马钢3号高炉出铁场改造实践

侯玉伟，王海鹏，周庆子

（马钢集团设计研究院有限责任公司，安徽 马鞍山 243000）

马钢股份第二炼铁总厂3号高炉于2004年5月建成投产，设计年产炼钢生铁90万t，配置东西双矩形出铁场，全混凝土结构形式，结构平台板设置在渣铁沟底部平面。为满足工艺要求，出铁场平台板上部填垫砂层1.5～2m并砌筑1层耐火砖面层。高炉炉前平台是高炉区域操作环境最恶劣、环境污染最多的一个区域[1]。2016年10月，3号高炉大修期间进行了出铁场平坦化改造。

1 原出铁场存在的问题

马钢3号高炉一代炉龄生产过程中，出铁场陆续暴露出以下不足：（1）出铁场偏小；（2）出铁场坡度较大，最大高差约1.2m，且表面凹凸不平，不利于炉前设备和渣铁沟的维护和检修，不便于检修设备的运行；（3）除尘效果不理想；（4）渣铁沟混凝土挡墙上部破损严重，沟盖板变形严重，不能有效封闭，大量跑冒烟气，炉前环境恶劣；（5）东西出铁场之间没有专用通道，炉前工人需穿过风口平台，通行不方便；（6）风口平台拥挤。

2 改造方案选择

出铁场平坦化改造一般采取以下2种方法：（1）垫砂层平坦化。原有出铁场梁柱保持不变（或加固改造），四周挡墙、渣铁沟混凝土挡墙增高，内填垫砂层，出铁场上表面铺设平台面层。此种改造方法要求原有出铁场梁、柱、平台以及基础能满足平坦化改造后的荷载条件，具有投资省、施工周期短的特点。（2）无垫砂层平坦化。原有出铁场梁、柱、基础、结构楼板保持不变（或局部加固），在其结构楼板上部植筋，新增梁、柱和新结构楼板（平台），新老结构楼板（平台）之间形成架空层。

由于马钢3号高炉大修工期非常紧张，资金投入有限，经对出铁场梁、柱、基础和平台板现场安全检测和结构校核后，决定采用垫砂层平坦化方法改造原出铁场。

3 具体改造方法

出铁场平坦化改造总体方案：东出铁场平坦化改造，南侧出铁场平台扩建（与东出铁场平坦化改造同时进行），西出铁场平坦化改造，炉前除尘系统改造，风口平台改造和扩建。马钢3号高炉出铁场平坦化改造后平面布置示意图如图1所示。

图1 马钢3号高炉出铁场平坦化改造后平面布置示意图

（1）出铁场平坦化。保护性拆除出铁场泥炮、开口机、炉前操作室内液压设备，拆除出铁场上构筑物，拆除清理出铁场耐火砖、垫砂层、渣铁沟挡墙。拆除和清理工作完成后，对出铁场四周挡墙上表面、渣铁沟挡墙底板基础凿毛、打孔、高压水洗净后，进行植筋、绑筋、支模工作，验收合格后浇筑耐热混凝土。新浇筑的混凝土挡墙检验合格后，底部填砂并夯实。填砂层上部铺300mm厚碎石，夯实找平后在其上部绑钢筋并浇筑300mm厚混凝土，待养护期结束后，用切割机切出膨胀缝。考虑到渣铁沟两侧混凝土受热、受压后易开裂、粉化的特性，在其两侧1.2～1.5m范围内采用230mm×114mm×75mm高铝砖立砌，同时考虑一定坡度，防止出铁场冲洗水等进入渣铁沟。渣铁沟砌筑并烘烤完成后，安装沟盖板密闭渣铁沟，沟盖板上表面与渣铁沟上沿平齐。渣铁沟改造前后断面示意图如图2、图3所示。

图2 马钢3号高炉渣铁沟改造前断面示意图

图3 马钢3号高炉渣铁沟改造后断面示意图

（2）出铁场扩建。出铁场扩建采用钢结构框架形式。在出铁场南侧新建65.5m×6m钢结构平台。出铁场扩建时，同时进行如下3项工作：①在铁路线之间开挖、绑筋、支模、浇筑A线钢结构框架柱5～8基础，养护期结束并验收合格后，安装钢结构柱；②拆除原东西出铁场铁水罐位平台（6.0m标高）上方除尘顶吸罩，将铁水罐位平台混凝土柱顶凿毛、打孔、高压水洗净后，植入专用螺栓，二次灌浆。养护期结束后安装钢结构柱1～4、9～12；③在出铁场B线混凝土柱1～12外侧8m标高处制作安装钢结构梁埋件，凿毛、打孔、高压水洗净后，植筋并焊接预埋钢板，钢板与出铁场混凝土柱之间灌浆，共8处，以便后续安装平台主梁。植筋时，使用化学强力剂加强处理，保证植筋质量。上述3项工作完成后，安装出铁场扩建平台主梁、次梁和平台板，东西出铁场贯通，并安装铁水罐位侧吸除尘罩。出铁场扩建平台上部制作、安装厂房和屋顶，屋顶下方设10t电动葫芦，方便炉前小件备品备件在东西出铁场之间倒运。考虑到炉前行车极限无法吊装沟盖板10、19，10t电动葫芦轨沿铁沟轴向方向伸入1.5m。出铁场扩建平台上表面绑1层钢筋，浇筑80mm厚耐热混凝土，并安装铁水罐位观察孔8处（东西出铁场各4处，常用铁水罐位处呈“品”字形布置），以便观察铁水罐上方铁水下落情况。

（3）炉前除尘系统改造。原东西出铁场除尘捕集点布置情况：铁口顶吸各1处、侧吸各2处，铁水罐位顶吸各2处，撇渣器除尘与铁口除尘共用。受原始条件限制，出铁场除尘总管不在同一标高，立面方向上呈“U”形布置，标高分别为9.0m、12.9m，布置在出铁场边上。新除尘总管外移3.7m，在A线柱顶制作安装除尘总管管托，安装除尘总管，管中心标高15.4m，与布袋入口标高基本保持一致。针对撇渣器处除尘效果不佳的情况，此次除尘系统改造新设计东西出铁场撇渣器独立除尘捕集点各1处，新增撇渣器除尘管道穿过出铁场平台板在下部与铁口区除尘管相接。考虑到除尘风机和布袋未做改造，为保证风量的合理分配，经计算后，封堵东西出铁场铁口远端侧吸口各1处，并对铁口区域进行了封闭处理，保证烟尘被最大限度通过出铁场除尘系统吸走。铁水罐位上方原顶吸罩改为侧吸罩。运行实践表明，改造后的出铁场除尘系统除尘效果得到了极大改善。

（4）风口平台改造和扩建。原风口平台与出铁场同宽，南北两侧各布置炉体冷却水集水槽一排，检修空间有限，不利于送风支管、大中小套检修和更换。原风口平台是在混凝土表面砌筑一层耐火砖，因此表面高低不平，灰尘清理困难[2]。风口平台改造方法：拆除、清理风口平台上部集水槽和耐火砖；风口平台北侧安装新集水槽，在原位置外移至混凝土梁边缘；风口平台南侧新建18m×2.9m钢结构平台，顶部绑1层钢筋，浇筑80mm厚耐热混凝土，同时安装外移的集水槽及回水管；原风口平台上部浇筑耐热混凝土，由炉体向外留一定坡度。为解决炉役后期炉体打水时的排水问题，沿风口平台南北外侧混凝土梁边缘内侧设置混凝土排水沟各1处，通过管道与干炸坑外侧排水沟相接。扩建的风口钢结构平台与下层出铁场扩建平台之间的空间封闭后，作为炉前小件备品备件库和专用工器具室。

4 结束语

马钢3号高炉出铁场平坦化改造采用出铁场平坦化改造和扩建、除尘系统改造、风口平台改造和扩建，沟盖板密闭渣铁沟，出铁场厂房彩瓦更换、采光带扩大，出铁场综合管线整治更换、厂房防腐等一系列措施，使得炉前环境得到了极大改善。（1）出铁场机械化水平得到有效提升，进一步降低了劳动强度和改善了劳动条件，有利于炉前设备、渣铁沟的维护和检修以及检修设备的运行。（2）东西出铁场的贯通，方便物料、小件备品备件的运输和炉前工人的穿行。（3）专用工器具室设置，解决了炉前堆放杂乱的问题。（4）10t电动葫芦的设置，有利于小件备品备件的运输。（5）渣铁沟盖板封闭、除尘总管改造、铁口区域封闭、撇渣器除尘点的增加、铁水罐位除尘顶吸改侧吸，使得炉前除尘效果得到了极大改善。（6）风口平台改造和扩建使得送风支管、风口设备检修和更换更加方便。运行实践表明，马钢3号高炉出铁场平坦化设计和改造效果明显，达到了改善炉前环境、满足生产需要的目的，具有推广应用价值。