晉 杰
(馬鋼修建工程公司 安徽馬鞍山 243021)
摘 要:由于長期受到高溫的烘烤和帶有粉塵的高速氣流的沖刷, 馬鋼 1 #2500m3 高爐的爐喉鋼磚在大修前出現(xiàn)了嚴(yán)重的磨損和變形, 已嚴(yán)重制約了高爐的生產(chǎn), 鋼磚修復(fù)時(shí), 如何保證內(nèi)表面的安裝精度和強(qiáng)度是最為關(guān)鍵的因素。
關(guān)鍵詞:高爐；爐喉鋼磚；修復(fù)；安裝精度
馬鋼 1#2500m3 高爐自 1994 年投產(chǎn)至今已 10余年, 爐殼的爐喉部分內(nèi)徑為 9880 mm 。爐喉鋼磚長期處于惡劣的環(huán)境中, 其內(nèi)表面磨損嚴(yán)重 ,不規(guī)則的磨損會影響爐料在爐頂?shù)姆植? 造成落料分布不均 ,進(jìn)一步影響爐內(nèi)氣流的走向和循環(huán) , 對高爐生產(chǎn)周期和產(chǎn)量造成不利的影響 。
此次高爐爐喉鋼磚修復(fù)較以往有較大區(qū)別 。鋼磚磨損嚴(yán)重, 但鑒于現(xiàn)場實(shí)際情況,無法更換,只能在原有鋼磚基礎(chǔ)上進(jìn)行處理。 爐喉鋼磚共 72塊,每塊高 2 .3 m , 要保證所有鋼磚內(nèi)表面至高爐中心的距離偏差在 ±10mm 以內(nèi), 這就對安裝過程 中可能出現(xiàn)的各種影響安裝質(zhì)量的因素提出了較高的要求 。
修復(fù)不同于安裝 ,安裝時(shí)只要保證鋼磚組裝后的位置精度 ,而修復(fù)既要保證安裝后的位置精度 , 也要考慮每一塊鋼磚在修復(fù)后內(nèi)表面的平面度和修復(fù)焊接時(shí)的焊接變形。
1 鋼磚修復(fù)的難點(diǎn)分析
1.1 鋼磚內(nèi)表面磨損嚴(yán)重
爐喉鋼磚工作面磨損嚴(yán)重 , 磨損面形狀不規(guī)則,呈波浪形起伏狀 。如果采用直接將鋼板貼于磨損面上 ,則其接觸面間存在大量縫隙, 無法完成剛性固定 ;如果對磨損面進(jìn)行研磨平整, 其研磨工作量太大,并且會降低鋼磚的強(qiáng)度。可考慮對鋼磚采用加強(qiáng)筋支撐, 以削弱磨損面的起伏對補(bǔ)充材料連接的影響 。
1.2 鋼磚安裝精度難保證
鋼磚長度較大 , 修復(fù)后的垂直度偏差難保證 。 如果采用整塊鋼板作為每塊鋼磚的修復(fù)材料,那么焊縫位置只能在鋼板的四周 ,焊縫強(qiáng)度不足, 并且鋼板與加強(qiáng)筋的接觸面不在垂直方向時(shí),稍微有一點(diǎn)角度偏差就會影響修復(fù)后的鋼磚內(nèi)表面垂直度 ,也會使得相鄰兩塊鋼磚間錯(cuò)縫嚴(yán)重,影響鋼磚間的焊接 。在一塊鋼磚上采用多塊鋼板拼接,可大大降低加強(qiáng)筋不平度對鋼板垂直度的影響 ,并且能使鋼板與加強(qiáng)筋之間充分接觸,提高鋼磚的強(qiáng)度 ,另外 , 將鋼板分成多塊焊接 , 便于搬運(yùn) ,無需借助吊裝工具進(jìn)行安裝, 提高工作效率。
1.3 修復(fù)用材料難以選擇
鋼磚在爐內(nèi)工作時(shí)易磨損,修復(fù)用的材料應(yīng)具備較強(qiáng)的耐磨性。鋼磚母材為 45# 鋼, 修復(fù)后的鋼板與原鋼磚間存在間隙 ,鋼磚厚度也有所減小。如果與母材采用同種材質(zhì) ,可能會在高爐投入使用后很快就會出現(xiàn)變形 、磨損 、脫落等現(xiàn)象 ,如果與母材材質(zhì)不同 ,就會增加焊接難度 ,焊接強(qiáng)度難以保證 。
因此可考慮采用母材加耐磨合金的復(fù)合材料作為 修復(fù)用的鋼板 。
1.4 焊接變形難以控制
修復(fù)用的板材在安裝中的焊接變形難以控制 。 焊接變形會對安裝精度產(chǎn)生較大影響 ,并且焊接應(yīng)力的產(chǎn)生會加速鋼磚的開裂 、變形 。針對焊接變形 的影響,采用自上而下的焊接工藝 ,可有效地釋放每塊鋼磚上的焊接應(yīng)力 。焊接作業(yè)在高爐內(nèi)操作 , 沒用什么風(fēng), 可采用氣體保護(hù)焊, 加快焊接速度, 縮小熱影響區(qū), 減少焊接變形。
2 鋼磚修復(fù)具體措施
大修前經(jīng)過對馬鋼1#2500m3 高爐爐喉鋼磚測量, 上 半部 分工 作面 厚度 大 于 90mm, 原厚為100mm,因此不進(jìn)行修復(fù) , 只對磨損較嚴(yán)重的下半部分修復(fù) 。爐喉鋼磚在爐內(nèi)安裝位置如圖 1 所示。
通過對鋼磚修復(fù)的難點(diǎn)分析后 ,我們采取如下措施對鋼磚修復(fù)。修復(fù)方式為在磨損較重的下半部分工作面貼焊加強(qiáng)筋, 然后在加強(qiáng)筋上貼焊耐磨鋼板 ,以保證鋼磚原有工作面 ,具體步驟如下 :
(1)以鋼磚上半部分工作面為基準(zhǔn), 量取下半部分磨損厚度。
(2)在下半部分貼焊“ 井”字結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋 , 加強(qiáng)筋采用 40mm 厚的 16Mn 鋼板 ,橫向與縱向加強(qiáng)筋連接處焊縫位置要錯(cuò)開 100mm 以上, 不得在加強(qiáng)筋交叉處設(shè)置縱向焊縫, 以減少焊接應(yīng)力集中 。貼焊方式如圖2 。
(3)在加強(qiáng)筋外貼焊 6 +6(6mm 厚母材上堆焊6mm 厚耐磨層)的 UP -PLATE 復(fù)合耐磨鋼板, 每塊規(guī)格為 200 ×300mm, 焊縫打上“V”型坡口, 增加焊縫強(qiáng)度。耐磨鋼板與加強(qiáng)筋的連接如圖3 所示。
(4)清除焊縫周邊的熔渣、藥皮 ,磨平焊縫 。
(5)對表面已經(jīng)磨通的鋼磚 ,要求先挖補(bǔ)平整后再按上述步驟實(shí)施,以保證鋼磚內(nèi)部不會被氣流沖刷到以及帖焊的加強(qiáng)筋有足夠的焊縫長度。
加強(qiáng)筋高度的確定 ,以鋼磚上半部分工作面為基準(zhǔn) ,加強(qiáng)筋外帖焊的復(fù)合耐磨鋼板表面與其相平, 要求每塊鋼磚必須掛鉛垂線檢查。
貼焊的耐磨復(fù)合板表面要平整、光滑, 所有焊縫必須滿焊 , 耐磨層材質(zhì)耐磨損度可達(dá)到母材的14 倍左右 ,且內(nèi)外可達(dá)到等強(qiáng) 。
3 效果檢查
在前兩塊爐喉鋼磚修復(fù)以后 ,我們及時(shí)對其安裝質(zhì)量進(jìn)行了檢查 , 測得其垂直縫間隙偏差為 -2mm ;鋼磚內(nèi)圓表面至高爐中心的距離偏差為+6 、-2mm,達(dá)到設(shè)計(jì)安裝要求。通過檢查后 , 按此方法修復(fù)所有爐喉鋼磚。
所有鋼磚按此方法完成安裝后,驗(yàn)收數(shù)據(jù)根據(jù)《煉鐵機(jī)械設(shè)備工程安裝驗(yàn)收規(guī)范》GB50372 -2006中表 6 .7 .5 要求記錄如下:
4 總結(jié)
通過對馬鋼1#2500m3 高爐大修工程爐喉鋼磚的修復(fù)實(shí)踐表明 ,采用這種方法處理鋼磚的修復(fù)是成功的。在其它類似工程中也可以借鑒這種方法。但這種方法也遺留下了一些問題, 如:鋼磚工作面的內(nèi)部在修復(fù)后存在了空隙, 每根加強(qiáng)筋的高度都不盡相同 ,其高度的選擇工作量較大。
參 考 文 獻(xiàn)
[ 1] 曹忠.南鋼 4 號高爐爐喉鋼磚改造實(shí)踐[ J] .煉鐵, 2001.1
[ 2] 蔡希林.AutoCAD 2004 中文版實(shí)用教程[ M] .北京:清華大學(xué)出版社, 2004
[ 3] 中國冶金建設(shè)協(xié)會.GB50372-2006 .煉鐵機(jī)械設(shè)備工程安裝驗(yàn)收規(guī)范[ S] .北京:中國計(jì)劃出版社, 2007