孫 超

1 前言

山鋼集團(tuán)日照鋼鐵精品基地1#5 100 m3高爐自投入建設(shè)以來，一直以優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、長(zhǎng)壽為目標(biāo)，在工藝路線選擇、技術(shù)方案、設(shè)備選型等各方面都全面落實(shí)了新一代高爐的科學(xué)設(shè)計(jì)理念。1#高爐的建成將成為山鋼最大的高爐，對(duì)山鋼的生產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用，因此高爐冷卻壁的質(zhì)量管控對(duì)高爐的穩(wěn)定順行也有著重要意義。

為更好的保護(hù)鐵口，使得鐵口區(qū)域的冷卻效果更加顯著，決定在高爐鐵口區(qū)域采用武鋼重工負(fù)責(zé)生產(chǎn)的鑄銅冷卻壁，每個(gè)鐵口4塊，厚度為120 mm。銅冷卻壁是新開發(fā)出來的高爐冷卻設(shè)備，其用在高爐煉鐵中的主要優(yōu)點(diǎn)為：1）不易破損，可以保證高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行，并且不會(huì)發(fā)生因冷卻設(shè)備燒壞而向爐內(nèi)大量漏水的現(xiàn)象，從而避免造成爐涼。2）導(dǎo)熱性能好，冷卻強(qiáng)度大，可以使生成的爐渣立即在冷卻壁表面形成渣皮，從而可以進(jìn)一步保護(hù)冷卻壁。3）易加工，不易破損，不用更換，最大化提高高爐作業(yè)率。4）熱損失較低，可節(jié)省30%～40%的冷卻水量，從而節(jié)約了大量成本［1］。

在高爐鑄銅冷卻壁生產(chǎn)完后，日照鋼鐵精品基地從冷卻壁的解剖檢查和冷卻壁的安裝兩方面對(duì)冷卻壁的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格管控。

2 鑄銅冷卻壁的解剖檢查

日照鋼鐵精品基地高爐工程1#5 100 m3高爐鐵口區(qū)采用鑄銅冷卻壁，4個(gè)鐵口共16塊冷卻壁。2016年7月25日巡檢小組從制造現(xiàn)場(chǎng)情況以及山冶設(shè)計(jì)的過程監(jiān)造情況了解到，達(dá)到出廠條件的有14塊，另外2塊其中4-1存在爭(zhēng)議，4-2由于過程試壓不合格報(bào)廢。對(duì)4-1進(jìn)行解剖檢查。

2.1 解剖方案

解剖部位：橫向和縱向分別延凸臺(tái)位置和冷卻水管的中心線進(jìn)行解剖切割。

檢驗(yàn)項(xiàng)目：1）化學(xué)成分。按技術(shù)協(xié)議要求，壁體化學(xué)成分 Cu≥99.7%，P≤0.01%，O≤0.003%，S≤0.005%。2）力學(xué)性能。按技術(shù)協(xié)議要求，抗拉強(qiáng)度≥180 MPa，延伸率≥35%，熱導(dǎo)率≥320 W/（m·k）。3）水管位置檢查。測(cè)量解剖斷面上水管位置，偏移量不超過±15 mm。4）銅管的結(jié)合率檢查。定性檢查銅管與本體的結(jié)合率，100 mm管外母線長(zhǎng)度上缺陷總長(zhǎng)度≯7 mm。檢查解剖銅管有無熔穿或者即將熔穿的現(xiàn)象。5）解剖斷面壁體缺陷檢查。檢查解剖斷面壁體缺陷，不作為評(píng)定依據(jù)。

檢查結(jié)果：1）解剖斷面水管位置尺寸測(cè)量符合解剖方案及技術(shù)協(xié)議要求。2）從解剖斷面看，水管未熔，在靠近彎曲部位有稍許變形，水管與本體基本無間隙，缺陷部分每100 mm小于5 mm。3）通過水管及凸臺(tái)解剖斷面，可以看出熱面部分組織較為致密，但冷面及凸臺(tái)位置有少量的縮孔，在水管與凸臺(tái)位置水管與本體有間隙。4）試樣在熱面處取樣，經(jīng)理化性能檢驗(yàn)，成分符合技術(shù)協(xié)議要求，抗拉強(qiáng)度、延伸率及導(dǎo)熱率均符合技術(shù)協(xié)議要求。

結(jié)論：通過對(duì)鑄銅冷卻壁內(nèi)部進(jìn)行解剖檢查，水管與壁體結(jié)合較好，未見熔化也未見裂紋。冷卻壁熱面部分組織致密，在冷卻壁冷面邊角及水管凸臺(tái)位置斷面有縮孔現(xiàn)象，水管與凸臺(tái)出口位置有間隙。對(duì)內(nèi)部熱面取樣進(jìn)行理化性能檢驗(yàn)均符合協(xié)議要求。初步判斷，4-1打壓過程中的凸臺(tái)滲水來自水管與凸臺(tái)本體間隙縮孔的存水。

3 鑄銅冷卻壁的安裝

為更好地保護(hù)鐵口，強(qiáng)化鐵口區(qū)域的冷卻效果，山鋼日照鋼鐵精品基地選擇在第3段高爐鐵口區(qū)域安裝鑄銅冷卻壁，每個(gè)鐵口4塊，冷卻壁厚度為120 mm。鑄銅冷卻壁范圍在鐵口中心線以上1.5 m、鐵口中心線以下3.0 m、鐵口中心線圓周20°范圍內(nèi)。這部分鑄銅冷卻壁必須具有良好的熱強(qiáng)度、耐熱沖擊、抗急冷急熱等特性，因此其安裝質(zhì)量的好壞直接影響到高爐的使用壽命，同時(shí)也會(huì)影響到高爐的安全生產(chǎn)。

3.1 冷卻壁安裝流程

鑄銅冷卻壁的安裝流程為：冷卻壁檢查驗(yàn)收→打壓試漏試驗(yàn)→冷卻壁通球檢驗(yàn)→設(shè)置工具及通道安裝→冷卻壁安裝、自流料澆筑→檢查驗(yàn)收。

3.2 冷卻壁的打壓試漏試驗(yàn)

在冷卻壁運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)對(duì)冷卻壁檢查驗(yàn)收后，在廠內(nèi)的預(yù)裝場(chǎng)地上應(yīng)對(duì)每一塊鑄銅冷卻壁進(jìn)行打壓試漏試驗(yàn)，試壓前將冷卻壁放置平穩(wěn)，用軟管向冷卻壁內(nèi)注水，待所有管口都有水溢出后，取出進(jìn)水軟管，預(yù)留1個(gè)進(jìn)水口和1個(gè)出水口，其余水管全部封死。將進(jìn)水口與手動(dòng)加壓泵連接，出水口安裝壓力表，然后進(jìn)行加壓，連接方式如圖1所示。試驗(yàn)壓力按照鑄銅冷卻壁所對(duì)應(yīng)的工作壓力，30 min壓力降≯3%為合格。試驗(yàn)完成后，將管道內(nèi)的殘水吹干，堵上管帽。

圖1 冷卻壁打壓試漏試驗(yàn)

3.3 冷卻壁通球試驗(yàn)

冷卻壁在打壓試漏試驗(yàn)合格后進(jìn)行通球試驗(yàn)。在試驗(yàn)之前，先用壓縮空氣將水管內(nèi)的水和其他雜物吹干凈，然后在冷卻水管內(nèi)放入合適大小的小球，用壓縮空氣將小球從冷卻水管的另外一個(gè)孔中吹出。以正反兩方向都通過小球?yàn)楹细瘛?/p>

3.4 設(shè)置工具及通道安裝

在爐內(nèi)安裝吊盤和液壓推頂裝置。吊盤裝置在安裝冷卻壁時(shí)可以起到上下移動(dòng)冷卻壁的作用，其直徑小于含冷卻壁的爐內(nèi)尺寸。吊盤安裝完畢后，在吊盤的主梁上安裝吊鼻，用鋼絲繩、倒鏈、卡具與高爐爐殼相連接。吊盤裝置安裝完成后，可安裝液壓推頂裝置，連接電源調(diào)試裝置正常后搭建活動(dòng)操作平臺(tái)即可進(jìn)行冷卻壁的安裝。

3.5 冷卻壁安裝

1）冷卻壁安裝之前應(yīng)先認(rèn)真反復(fù)核查爐內(nèi)周長(zhǎng)，計(jì)算每塊冷卻壁之間的間隙距離，然后以鐵口中心線為垂直基準(zhǔn)，以爐殼上標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)高為水平基準(zhǔn)，用樣板進(jìn)行劃線，確定開孔位置并開孔，保證冷卻壁之間的縫隙均勻，控制在30 mm以內(nèi)，同時(shí)將冷卻壁與鐵口之間的距離控制在規(guī)定范圍之內(nèi)。

2）使用吊機(jī)將冷卻壁吊至正對(duì)安裝位置，用倒鏈調(diào)整冷卻壁安裝高度，找定位置后，啟動(dòng)液壓推頂裝置推動(dòng)主頂伸縮臂對(duì)準(zhǔn)待安裝冷卻壁的中心位置，然后將冷卻壁推向安裝位置，保證冷卻水管進(jìn)入爐殼內(nèi)（必要時(shí)可使用倒鏈調(diào)整安裝角度）。然后加壓主頂伸縮臂使冷卻壁穿入安裝螺栓固定。吊裝到位后，繼續(xù)使用推頂裝置將冷卻壁與爐殼貼緊，同時(shí)在爐外擰緊冷卻壁固定螺栓。

3）重復(fù)用此同樣的方法將4個(gè)鐵口共16塊冷卻壁全部安裝完畢。

3.6 冷卻壁安裝技術(shù)要求

1）鐵口冷卻壁安裝嚴(yán)格執(zhí)行GB 50372—2006《煉鐵機(jī)械設(shè)備工程安裝驗(yàn)收規(guī)范》和GB 50205—2001《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》［2］。2）安裝冷卻壁螺栓的擰緊力矩不應(yīng)小于400 N·m。3）兩塊冷卻壁之間的垂直縫和水平縫以及冷卻壁與鐵口外部邊緣之間的允許偏差為±10 mm。4）鑄銅冷卻壁的平面標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高偏差為±10 mm。

4 結(jié)語

在高爐鐵口鑄銅冷卻壁的質(zhì)量控制上，山鋼日照鋼鐵精品基地在冷卻壁的解剖檢查和安裝工藝兩方面嚴(yán)格把關(guān)，順利完成了鐵口鑄銅冷卻壁的安裝工作，為今后高爐的安全生產(chǎn)和使用壽命提供了有力保證。

［1］ 畢松梅，聶桂秋，徐利華，等.高爐爐體冷卻壁綜述［J］.中國(guó)冶金，2007（4）：15-18.

［2］ 陳克明，汪艷勇，龔廣.高爐冷卻壁安裝工藝技術(shù)［J］.安裝，2015（11）：35-37.