李海峰
（天津鋼鐵集團有限公司檢修分公司，天津 300301）
[摘 要] 為解決天鋼 3 200m3 高爐爐體 6~8 段銅冷卻壁損壞漏水問題，對高爐進行了中修，更換了 6~8 段銅冷卻壁。給出了針對性強的銅冷卻壁拆除及安裝方案，對施工方法和具體操作過程進行了詳細介紹。高爐投入生產(chǎn)后使用效果良好，完全達到了預(yù)期目標(biāo)。
[關(guān)鍵詞] 高爐；銅冷卻壁；環(huán)形梁；吊盤
1 引言
天鋼煉鐵廠 3200m3 高爐（以下簡稱 2 # 高爐）采用了 PW 串罐爐頂、軟水密閉循環(huán)、美國 UCAR小塊碳磚、卡魯金頂燃式熱風(fēng)爐等先進技術(shù)。為實現(xiàn)高爐一代壽命 15年以上，采用爐體全冷卻壁方案。爐底至爐喉鋼磚下沿共設(shè)置 16段冷卻壁，采用了磚壁合一薄襯結(jié)構(gòu)，冷卻壁分為 16段共計 776塊。其中 1~5段為光面灰口鑄鐵冷卻壁，共計 254塊；爐腹、爐腰、爐身下部高熱負(fù)荷區(qū)域關(guān)鍵部位即6~10段冷卻壁為銅冷卻壁，共計 240塊；11~16段為鐵素體基球墨鑄鐵冷卻壁，共計 282塊。冷卻壁采用軟水密閉循環(huán)冷卻系統(tǒng)強化冷卻效果，由下至上各段冷卻壁冷卻水串級使用。每段 48塊冷卻壁，每塊冷卻壁有 4根進出水管，冷卻水速約 1.8 m/s，合計冷卻水量 6 200 m 3 /h。
2 2 # 高爐冷卻壁存在的問題和解決問題的思路
2 # 高爐爐內(nèi)銅冷卻壁損壞漏水已威脅高爐的安全生產(chǎn)。從最初發(fā)現(xiàn)冷卻壁漏水，很快陸續(xù)發(fā)展到 15根冷卻支管損壞，分布于 7段 8塊冷卻壁上，時間不長第 6、第 8 段又有支管損壞，主要集中在6~8段爐身下部、爐腰及爐腹部位，雖然對已損壞的支管做了跳管、改開路水、安裝部分銅冷卻柱及局部爐外打水等處理措施，隨著生產(chǎn)的持續(xù)運行，陸續(xù)還在產(chǎn)生新的漏水點，嚴(yán)重威脅著高爐的安全生產(chǎn)，為徹底消除安全隱患，公司研究決定對 2 # 高爐降料線停爐進行中修，工期暫定 40天。
因為這次中修除重點更換損壞的 6、7、8三段銅冷卻壁外，還要進行扒料、風(fēng)口組合磚侵蝕部位澆筑、爐體整體噴涂等工作。因此，主線更換冷卻壁的時間只有不足 20天。盡管本次停爐工期短、任務(wù)重，并且主要備件銅冷卻壁由于制造周期長不能在停爐前提前準(zhǔn)備到位，但我們本著科學(xué)、合理、高效的原則，在工程組織上優(yōu)化施工方案和網(wǎng)絡(luò)計劃，最大限度地在確保安全和質(zhì)量的前提下保證工期，為公司的正常生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。
3 銅冷卻壁更換施工方法及步驟
3.1 銅冷卻壁拆除及安裝方案
3.1.1 冷卻壁拆除方案
（1）由于 2 # 高爐爐體各段冷卻壁冷卻水由下至上串級使用，因此不能在降料線停爐后立刻斷水，根據(jù)高爐工藝操作規(guī)程，第四天將爐體冷卻系統(tǒng)停泵，之后才能進行拆除 6~8段冷卻壁冷卻配管的軟連接；
（2）切掉冷卻壁的進出水管管頭，在固定螺栓處焊龍門架，安裝千斤頂，將其推至爐內(nèi)；
（3）冷卻壁從 8段到 6段自上而下逐一拆除后，進人，利用爐頂大平臺設(shè)置的 1臺 5 t卷揚與16 t行車配合將所有舊冷卻壁吊出并移至塄43 m平臺，碼齊后再用爐頂 50 t天車吊到地面倒走。
3.1.2 冷卻壁安裝方案
（1）改變過去同行業(yè)的傳統(tǒng)做法，以爐頭及爐喉現(xiàn)有設(shè)備安裝孔作為固定支撐和聯(lián)接點安裝環(huán)形梁及爐喉保護棚，不再另外開設(shè)孔洞；
（2）在環(huán)形梁上安裝 2臺 5 t24 m 電動葫蘆；
（3）將料面盡量鏟平，從風(fēng)口進入爐內(nèi)拼裝吊盤，用環(huán)形梁上的 2臺電動葫蘆升降，到位后用 8根 覬21 mm 保護繩拴緊；
（4）在第 8段冷卻壁西側(cè)爐殼開檢修工藝孔，利用風(fēng)口平臺及塄21 m 平臺制作棧橋，鋪設(shè)軌道及安裝小臺車作為新冷卻壁進入爐內(nèi)安裝的通道；
（5）將臺車推入爐內(nèi)后，用上方的電動葫蘆接住吊起，再送至爐內(nèi)待安裝處，直接推或用 3 t倒鏈牽引使之貼近爐皮，把螺栓固定，調(diào)縫摘鉤，卸下吊環(huán)螺栓，完成該塊冷卻壁的吊裝。
3.2 施工前準(zhǔn)備及安裝注意事項
3.2.1 施工前準(zhǔn)備工作
（1）吊盤爐外預(yù)組裝：為滿足整個中修工程的需要，吊盤不僅是冷卻壁安裝的作業(yè)平臺，還要作為后續(xù)爐內(nèi)人工噴涂的作業(yè)平臺。因此，吊盤下料后在爐外預(yù)裝編號，以便于從風(fēng)口倒入爐內(nèi)快速組裝；
（2）環(huán)形梁預(yù)組裝：爐喉環(huán)形梁除具備吊裝功能外，還要兼具爐頂保護棚的功能，蓋嚴(yán)以防上升管內(nèi)及爐頭處墜物傷人；為便于在現(xiàn)場快速組裝，四根主梁要與中心圓筒及平臺進行預(yù)組裝，環(huán)形梁分三段卷制后與四根懸掛主梁要進行預(yù)組裝，將接頭與連接板編號標(biāo)記；
（3）棧橋搭設(shè)：利用風(fēng)口平臺做支架，與塄21 m平臺連接，做小車架及軌道，安裝銅冷卻壁進入爐內(nèi)專用臺車，周邊安裝臨時護欄；
（4）預(yù)制千斤頂龍門架：用 20 mm 厚鋼板切割預(yù)制頂冷卻壁的 10 t千斤頂龍門架；
（5）由于第 8段冷卻壁上方有第 9段的存在，正常的吊環(huán)螺孔在正上方位置不滿足吊裝要求，故訂貨時要求對第 8 段冷卻壁在熱面距上沿 1/4處增設(shè) 1個吊環(huán)螺孔，以便于新冷卻壁的吊掛安裝；
3.2.2 安裝時注意事項
（1）銅冷卻壁技術(shù)檢查。新銅冷卻壁到廠后全部由西場天井吊到西出鐵場，有序擺放，開箱檢查每一塊冷卻壁的合格證及出廠試壓報告，根據(jù)裝箱單核實輔件數(shù)量及規(guī)格，并將 M36雙頭螺栓及吊環(huán)螺栓緊好，做好安裝前的準(zhǔn)備工作；
（2）安裝前檢查銅冷卻壁備件相關(guān)安裝尺寸，核實配套輔件及連接件相關(guān)尺寸；
（3）對所有銅冷卻壁備件按要求通球試壓，壓力為工作壓力的 1.25倍；
（4）安裝前檢查套好進出水管、螺紋和測溫電偶套管的氯丁橡膠密封圈；
（5）吊裝過程中，進出水管、固定銷、固定螺栓及測溫套管不得有任何碰撞；
（6）整段銅冷卻壁定位完畢后，應(yīng)檢查冷卻壁之間的間隙、間距 30 mm 為合格，否則須進行調(diào)整，但必須保證水管與爐殼開孔間間隙大于 8 mm的要求，個別達不到要求的地方應(yīng)對爐殼進行修整或適當(dāng)擴大爐殼開孔尺寸。
3.3 銅冷卻壁更換具體施工步驟
（1）拆除冷卻配管
根據(jù)高爐工藝操作規(guī)程，停爐后第四天將爐體冷卻系統(tǒng)停泵斷水，之后拆除 5~6段、6~7段、7~8段、8~9段冷卻壁的冷卻配管的 DN65金屬軟管；然后，為便于推頂舊的銅冷卻壁，將每塊冷卻壁的四進四出管頭切掉。如圖 1所示。
（2）焊接龍門架
每塊銅冷卻壁有四根 M36固定螺栓，在螺栓處焊接好提前預(yù)制的龍門架， （如頂時特別費力時，可制作 10 # 槽鋼焊接結(jié)構(gòu)龍門架。）每個門架安裝 1臺 10 t螺旋千斤頂（用鐵絲拴好），交替用力將該冷卻壁推掉落至爐內(nèi)。如圖 2所示。
（3）拆除 8~6段冷卻壁并倒運
對銅冷卻壁的拆除工作自上而下進行，先拆除第 8 段的 48 塊，之后爐內(nèi)進人掛鉤，利用爐頂▽43m 平臺設(shè)置的 1 臺 5 t卷揚與 16 t行車配合將拆下的舊冷卻壁吊出并移至▽43 m 平臺，碼齊后再用爐頂 50 t天車吊到地面倒走；然后再拆除和倒運第 7段的 48塊和第 6段的 48塊，直到全部倒出爐內(nèi)。
（4）爐喉環(huán)形梁及保護棚安裝
所有冷卻壁拆除并倒運完畢后開始搭設(shè)爐喉環(huán)形梁及保護棚。經(jīng)過現(xiàn)場多次調(diào)研論證，此次 2 #高爐中修有別于過去同行業(yè)的傳統(tǒng)做法，不再另外開設(shè)孔洞來固定安裝環(huán)形梁，而是以爐頭及爐喉現(xiàn)有設(shè)備安裝孔作為固定支撐和聯(lián)接點來安裝環(huán)形梁及爐喉保護棚。具體做法如下：
環(huán)形梁的四根懸掛主梁為 H300×300×10 mm型鋼，利用爐喉四個十字測溫法蘭孔為支撐，安裝時從外部經(jīng)法蘭孔穿入，與提前懸掛于溜槽的中心?530mm 鋼管聯(lián)接（提前進行過預(yù)組裝），找正并把緊螺栓后也將連接板滿焊；利用爐頭上徑向半徑一致的三個機械探尺導(dǎo)管孔穿一根 20 # 工字鋼與環(huán)形梁的縱梁連接作吊點；再利用溜槽更換孔法蘭兩側(cè)各安裝一根 20 # 工字鋼與環(huán)形梁的縱梁連接作吊點，再用 14 # 槽鋼將空檔處均勻鋪滿，焊接牢固；之后安裝環(huán)形梁，接頭打夾板焊接，與縱梁連接處除螺栓聯(lián)接外，再滿焊；在環(huán)形梁上安裝 2 臺5 t24 m 電動葫蘆；最后再用 4 mm 花紋板在其上滿鋪，形成保護棚，以防止?fàn)t頭及上升管內(nèi)墜物傷人。如圖 3所示。
（5）吊盤拼制及安裝
從風(fēng)口進人將料面盡量鏟平，將吊盤組裝材料從風(fēng)口倒進爐內(nèi)，在料面上拼裝吊盤，吊盤為中心管加輻射狀縱梁及槽鋼聯(lián)接的多邊形結(jié)構(gòu)，上鋪花紋板點焊，用環(huán)形梁上的 2臺電動葫蘆升降，到位后用均布于 4 個十字測溫法蘭孔的 8 根 Ø21 mm保護繩拴緊，掛點吊耳焊在 8根均分的主梁上；吊盤在 6~8段銅冷卻壁安裝完畢之后的工序中仍然承擔(dān)重要角色。在爐缸及風(fēng)口組合磚位置澆筑作業(yè)時，吊盤是非常好的作業(yè)平臺；在爐內(nèi)人工噴涂作業(yè)時，與環(huán)形葫蘆配合仍然是理想的升降作業(yè)平臺，為整個高爐中修工程按時完工創(chuàng)造了條件。
（6）銅冷卻壁進入爐內(nèi)棧橋搭設(shè)、開檢修工藝孔
利用風(fēng)口平臺及熱風(fēng)圍管上層Ø21m 平臺搭設(shè)制作棧橋，立支架于風(fēng)口平臺、在熱風(fēng)圍管上加斜撐、加走臺，鋪設(shè)槽鋼軌道，安裝倒運銅冷卻壁進入爐內(nèi)的臺車；同時在第 8段冷卻壁西側(cè)開設(shè)檢修工藝孔（邊框略大于一塊銅冷卻壁），作為新冷卻壁進入爐內(nèi)安裝的運輸通道；
（7）安裝 6~8段銅冷卻壁
將吊盤固定在第五段風(fēng)口帶冷卻壁上沿，首先安裝第 6段銅冷卻壁。用 32 t天車平吊起冷卻壁放置到進出臺車上，然后人工將小車緩緩?fù)迫霠t內(nèi)，降下上方的 5 t電動葫蘆鉤頭，通過繩扣吊住吊環(huán)徐徐吊起，之后退出小車，將該冷卻壁通過環(huán)形梁吊到待安裝位置，對準(zhǔn)管孔后，隨時調(diào)整 5 t電動葫蘆位置，人工將冷卻壁推著貼到爐皮上，爐外的作業(yè)人員在螺栓上放墊片、旋螺母，調(diào)縫后把緊螺栓，即完成該冷卻壁的安裝；依次完成第 6段銅冷卻壁的安裝。使用 2臺 5 t電動葫蘆將吊盤升起到第 6段冷卻壁的上沿，進行第 7段銅冷卻壁的安裝工作（如圖 4所示）。安裝第 8段冷卻壁時，由于處在爐身下部向內(nèi)傾斜，故往爐皮上貼近時需從爐外掛 2個 1 t倒鏈配合，冷卻壁安裝完畢后將深入爐內(nèi)的軌道及支架拆掉，檢修孔處冷卻壁隨該爐皮安裝。
第 6~8段銅冷卻壁安裝完畢后，恢復(fù)檢修工藝孔處爐皮，單面雙邊坡口，CO2 氣保焊焊接，并隨焊接做振動消除應(yīng)力處理；由于 2 # 高爐爐殼采用的是寶鋼產(chǎn) BB503專用鋼板，故選擇焊絲為焊接工藝性能較好的 H08Mn2SiA，并按工藝要求，焊前用烤槍預(yù)熱，焊后用保溫棉覆蓋緩冷。
（8）配管、通水聯(lián)合試壓
安裝進出水管膨脹節(jié)、螺栓帽并滿焊；安裝進出水管 DN65軟連接，對本體水系統(tǒng)檢查無誤后，通知泵站起泵，通水，聯(lián)合試壓，檢查滲漏情況并處理直到正常。
4 檢修總結(jié)
4.1 檢修中的創(chuàng)新點
（1）以爐頭及爐喉現(xiàn)有設(shè)備安裝孔，作為固定支撐和聯(lián)接點安裝環(huán)形吊裝梁及爐喉保護棚方式方法。
（2）在爐身下部開檢修孔，利用出鐵場布局和風(fēng)口平臺制作棧橋及臺車解決冷卻壁倒運進入爐內(nèi)的簡捷、高效、省力方式方法。
4.2 檢修中的不足
本次檢修中環(huán)形梁安裝的 2臺 5 t電動葫蘆，采用的手柄按鈕操作，在吊盤上操作電葫蘆時，因操作手柄電纜線過長，易與固定吊盤的鋼絲繩纏繞，存在安全隱患的同時影響冷卻壁安裝速度。針對此不足，可以將電葫蘆操作由手柄操作改為遙控器操作，可以大大提高可操作行和工作效率。
5 結(jié)束語
通過這次高爐中修之后，消除了銅冷卻壁損壞帶來的極大安全生產(chǎn)隱患，2 # 高爐恢復(fù)投產(chǎn)后很快達產(chǎn)，幾年來爐體冷卻設(shè)備運轉(zhuǎn)正常。經(jīng)過生產(chǎn)實踐證明，這次中修 3段銅冷卻壁的更換方案及方法是科學(xué)的、高效的、安全的。為高爐的正常安全生產(chǎn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻
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