兩邊焊接的方法進(jìn)行。

分段安裝示意圖如圖8所示。

3 方案選擇

根據(jù)以上3種方案的比較，可以看出使用分段安裝方案操作簡單，爐頂支護(hù)方案簡單，用料較少，比較方便，節(jié)約成本，工期較短，同時在安裝新爐殼時調(diào)節(jié)比較方便。

4 結(jié)論

本文對承鋼1號高爐大修爐殼更換方案進(jìn)行了討論，得出使用分段安裝方案比較簡單，既能節(jié)約大量的工期又能節(jié)約準(zhǔn)備成本，適用于部分爐殼的更換。經(jīng)過大修后高爐的運行符合工藝要求，達(dá)到了高爐大修的目的，對鋼鐵企業(yè)高爐爐殼的更換具有一定參考價值。

圖8 分段安裝示意圖

［1］ 趙志坤.唐鋼3號高爐大修工程高爐整體推移設(shè)計［J］.中國鋼鐵業(yè)技術(shù)論壇，2008（8）：24－25.