喬立勇
( 河鋼集團(tuán)宣鋼公司檢修公司，河北宣化075100)
摘要: 宣鋼3#高爐經(jīng)過兩次擴(kuò)容，容積由1 260 m3 擴(kuò)容到2 000 m3。在日常生產(chǎn)過程中，針對爐前設(shè)備存在的不足，特別是鐵口區(qū)域冷卻水管燒漏、鐵口串煤氣噴渣、大壕等使用周期短等情況，制定了日常鐵口維護(hù)與管理措施; 借鑒兄弟單位的經(jīng)驗，改進(jìn)鐵口澆筑修補(bǔ)材料和方案; 采用帶壓阻漏裝置，在線解決了壓力軸封泄漏問題; 改進(jìn)現(xiàn)場噴補(bǔ)技術(shù)。
關(guān)鍵詞: 高爐; 爐前設(shè)備; 維護(hù); 優(yōu)化
0 引言
宣鋼公司3#高爐1989 年12 月投產(chǎn)，原設(shè)計為1 260 m3，2003 年大修擴(kuò)容改造為1 350 m3，2010 年擴(kuò)容為2 000 m3。經(jīng)過兩次擴(kuò)容大修改造，3#高爐于2011 年6 月投產(chǎn)，高爐投產(chǎn)后快速達(dá)產(chǎn)達(dá)效，但是在生產(chǎn)和設(shè)備運(yùn)行過程中存在著很多缺陷或者運(yùn)行不足，需要不斷提高設(shè)備運(yùn)行水平和維護(hù)技術(shù)進(jìn)步，特別是鐵口區(qū)域冷卻水管燒漏、鐵口串煤氣、噴渣，大壕等使用周期短、套管嚴(yán)重跑煤氣等情況，必須采取有力措施穩(wěn)定其工作情況。保證高爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文介紹了近幾年來，宣鋼公司對3#高爐爐前設(shè)備所做的維護(hù)與優(yōu)化工作。
1 鐵口日常生產(chǎn)中的維護(hù)
1． 1 鐵口區(qū)域設(shè)備存在的隱患
2014 年2 月25 日第8 次鐵，在出鐵過程中，從南鐵口區(qū)域突然冒出大量蒸汽，爐前緊急堵口。堵口后，從南鐵口距離孔道東側(cè)300 mm 處噴涌出大量水，溢滿整個大壕，并順著渣溝往下流。查漏確認(rèn)三段第20#冷卻壁第1 根水管漏，并短接封死。
2014 年3 月10 日，3#高爐計劃檢修，休風(fēng)后組織人力清理南鐵口框周圍澆筑料、往里挖，第三段20#第1 根水管露出，該水管裸露部位有200 mm 燒漏呈裂縫狀，鐵口右下角爐皮約有400 mm × 260mm 侵蝕掉，呈月牙狀。繼續(xù)往里挖，發(fā)現(xiàn)南鐵口框右下角沿鐵口組合磚由外向里圓周方向約有650mm、徑向長度約600 mm 鐵口框侵蝕掉。該部位鐵口組合磚和異形磚裸露，組合磚破損較為嚴(yán)重，對20#冷卻壁第1 根燒漏水管部位進(jìn)行補(bǔ)焊，打壓不合格，反復(fù)補(bǔ)焊后均不保壓，懷疑該水管還有其他漏點，于是決定放棄恢復(fù)該水管的努力，灌漿后封死，然后補(bǔ)焊燒損爐皮和鐵口框。
1． 2 鐵口在日常生產(chǎn)中的維護(hù)與管理措施
(1) 改善炮泥質(zhì)量。用2 500 m3 高爐炮泥在倒南鐵口出鐵前，盡快要來堵縫泥，出第1 爐鐵后用堵縫泥堵口，彌補(bǔ)鐵口孔道縫隙，堵塞竄煤氣通道。
(2) 停場后，必須保證在4 天時間內(nèi)完成拆大壕、澆筑、烘烤工作，具備倒場條件。
(3) 澆筑大壕模具重新設(shè)計制作，將大壕澆筑成半貯鐵式。
(4) 如果鐵口區(qū)由里向外滲鐵，為保爐缸工作安全，復(fù)風(fēng)后長期堵南鐵口上方13#風(fēng)口。待南鐵口出鐵正常后，即竄煤氣得到充分抑制，鐵口深度合格，不噴濺，爐缸水溫差正常，捅開風(fēng)口，全風(fēng)作業(yè)。
(5) 盡快恢復(fù)爐缸水溫差在線監(jiān)測。在恢復(fù)之前，每隔6 h 人工測量爐缸水溫差1 次。
(6) 在鐵口出鐵過程中，一旦發(fā)現(xiàn)鐵口跑煤氣現(xiàn)象發(fā)展，立即制定解決方案，及時處理，抑制險情發(fā)生。
(7) 嚴(yán)格執(zhí)行3#高爐( 2 000 m3 ) 長壽工藝管理制度，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的問題。
(8) 若爐缸水溫差持續(xù)偏高，接近或者超過報警值，立即采取減風(fēng)降冶強(qiáng)、休風(fēng)堵風(fēng)口等臨時措施，同時做好更換冷卻壁的準(zhǔn)備。
(9) 每次檢修必須拆凈鐵口區(qū)域的大壕，檢查確認(rèn)鐵口區(qū)域爐皮是否完好; 每次定修必須組織鐵口區(qū)域及其他區(qū)域灌漿。
(10) 在3#高爐南鐵口部位安裝水溫差在線監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)爐缸鐵口區(qū)熱流強(qiáng)度在線監(jiān)測，幫助現(xiàn)場操作人員及時全面地掌握冷卻壁熱流強(qiáng)度及鐵口區(qū)侵蝕情況，指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)操作，保證高爐安全高效生產(chǎn)。
2 中修鐵口澆筑修補(bǔ)實踐
根據(jù)3#高爐鐵口工作狀況和宣鋼整體生產(chǎn)平衡，為保證高爐安全生產(chǎn)和穩(wěn)定長壽， 2015 年10 月3#高爐停爐大修，對鐵口區(qū)域?qū)嵤┱w澆筑。結(jié)合兄弟單位處理的經(jīng)驗，鐵口兩側(cè)冷卻壁處理需要考慮爐缸穩(wěn)定性和爐殼的整體力學(xué)結(jié)構(gòu)。根據(jù)3#高爐目前情況決定采用由美固美特支模澆筑鐵口泥套及泥包得方式修復(fù)鐵口區(qū)域損壞的碳磚，恢復(fù)鐵口深度到設(shè)計的2． 3 m 左右鐵口區(qū)域。
2． 1 鐵口整體處理方案
鐵口區(qū)域受渣鐵、煤氣流沖刷頻繁影響，一直是爐缸側(cè)壁溫度最高的部位，也是高爐本體最薄弱環(huán)節(jié)之一，需要采用高溫性能好、耐沖刷及煤氣侵蝕的耐火材料。本次施工采用美固美特公司高溫性能好、抗熱震、耐沖刷的牌號Metpump 10 澆筑料。
鐵口區(qū)域的清理要求:
(1) 鐵口中心線以上約1． 4 m 高、中心線左右各約3 m 寬的區(qū)域內(nèi)，所有松動的材料要清理干凈，碳磚清理到?jīng)]有被氧化、性能良好的面( 黑面) ，要求整個澆筑區(qū)域內(nèi)無松動耐火材料、無渣鐵、無氧化變質(zhì)碳磚層。
(2) 原鐵口組合磚內(nèi)的所有材料都清理干凈，露出冷卻壁和鐵口框。
(3) 在爐內(nèi)死鐵層區(qū)域，將出鐵口左右約3 m( 共約6 m 寬) 、出鐵口方向從碳磚往爐內(nèi)方向約1m 的區(qū)域內(nèi)，向下清理至原陶瓷杯墊位置。
(4) 為了增加澆筑料與殘余碳磚的結(jié)合力，澆筑支模前使用壓縮空氣將澆筑區(qū)域徹底吹掃干凈后，再在碳磚表面噴涂一層增加結(jié)合力的表面處理劑。
(5) 支模前需要在澆筑區(qū)域內(nèi)底部鋪一層厚度在10 mm 左右的膠皮或是木板，用于吸收開爐時爐底材料的熱膨脹，防止損壞澆筑泥包。
2． 2 模具搭建及澆筑的實施
采用厚度3 mm 鋼板按照施工要求搭建模具，此次施工模具搭建分為兩段。
第一段模具高度約2 m( 鋼板內(nèi)側(cè)涂抹潤滑脂或是輕質(zhì)油，便于鋼板拆除) ，按照設(shè)計圖紙鐵口通道2． 3 m 長調(diào)整鋼板與爐殼之間的距離。放置外徑為108 mm 鋼管，按照開口機(jī)的角度調(diào)整好鋼管角度并固定在鋼模板上; 同時，鐵口框用鋼板密封好，在鐵口框最高處留一個4 cm × 4 cm 左右的孔用于透氣及觀察澆筑情況，澆筑完成后將此孔堵住。鋼模板需要用角鐵或是鋼板在水平方向上加焊2 ～3 條加強(qiáng)筋，使用架子管按照設(shè)計厚度加固鋼板，用炮泥或其他方法將鋼板底部及側(cè)面的縫隙塞住。之后就可以攪料澆筑了，攪拌材料注意控制結(jié)合劑的加入量，嚴(yán)禁材料過稀，攪拌時間控制在5 min 以上，確保材料攪拌均勻。
第二段支模高度約為1． 5 m，支模厚度按照實際情況進(jìn)行調(diào)整，支模方式與第一次一致，支模結(jié)束后澆筑。養(yǎng)護(hù)18 h 以上再拆除模具，然后再進(jìn)行烘烤。
2． 3 施工過程與措施
(1) 澆筑開始前所有澆筑區(qū)域必須清理干凈，不允許有任何雜物及松動的耐火材料。
(2) 嚴(yán)格控制結(jié)合劑的加入量以及攪拌時間，確保材料充分?jǐn)嚢琛?/span>
(3) 澆筑期間要不斷地晃動澆筑料，確保材料填充密實。
(4) 注意觀察模板是否穩(wěn)固，避免模具因移動而發(fā)生漏料現(xiàn)象。
(5) 注意與爐外人員溝通，做到信息及時通暢。
2． 4 烘烤方案及實施
待澆筑材料自然凝固硬化后，按照圖1 的烘烤方案進(jìn)行烘烤，采用局部烘烤的方法。在10 h 內(nèi)將溫度從環(huán)境溫度升高到450 ℃; 在450 ℃保持56 h;在6 h 內(nèi)將溫度從450 ℃降至90 ℃，用時共72 h。
按照圖1 中的烘烤曲線操作的目的是去除澆筑材料中安全距離內(nèi)的所有水分。由于這些水分幾乎都是物理水，因此在理論上所有水分都能夠在100℃全部去除。但是，針對3#高爐施工的季節(jié)和采取的局部烘烤方式使烘烤過程中加熱不均勻，可能在澆筑材料最里面的地方還有一些水分沒有被完全去除。因此，采用預(yù)埋電偶的方式，在噴涂材料中安裝熱電偶確認(rèn)材料中的水分是否被完全排除，保證在烘烤結(jié)束時此處的熱電偶平均溫度超過100 ℃，材料被均勻加熱15 ～ 20 h，保持最后的恒溫狀態(tài)72 h，確保水分最大限度地被排除。
3 帶壓阻漏裝置及其應(yīng)用
針對煉鐵連續(xù)運(yùn)行設(shè)備經(jīng)常發(fā)生軸封跑煤氣、跑水等無法停產(chǎn)檢修的現(xiàn)狀，經(jīng)過多次試驗和完善，設(shè)計制作了壓力軸封阻漏裝置，用于在線解決壓力軸封泄漏的問題。無需停機(jī)，只需在現(xiàn)有的軸封基礎(chǔ)上加裝該阻漏裝置即可，確保正常生產(chǎn)，降低成本，簡化操作過程。
該阻漏裝置包括套裝在拉桿軸( 管) 外側(cè)的填充盒、封蓋在填充盒上方的上壓蘭蓋和用于緊固壓蘭蓋的緊固裝置，填充盒內(nèi)填充密封填料; 填充盒為分體式圓筒狀結(jié)構(gòu)，上壓蘭蓋為對開式分體結(jié)構(gòu)，上壓蘭蓋上設(shè)有用于將其連接成一體式結(jié)構(gòu)的2 塊壓板。在現(xiàn)有軸封上加裝填充盒，在填充盒內(nèi)填充密封填料，并用上壓蘭蓋壓緊密封填料，密封填料起到軸向密封的作用，使用緊固裝置將上壓蘭蓋壓緊在軸封壓蓋上，密封填料下端壓緊軸封壓蓋，防止從軸封壓蓋處泄露，而且在填充盒上設(shè)有用于向拉桿軸加注潤滑油的潤滑油加注絲堵( 見圖2) 。
在具體操作時，將分體式填充盒4 套到需要密封的軸上，用螺絲將填充盒緊固成一體結(jié)構(gòu)，在填充盒內(nèi)填充密封填料; 將上壓蘭蓋6 放置到填有密封填料的填充盒上方; 將連接套筒9 的下端與下壓蘭蓋2 分別緊固，令上端用連接螺栓將上壓蘭蓋6、壓板7 連接成一體; 順序連接其他3 個連接套筒; 最后通過加油絲頭5 加注潤滑油，完成安裝?？梢愿鶕?jù)現(xiàn)場實際條件隨機(jī)調(diào)整各部件高度，滿足現(xiàn)場的實際要求。
該裝置首先在3#高爐熱風(fēng)爐使用，用于在線處理1#、3#熱風(fēng)爐拉桿跑風(fēng)，取得了良好的效果。把該裝置稍加改造應(yīng)用在3#高爐爐體套管跑煤氣，有效降低了跑煤氣現(xiàn)象，保證了高爐長周期穩(wěn)定順行。
4 現(xiàn)場噴補(bǔ)技術(shù)的應(yīng)用
3#高爐爐前擺動鐵溝的作用是將從鐵口流出的鐵水，通過擺動鐵溝的左右擺動，將鐵水傾倒入兩側(cè)的鐵水罐內(nèi)以緩沖兌罐間隙。由于鐵水的腐蝕、沖刷，再加上鐵流的不穩(wěn)定性，擺動鐵溝使用一段時間后，容易發(fā)生鐵溝內(nèi)澆筑料的脫落或沖刷現(xiàn)象，久之容易產(chǎn)生鐵溝燒穿或鐵水外溢，存在較大的不安全因素。
通常在線擺動溜槽澆筑料脫落或沖刷后，處理的辦法是將擺動溜槽內(nèi)的鐵水傾倒干凈，然后將鐵皮鋪到擺動溜槽內(nèi)，操作人員穿上較厚的工作服或棉衣借助直爬梯，下到擺動溜槽內(nèi)，然后將快干澆筑料倒入或涂抹到缺陷處。這種施工方法的最大弊端和不足就是給職工帶來較大的不安全因素。
煉鐵廠技術(shù)人員通過反復(fù)試驗，對現(xiàn)有高爐爐前修補(bǔ)料工藝進(jìn)行優(yōu)化，要先在3#高爐擺動鐵溝應(yīng)用一種快速、安全、在線修補(bǔ)澆筑料缺陷的噴涂設(shè)備———可調(diào)式在線擺動鐵溝澆筑料缺陷噴涂機(jī)。修補(bǔ)時將一個安裝有風(fēng)管( 風(fēng)管帶有截止閥) 、澆筑料灌裝入口、澆筑料噴出口的容器固定于一個可移動的小車上; 先在容器噴出口處連接上橡膠軟管，橡膠軟管的另一端連接Φ 22 m × 6 m 鋼管，將鋼管對準(zhǔn)缺陷處，再將澆筑料通過灌裝入口灌入到容器內(nèi)，用螺蓋將灌裝入口擰緊; 然后通入壓縮空氣即可澆到擺動溜槽的缺陷處( 見圖3) ，使用方法為: 先將需要灌裝的快干澆筑料在另外一個容器內(nèi)攪拌均勻( 可少量多次) ，在容器11 的噴出口12 處連接好橡膠軟管，軟管的長度視擺動溜槽缺陷的位置決定，橡膠軟管的另一端連接Φ 22 m × 6 m 鋼管，將鋼管對準(zhǔn)缺陷處; 將風(fēng)管7 插入容器11 的底部; 擰開螺蓋5，將攪拌好的澆筑料從灌裝入口灌入容器11 內(nèi)，擰緊螺蓋5; 緩慢開啟高壓球閥6，同時上下緩慢移動風(fēng)管7，直到澆筑料被噴吹到缺陷位置。重復(fù)上述操作，直至缺陷噴涂好為止。
在3#高爐爐前使用后，使擺動鐵溝的維護(hù)過程操作方便、快速、安全，徹底摒棄了人工不安全因素和行為，收到良好的效果，現(xiàn)已經(jīng)在宣鋼其他高爐推廣使用。
5 結(jié)語
宣鋼公司3#高爐在日常維護(hù)中應(yīng)用新技術(shù)新工藝新材料，保證鐵口工作正常。采用帶壓阻漏裝置在線解決了壓力軸封泄漏問題; 改善炮泥質(zhì)量，利用堵縫泥堵口，彌補(bǔ)鐵口孔道縫隙，堵塞竄煤氣通道; 重新設(shè)計制作澆筑大壕模具，將大壕澆筑成半貯鐵式; 長期堵南鐵口上方13#風(fēng)口，待南鐵口出鐵正常后，捅開其他風(fēng)口，全風(fēng)作業(yè)，每次定修必須組織鐵口區(qū)域及其他區(qū)域灌漿。經(jīng)過近年來的不斷改進(jìn)，宣鋼公司3#高爐達(dá)到了安全穩(wěn)定運(yùn)行，取得了較好效果。