攀钢1200 m3 高炉热风炉炉帽更换工艺研究

彭将国

（攀钢集团工程技术有限公司，四川攀枝花 617000）

0 引言

攀钢集团1200 m3高炉热风炉为内燃式热风炉，由炉衬（墙）、燃烧室、蓄热室、炉壳、炉篦子、支柱、管道及阀门等组成，燃烧室和蓄热室平行布置在同一炉壳内，它们之间用隔墙隔开。工艺原理：煤气和空气由管道送入燃烧器，在燃烧室内燃烧，热烟气向上运动经过拱顶时改变方向，再向下穿过蓄热室，进入烟道经烟囱排入大气；在热烟气穿过蓄热室时，将蓄热室内的格子砖加热并蓄存一定热量后，热风炉停止燃烧，转入送风；送风时空气从下部冷风管道进入蓄热室，通过格子砖时被加热，经拱顶进入热风出口再至高炉。从目前研究与实践表明：温度急剧变化的工艺特性产生内应力，造成炉衬工作表面热剥落；燃烧产物引起炉衬化学浸蚀加剧剥落及开裂，对拱顶结构稳定性影响特别大，导致钢结构炉帽疲劳变形甚至出现事故裂纹，使热风炉无法生产，需研究热风炉炉帽更换工艺。

1 更换前准备

热风炉休风停炉；按凉炉工艺曲线进行降温；关闭与之相联各种介质管道阀门，堵设盲板；炉温降至50 ℃左右；开炉帽侧人孔（+35.2795 m），用枕木将蓄热室格子砖、燃烧室火井上口表面（+34.912 m）平铺上，另火井处附加25#槽钢增加强度，再满铺缓冲δ10 mm 胶皮形成+34.912 m 保护棚；开炉底侧人孔（+10.654 m）在燃烧器顶部铺枕木再盖胶皮形成燃烧器顶部+9.706 m 保护棚。确保拆除废物不得落入格子砖孔及损坏火井下燃烧器。

炉帽炉衬砖预装完毕，编号、拆除、装箱，运抵现场（图1，图2）。

钢炉帽按定尺定货，现场组装，焊接完毕后进行防腐。钢炉帽（δ25 mm，材料Q345D）预装时应顺丈自然，不能强制成型，不能有硬弯存在。质量要求：横缝、立缝间隙为4 mm，偏差为±2 mm；每圈带炉壳上口水平最大高差＜4 mm；组装测量点数量按16 点对称均匀分布；板圈半径与设计值偏差0～15 mm；炉壳间错口＜3 mm；三圈带炉壳全部组装完毕，上口中心与最底部中心的偏差＜10 mm。组装完毕后按焊接工艺进行施焊；施焊完毕后拆除所有临时焊件，不得伤及母材，焊疤应磨平；然后再进行耐300 ℃高温油漆防腐。

在热风炉北侧空阔地面，根据吊车回转半径及拆安钢炉帽高度，选用500 t 履带吊，采用48 m 主臂及48 m副臂吊装参数（炉帽钢结构重33 t，最远吊装距离32.1 m，最大吊装量42 t）进行拆除、安装。

图1 炉帽砖预装示意

2 炉帽及炉衬拆除

热风炉炉帽由炉衬砖（重160 t）及包裹衬砖的钢炉帽炉壳（21、22、23、24 带炉壳构成，重32 t）组成。采取先拆部份炉壳后拆部份炉帽砖工艺，即拆除24 带炉壳后，拆炉帽砖（人工）到22 带；拆除23 带炉壳，拆炉帽砖（人工）到21 带；然后依次交替进行拆除炉壳到20 带上口。拆除炉壳，炉衬砖废物均由地面500 t履带吊实施。钢炉帽炉壳拆至+35.42 m，余下钢结构利旧。拆除炉内+34.912 m 保护棚；拆除炉墙，蓄热室格子砖、燃烧室隔墙砖至+32.806 m。搭设+32.806 m 保护棚（结构同+34.912 m保护棚）。

3 钢炉帽炉壳安装

安装前复查热风炉顶部接口面水平度（最大高差＜4 mm），打磨好留设焊接坡口，将中心标记留设在旧炉壳的东、南、西、北4 个方向上。检查旧炉体上口中心与最底部中心的垂直偏差（偏差＜10 mm）。将新制作炉壳（中心标记留设在底部东、南、西、北炉壳上）用500 t 履带吊，采用相应吊装参数安装。并与旧炉壳上的东、南、西、北4 个标记点重合。调整新旧炉壳间错口＜3 mm，横缝间隙要求为4 mm，偏差＜±2 mm，打钢卡固定。按焊接工艺将新旧炉壳施焊。

4 炉帽炉衬砖砌筑

以新安钢炉帽炉顶中心人孔吊铅垂线作为炉帽衬砖砌筑中心线，对炉帽内壳面+33.172 m 至+41.338 m 喷涂δ50 mm NSP-36 喷涂料（图2）。炉帽炉衬由圆柱直段及球面弧段组成，从+33.172 m 处托砖板圆柱直段开始砌筑，砌筑前应对托砖板上表面找平，满足砌筑下表面高差＜5 mm。圆柱直段炉帽砖由42层砖组成，以砌筑中心线为准，确保圆柱直段工作面R3765 mm（误差±5 mm）尺寸，顺序为工作面至喷涂层依次砌筑，工作层每环砖（上表面高差＜8 mm，2 m 水平靠尺＜5 mm）砌筑完毕，才能砌筑至喷涂层炉衬，施工中须逐层检查控制标高、平整度及逐环工作层砌体内径。

图2 炉帽砖砌筑施工

球面弧段砌体由拱角找平砖砌体、45 层弧形砖砌体、拱顶测温孔塞头砖砌体组成。拱角找平砖砌体砌筑工艺及质量要求与圆柱直段一致。45 层弧形砖砌体砌筑顺序为工作面至喷涂层依次砌筑，工作层每环砖（半径达到图2 要求，误差-5～0 mm）砌筑完毕，才能砌筑至喷涂层炉衬。拱顶砖1～25 环拱砖砌筑时不必支设拱胎，利用砖自带的沟舌以上一环砖作为依托逐层向上砌筑；第26～35 环时，使用砖卡辅助砌筑，开始时每砌筑4～5 块用1 个砖卡，随着环数增大逐步增加砖卡数量，并且每环砖的卡钩均应在每环砖合门后才能拆除。第36～45 层的拱顶砖应铺满胎进行砌筑。砌筑弧形段砌体采用中心轮杆样板进行尺寸控制，转动样板上有每层砖的砖层线作为砌筑时的导向线，当拱顶砖外形尺寸超标，需通过现场砖加工满足图纸要求。弧形段外环隔热砖、耐火纤维和内环的硅砖应交错砌筑，不宜相隔太远。拱顶测温孔塞头砖砌体为组合砖，根据球面弧形段45 环砖砌筑完毕后孔洞尺寸、按实际加工砌筑，最后再砌塞头砖至炉顶中心人孔处隔热砖炉衬。

炉帽炉衬砖砌筑完毕后，拆除+32.806 m 保护棚，恢复炉墙，蓄热室格子砖、燃烧室隔墙砖至+34.912 m。拆除燃烧器顶部+9.706 m 保护棚，封堵炉帽及点火器侧人孔。

5 结语

研究表明，钢炉壳炉帽安装精度对炉帽砖砌筑进度、质量影响很大，抓好过程质量控制非常必要。炉帽炉衬严格按预装编号砌筑，同时做到灰缝、饱满度达标才能确保炉帽更换整体质量。按本工艺实施后，延长了热风炉炉寿、降低了生产成本，具有很好的经济、社会效益，应用前景良好。