热轧 1#加热炉压下梁技术改造

邓 超

( 攀枝花钢钒有限公司热轧板厂，四川 攀枝花 617062)

【摘 要】 从热轧 1#加热炉压下梁钢结构变形、炉顶耐火材料脱落和炉顶表面温度偏高的现状入手，分析造成现状的主要原因。根据原因分析，提出了更换部分钢结构、改进承重方式、改进安装位置与结构、耐火材料改进、绝热材料改进等五项具体措施。通过措施的落实降低了 1#加热炉炉顶表面温度，延长了炉顶钢结构的使用寿命，消除了 1#加热炉的设备隐患，提高了 1#加热炉的生产能力。

【关键词】 加热炉 压下梁 改造

1 前言

1#加热炉是大型步进梁式加热炉，炉体使用寿命 10 年以上。炉体高温段使用耐火材料为 FAB 可塑料，低温段采用低水泥浇注料。1#加热炉装料端压下梁由装料室水冷隔墙、装料室压下梁和热回收段压下梁三部分组成［1］。装料端压下梁是装料室与热回收段、预热段炉膛的重要过渡部位。该部位设计施工时采用低水泥浇注料浇注而成，由于此部位空间狭窄，且浇注料的上部不能铺设隔热材料，以及炉顶钢结构之间空间狭小，通风效果较差，从而导致该部位炉顶上表面温度偏高，通常达 220 ～260℃ 。长期性高温容易使炉顶钢结构变形，钢结构变形后将拉裂炉顶锚固砖和耐火材料，造成耐火材料脱落，从而严重威胁 1#加热炉的安全运行，一旦发生设备事故将直接影响生产。因此，对 1#加热炉压下梁进行改造具有重要意义。

2 现状及原因分析

2． 1 主要现状

( 1) 炉顶钢结构变形。热回收段压下梁和装料室压下梁的竖墙与竖烟道炉顶横梁的连接螺栓松动并被拉长，竖烟道炉顶的横梁与竖墙之间有 10 ～20mm 的缝隙( 见图 1) ，竖墙钢结构与侧墙立柱之间已产生 15 ～20 mm 的缝隙( 见图 2) ，说明该部位的钢结构已经产生变形。

( 2) 耐火材料脱落。2010 年 2 月 5 日出现 1 次装料室压下梁东侧边部与竖墙结合处耐火材料脱落串火的停炉事故，抢修时只对该部位做了简单处理，处理前后的情况对比见图 3。处理后的耐火材料随时都有再次脱落的危险。2010 年 2 月 9 日发现装料室压下梁西侧局部耐火材料发红，表面温度达到460℃ 。说明该部位耐火材料存在缺陷，导致炉气外串而使耐火材料局部发红。为使烟气从烟道排出，装料室炉顶采用水冷隔墙的形式，水冷隔墙的耐火材料多处发生脱落，造成水冷管裸露( 见图 4) 。裸露的水冷管已经渗水，修补水管时发现原设计管道厚度为 10 mm，由于长期结垢氧化，管壁厚度只有 3～ 5 mm，而且管道内水垢沉积较多，使管道水流变小，容易发生汽堵和管道爆裂的漏水事故。

( 3) 炉顶表面温度偏高。热回收段压下梁与装料端压下梁的竖墙钢结构与炉顶大梁结合部位处的金属结构件及耐火材料表面温度偏高。2010 年 2月 9 日，西侧装料室压下梁拐弯部位见红，测量该部位耐火材料温度为 430 ～460℃，增设两台轴流风机冷却表面后，温度降至 220 ～ 260℃，但没有从根本上解决问题，存在安全隐患。对比 2#炉相同部位的表温度，1#炉平均要高 55℃。压下梁周围钢结构长期处在高温状态下，容易产生变形。监测记录压下梁钢结构及耐火材料表面温度及与 2#炉对比，见表1。

2． 2 主要原因分析

2． 2． 1 钢结构变形的主要原因

( 1) 从结构图 5 中可以看出，竖墙钢结构和水平段上的大梁 2、大梁 3 之间采用连接底板固定，竖墙钢结构采用螺栓连接悬挂在炉顶横梁上，两侧底部无支撑座子，竖墙钢结构和其表面的耐火浇注料的重量全部依靠顶部螺栓和连接底板承受，长时间运行后重量下沉和受炉顶温度的影响，竖墙钢结构就产生变形从而牵连相应连接螺栓的变形损坏。

( 2) 从结构图 5 可以看出，大梁 2、大梁 3 与竖墙钢结构间距小( 约 100 mm) ，用连接板与竖墙底面全部密封连接，压下梁水平段与竖墙连接部位空间狭小，形成一个相对密闭的空间，该部位热量不能有效散出，该处长期在高温下运行，钢结构件在高温作用下极易产生变形。

2． 2． 2 耐火材料脱落的主要原因

( 1) 从图 5 可以看出，压下梁水平段与竖墙结合部位空间狭小，散热不好，该部位施工难度大，选用低水泥浇注料为耐火层，施工时浇注料不能很好流动和振动到有效部位，导致该部位耐火材料存在缺陷［2］。

( 2) 按照设计图纸要求每隔 300 mm 的距离应该有一块锚固砖［3］，但在竖墙、压下梁与竖烟道结合部位有约 1000 mm 长的一段没有锚固砖( 见图6a) ，造成耐火材料与炉体钢结构之间出现 50 ～ 80mm 的缝隙( 见图 6b) ，从而导致耐火材料在长期高温下变形后发生局部崩落。

( 3) 装料室水冷隔墙与步进梁水平面间距太小( 设计值为 450 mm) 见图 5。生产过程中步进梁上升高度为 200 mm，因连铸生产的板坯不能完全达到100% 的平直，部分板坯下线装炉时弯曲度较大，若装炉稍有不慎，弯曲的板坯在炉内运行就极易刮到装料室水冷隔墙。一旦遇到此情况，装料室水冷隔墙就会发生耐火材料脱落，进而牵连炉顶和压下梁的耐火材料受损。同时水冷隔墙的水冷管长期在高温密闭的环境下工作，水管容易因氧化锈蚀而变薄，水管结垢容易发生汽堵。从而造成水冷管漏水，水冷管一旦漏水，其外部的耐火材料就容易崩塌。

2． 2． 3 炉顶表面温度偏高的主要原因

水平钢结构大梁 2、大梁 3 的安装位置不合理造成炉顶表面温度偏高。从结构图 5 和实物图 7、8可以看出，大梁 2、大梁 3 与竖墙钢结构间距小( 约100 mm) ，用连接板与竖墙底面全部密封连接，压下梁水平段与竖墙连接部位空间狭小，该部位热量不能有效散出，该处长期在高温下运行，钢结构件在高温作用下产生变形，影响炉顶使用。

3  1#加热炉压下梁改造技术措施

根据对 1#加热炉压下梁的现状和原因分析，并参照 2#炉压下梁改造的技术资料和现场实施经验，制定对 1#加热炉压下梁实施改造的技术措施，见设计改造示意图 9 及图 10。

3． 1 更换部分钢结构

根据1#炉压下梁钢结构的现状和拆除耐火材料后钢结构可能出现的变形情况，需要更换热回收段和装料室的竖墙钢结构、大梁 2、大梁 3 以及取消水冷吊挂梁，如图 9、图 10。

3． 2 改进承重方式

为改变压下梁竖墙钢结构的受力支撑，制作支座，将支座焊接在炉墙两侧钢结构立柱上见图 11，竖墙钢结构平放在支座上，顶部用螺栓连接在炉顶横向工字钢大梁上，使其竖墙钢结构受力得到合理改善。同时将连接底板的厚度由 25 mm 改为 40mm，以增加其承受力。

3． 3 改进安装位置与结构

( 1) 将热回收段水平钢结构大梁 2( 图 9 所示)水平左移 505 mm，使其与竖墙钢结构脱开，相距505 mm。一是改善该部位的通风散热，二是该区域炉顶可有效铺上绝热材料，三是有利于施工，四是便于日常检查维护。

( 2) 取消装料室炉顶水冷隔墙的两根大梁，新大梁安装在右侧大梁原位左移 450 mm 的位置，以支撑两边的挂炉顶锚固砖的小梁，烟道处竖墙钢结构全部更换，钢结构上部与 700 mm 大梁焊接，下部钢板由 25 mm 加大到 40 mm，与下部槽钢焊接。在侧墙钢结构上设两个支架，用于支撑整个竖墙钢结构框架，见图 10。

( 3) 取消原有水冷隔墙，用长锚固砖 M － X 将隔墙处炉顶局部压下，同时将压下处炉顶标高提高50 mm( 见图 10) ，以满足不规则板坯入炉要求。

( 4) 在转角无锚固砖区域增设锚固砖，使新的耐火材料牢固可靠。对于新旧接缝的处理采用咬合的方式，以免形成大的施工缝或膨胀缝。

3． 4 耐火材料改进

在压下梁改造时，炉顶改用 FAB 可塑料，在现场捣打而成，有效解决了浇注料施工中的难度，施工难度小，质量可靠，减少施工、脱模和养护时间，如果施工质量得到了保证，炉顶使用寿命将大大延长。

3． 5 绝热材料改进

将原来隔热层的 114 mm 厚的硅钙板改为 100mm 厚的含锆陶瓷纤维板，以增加隔热效果1。

4  1#加热炉压下梁改造效果

4． 1 改造后实体效果图

1#加热炉于 2010 年 7 月停炉，对压下梁进行了技术改造，改造后的实体效果见图 12、13。

4． 2 改造后温度对比

压下梁部位改造投运后整体气密性好，散热效果得到有效改善，装料室压下梁表面温度监测见表2，使该部位钢结构件的工作环境得到大大改善，装料室压下梁耐火材料表面温度也平均降低了110℃ 。

综上所述，通过技术改造有效解决了钢结构件因温度高产生变形导致炉顶耐材开裂脱落，有效延长了加热炉的使用寿命，显著降低了运行成本。

5 结语

( 1) 1#加热炉于 2010 年 7 月停炉，对压下梁进行了技术改造。压下梁部位改造投运后整体气密性好，散热效果得到有效改善，表面温度比原来降低了约 110℃，使该部位钢结构件的工作环境得到了大大改善，有效解决了钢结构件因温度高产生变形而导致炉顶耐材开裂脱落，有效延长了该加热炉的使用寿命，显著降低了运行成本。

( 2) 1#加热炉热回收段压下梁改造前，由于加热段、预热段限量，加热产量约 230 t/h，改造后达到265 t / h 以上，加热炉提高 35 t / h，以及减少加热炉检修时间。

( 3) 及时消除了 1#加热炉重大生产隐患，避免了缺陷扩大; 恢复了加热段、预热段的强化加热功能，余热得到利用，煤气单耗大幅降低。

参考文献

1． 重庆赛迪工业炉有限公司． 攀钢 1450mm 热轧技术改造新 2 号炉技术附件［Z］． 重庆钢铁设计研究总院．

2． 中国工程建设标准化协会工业炉砌筑专业委员会． 筑炉工程手册［M］． 冶金工业出版社．

3． 王秉铨． 工业炉设计手册［M］． 北京: 机械工业出版社，1996．