孫賽陽 杜尚斌 胡大偉 章榮會
(北京聯合榮大企業集團)
摘要:高爐檢修過程,涉及工期推進、安全保障、質量保障等工作。高爐總包技術的推廣,保障各檢修工序有序推進,提高了檢修過程作業效率;而煉鐵耐材新技術的應用,保證了高爐檢修質量。
關鍵詞:高爐總包;爐缸澆注;內襯噴注;預掛渣皮
1 高爐總包技術
傳統檢修承包方式,是將各項工序交由不同廠家分別承包,由鐵廠負責組織協調,相互配合完成作業;高爐本體檢修總包,施工期間,由承包公司自主組織,按既定工期要求推進施工作業,鐵廠只配合協調、監督施工、安全檢查等事項。這種“交鑰匙”工程,近幾年普遍應用于高爐檢修。
高爐檢修施工流程大致為:停爐放殘鐵→開殘鐵口大門(或無)→清理爐料→清理爐缸→搭設安全棚→更換冷卻壁→殘鐵口冷卻壁安裝→修復殘鐵口碳磚→爐缸整體澆注(包括熱電偶安裝)→風口帶澆注→內襯噴注→高爐烘烤→冷卻壁壁后灌漿→爐缸冷卻壁壓漿→開爐投產,這其中關鍵技術為放殘鐵、清理細節、爐缸澆注、內襯噴注以及冷卻壁預制澆注等。歸納高爐總包技術主要優勢為:
(1)將幾項關鍵技術充分應用,使得高爐檢修質量大大提高,更有保障;
(2)便于施工過程管理,鐵廠與承包方責任劃分明確,簡化步驟,便于考核;
(3)大大提高高爐檢修效率,對不同大小高爐總包,總工期控制在25-30天;
(4)總體來說,降低高爐本體檢修成本,尤其是時間成本;
(5)大幅度提高高爐生產經濟效益:以1080m³高爐中修為例,日產4000t計,噸鐵利潤300元計,工期縮減按20天計,則總包檢修增效可達2400萬。
2 爐缸整體澆注技術
高爐爐缸整體澆注技術,經過近幾年的實踐驗證,已成為很成熟的爐缸檢修技術。總結爐缸整體澆注過程關鍵點把控以及有點,分別如下:
(1)爐缸澆注料,為溶膠結合材料,由剛玉與碳化硅按合適的比例組成,是傳統剛玉莫來石質組合磚的改革。圖1為澆注料抗渣鐵侵蝕試驗結果,渣鐵混合物在材料里面浸泡7天后,分析橫縱剖面,觀察試塊被浸潤情況。多組試驗表面,材料具備優異的抗渣鐵侵蝕性能。另外,該材料具備較好的導熱性,導熱系數5W/K·m左右,在風口回旋區2000℃條件下,可以形成一定厚度的渣鐵粘滯層,保護內襯運行。高爐實際運行過程,通過熱流通量對比,可驗證該材料使用效果。
圖1 澆注料抗侵蝕試驗
(2)能最大程度的保留殘余合格碳磚:經過大量高爐爐缸保護性清理結果表明,運行8年左右的高爐,大塊砌筑碳磚利用率可達70%左右;而小塊砌筑碳磚利用率達50%左右;針對局部區域嚴重侵蝕碳磚可采用高導熱澆注料進行針對性修復,因此與拆除碳磚重新砌筑相比,維修工期短,綜合造價低,如圖2所示。
圖2 高爐爐缸保護性清理效果
(3)澆注襯與砌筑相比具有:整體性好,能與炭磚界面緊密有效貼合。因此不存在傳統陶瓷杯與炭磚間的間隙搗打料,避免了因氣隙而造成“間隙熱阻”的問題,使爐缸整體傳熱效率得以提高,1150℃凝鐵等溫線推移至澆注陶瓷杯的內部,炭磚得到有效隔離和保護。通過爐缸的澆注維修,不僅從根本上保障爐缸安全、長壽運行,而且減少了爐缸熱損,整體澆注效果如圖3所示。
圖3 爐缸及風口帶澆注效果
(4)爐缸澆注過程,另一個關鍵點是澆注體膨脹的匹配和膨脹空間的預設。陶瓷墊澆注過程,周全設置設置膨脹縫;風口帶澆注過程,中套熱面包裹纖維,預留膨脹空間和風套檢修空間;材料本身高溫下形成的塑形相,可有效吸收澆注體膨脹。
3 內襯濕法噴注技術
采用濕法噴注方式恢復操作爐型,簡單快捷。上部爐襯,采用水泥結合高強高耐磨材料,優異的抗CO侵蝕性能,以及抗急冷急熱性能;下部噴注材料以溶膠作為結合劑,不存在結合劑界面遷移,在受熱時水分可有序排除,從而具有極佳的快烘防爆性能,高溫熱態性能優異,較更適合爐身中部以下內襯噴注。
設備改進方面,圖4為國內某5860m³高爐噴注情況,采用大型可伸縮機械手噴注,由于配重的靈活變動,槍身穩定不搖擺;反彈量極小,人員可以站在高爐底部遙控機械手;該設備噴注速度可達25t/h,高效且環保。
圖4 國內某5860m³高爐機械噴注情況
4 冷卻壁預掛渣皮技術
新換冷卻壁預掛渣皮技術,即新換冷卻壁安裝之前,澆注一層高強、高導熱材料,徹底解決了傳統鑲磚斷裂及渣皮反復脫落的問題,如圖5所示。
圖5 預掛渣皮材料澆注效果
金屬陶瓷預掛渣皮技術,材料采用高鋼纖維作為骨料,不定形耐材作為漿體填充,因此材料具備類金屬特點,高導熱、高韌性。目前已經在國內大中小高爐上普遍應用,且使用效果較理想。隨著該澆注材料成熟應用,可引發我們對冷卻壁結構思路的轉變。傳統冷卻壁結構為燕尾槽式,主要為鑲磚設置,而不定形澆注材料則不需燕尾槽結構,只需簡單錨固即可將材料與冷卻壁澆注貼合。如圖7所示,取消冷卻壁燕尾槽,板面厚度和面積不變,設置螺栓孔,從背部安裝螺栓作為澆注料錨固件。該設計將減薄冷卻壁厚度約30%,減少材料用量25%,大大降低冷卻壁制作難度,成本預計降低30%以上。因此,高導熱高強度的預掛渣皮材料,改變了高爐內襯冷卻系統設計,大大降低了高爐設計成本。
圖6 冷卻壁結構轉變
5 結束語
本文簡單介紹高爐檢修過程新技術的應用,這幾種技術近幾年應用較為廣泛,且拓展至新建高爐過程,總結各關鍵技術優勢,如下幾點:
(1)高爐總包檢修,全部施工過程交由一家承包單位,可降低施工過程安全風險、提高施工效率、大大降低施成本;
(2)爐缸整體澆注技術,材料更進一步改進,具有更好的抗侵蝕能力、熱傳導能力,簡單快捷又高質量修復爐缸,助于高爐長壽;
(3)內襯濕法噴注技術,快速修復高爐內襯,極小的材料反彈,接近于澆注內襯的效果,使得新內襯使用更有保障;
(4)冷卻壁預掛渣皮技術,徹底解決了傳統鑲磚斷裂問題,且確保高爐更有效掛渣,提高爐腹爐腰內襯使用壽命。