大型高炉常规短期化大修施工技术

吕宏

（中冶天工上海十三冶建设有限公司，上海 201901）

1 工程概况

某厂一号2500m3高炉第一代炉役于2004年投产，采用了全冷却壁结构，软水密闭循环，并罐无料钟炉顶，INBA水渣系统，DAVY塔煤气洗涤系统，由于占地有限，采用斜桥上料。

2010年8月由于典型的炉缸“象脚”状侵蚀，发生炉壳烧穿事故，经过设计及采购、施工准备，定于2011年1月10日停炉大修。大修改造包含内容：炉体、出铁场、渣处理、炉顶、粗煤气、出铁场和焦矿槽除尘、喷煤喷吹、给排水、热力燃气、热风炉、五电等系统。

2 主线施工流程

高炉本体为贯穿整个项目的关键，是工程的主工艺线路，整个工程组织的着力点：

停炉前设施改造、加固等→停炉、放残铁→清渣、清残铁→冷却壁安装→炉底水冷管更换→耐材砌筑→烘炉。

3 关键过程及工艺技术

3.1 降料面

过程中严格按风量要求操作，随着料线降低，压差降低、风量不断上升时，及时把风量减至规定风量，同时适当降低顶压。

当炉顶温度过高，打水控制不住顶温或炉内频繁出现爆震时，减小风量、适当降顶压，保证安全。若减风后爆震控制不住，考虑停气。

当达到如下四个条件之一应停气：①煤气中H2%达到上限标准。②煤气中O2%>0.8%。③料面降至炉腹。④炉壳发生严重跑火时。

3.2 放残铁、凉炉

3.2.1 残铁口位置的选择

使用拉姆公式计算高炉侵蚀最低深度范围为：8547mm~9141mm。在高炉停风检修期间，对残铁口目标区域炉壳表面，每隔100mm进行炉皮温度测量，画出炉皮拐点，确定最深侵蚀点标高。经考察、分析，定于高炉西北方向第1段23号冷却壁标高8.100mm为残铁口位置。

3.2.2 残铁沟位置及流向选择

残铁沟布置在高炉西北方向，从残铁口向西方向引出6.7米左右，到达铁道线上方由铁水罐接铁。

3.2.3 制作安装残铁沟，制作铁水罐过渡槽7个。

3.2.4 放残铁操作

降料面完成后，按炉壳上预先画好的残铁口位置切割并取下炉壳，组织烧1层残铁口处冷却壁，标定残铁口位置，清除残铁口开孔位置的底面和侧面杂物，用可塑料找平、垫实，装入残铁沟与炉壳、先装段沟焊接好，砌好耐材。

检查残铁罐，确认后组织放残铁小组烧残铁口。残铁口先用风动开口机钻开残铁口，残铁开口至见红时，用氧气按7°角向内斜上方烧入。残铁流出后，残铁口设专人管理，确保渣铁流动良好。

3.3 冷却壁拆除

3.3.1 冷却壁顶推装置

制作门型反力架，并焊于炉壳表面，再用千斤顶将冷却壁顶入炉内。

3.3.2 冷却壁拆除

分为两步进行，首先拆除13-9带冷却壁，然后拆除4-1带冷却壁；拆除顺序从上往下进行。

3.4 残铁爆破

3.4.1 残铁处理方案的选择

综合进度、安全、可靠性因素，选定劈裂爆破方案。

3.4.2 残铁劈裂爆破参数

在炉内残渣清理至反铲及镐头机难以破碎的渣铁混合物表面位置，采用凿岩机试钻，设定爆破参数：①炮孔直径：80.0mm；②炮孔孔距：1000mm；③炮孔深度：1000mm；④使用炸药种类：恩梯高爆速炸药。

3.4.3 起爆网络设计

考虑爆破效果的需要，选用零段毫秒雷管，用四通联成复式网络，用击发器起爆。

3.4.4 装药设计

①炸药类型：恩梯（65：35）；②成型方式：熔注；③外壳材料：纸质；④装药直径62mm；⑤单个药块高度：100mm。

3.4.5 爆破钻孔

考虑到炉底为渣铁混合物，既有较大的强度，同时内部尚未完全冷却，高温区估计温度在500-600℃左右，为在较短的时间内完成钻孔、装药，专门研制了钻头，钻机采用液压驱动，钻杆中空通冷却水，以保证钻进过程中，钻头温度的正常。

3.5 炉内清理

在高炉西北侧出铁场上炉壳开口，尺寸为高 7061mm、宽 3265mm（详见图 1，2），开口底标高7.019m，顶标高14.080m。

图1 清渣孔开口位置立面示意图

图2 清渣孔开口位置侧面示意图

用2台150型反铲，1台配镐头，进入炉内进行破碎作业，1台设于出铁场平台，负责将破碎的炉内废料、残铁、耐材、拆除的冷却壁从清渣口清出高炉。将清渣口下方铁道线回填碎石，设置一台220型反铲，负责清理装车。

3.6 冷却壁安装

本项目需要更换的冷却壁为第1-4带低铬铸铁冷却壁和第9-13带镶砖球墨铸铁冷却壁，为在1-4代冷却壁安装完成后即投入炉底耐材的施工。为此设置的特殊措施：1-4带冷却壁安装用环形吊，9-13带冷却壁安装用吊盘，9-13带冷却壁安装用环形吊。

第1-4带冷却壁在出铁场平台设置平板小车将冷却壁运至炉内，再利用环形吊对冷却壁进行安装。

第9-13带冷却设备安装时利用设在炉顶的手拉葫芦作为吊具，设于中间的吊盘作为工作平台。

3.7 耐材施工

采用下部环形吊作为炉内耐材砌筑的吊装设施。

以正东侧的风口作为进料口，在风口平台面搭设临时平台，炉内用料使用出铁场行车吊至临时平台铺设的辊道上，通过风口推进炉内。

碳砖运输采用尼龙吊带，安装采用真空吸盘。

4 结语

4.1 大型高炉的大修方式，在条件允许的情况下，宜采取异地组装，推移到位的快速大修方式。条件不允许的，采用本文所论述的常规条件下的优化大修方式，也能达到较好的工期目标。

4.2 高炉大修的停炉降料面、放残铁，是整个大修过程的关键之一，国内以往惯例是由生产单位主导进行，此次由施工单位牵头，组织有经验的厂家与业主组成工作团队，成功实施了本次大修的停炉。但笔者认为，由于生产单位对自身情况较为了解，还是应以生产单位为主进行。

4.3 此次大修放残铁，对残铁口的方位选定，由于现场条件及放残铁与清渣等方案需要，初方案所处位置之外，其他均不合适，因此确定较快。残铁口的标高，参考了理论计算、原事故发生时照片、温度测定值，有意识的放低了100mm，实际打开残铁口过程中，确实偏低。此次放残铁，自料面降到位至残铁放尽，耗时50小时，残铁口向上移动了两次，最终停止时，渣铁流动性仍较好。这说明一般担心的放残铁应尽量迅速，以免炉缸远端向凉，导致残铁无法放尽的现象没有出现。因此建议今后大型高炉放残铁，在不开两孔情况下，标高可稍放低些，过程中可以进行调整，以利尽量放尽残铁，为后续工作打好基础。

4.3 残铁的处理，是大型高炉大修的重大不确定因素，此次大修采用的劈裂爆破工艺，基本上解决了这一难题。钻孔、装药、爆破、清理各个环节均有了可靠的措施，可保证在残铁放的极不理想的情况下，短时间内完成残铁的处理。今后大型高炉的大修，可首选此工艺，快捷、安全、效果突出。

4.4 高炉大修，冷却壁的更换必不可少，为了争取时间，必须采取两层作业的措施，即下部冷却壁安装完成后，立即安装炉缸保护棚及环行吊，使得上部冷却壁的安装与下部耐材施工同步进行，交叉进行，以缩短整个大修工期。

4.5 高炉炉底炉缸耐材牵涉重大，是今后炉况的保障，施工过程必须严加控制。在次基础上在施工措施、人员配备、作业方式上优化，来确保砌筑工期可靠的最短化。

[1]中冶天工上海十三冶建设有限公司某高炉大修工程施工组织设计、施工方案.

[2]周传典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2002.

[3]项钟庸,王筱留等.高炉设计：炼铁工艺设计理论与实践》冶金工业出版社 2007年