点击下载——宣钢4#高炉中修新技术的应用实践.doc

宣钢4#高炉中修新技术的应用实践

全立新，高俊龙，赵海斌

(河北钢铁集团宣钢公司 炼铁厂)

摘 要：宣钢4#高炉2005年10月投产，容积为1800m³，在生产过程中设备8段、9段冷板先后有多根水管漏水，在生产过程中采取封堵、短接和外喷水等措施予以养护，这部分冷却壁处于无冷或者弱冷状态，给高炉生产和周围设备带来严重的隐患；2011年9月受市场影响，全国高炉限产，4#高炉借机进行中修，更换4段、8、9段全部冷板，同时在设备和操作系统对4#高炉系统运行中的存在的问题进行了优化研究和改造。2012年4月6日4#高炉开炉生产，运行中对于新技术、设备、工艺操作进行有效的摸索优化，使4#高炉始终处于高产低耗的运行状态。

关 键 词：冷却壁；开口机；中修改造

1 改造的背景

一是满足高炉高强度冶炼要求的需要。宣钢4#高炉2005年投产至今，设备高强度使用，冷板烧损严重，炉体多处跑煤气和处于无冷状态，仅靠炉皮外喷水维护，给高炉设备稳定运行带来严重的隐患，实施中修更换冷却壁是降低设备故障率、满足高炉高强度冶炼的要求的需要。

二是降低设备故障率的需要，4#高炉中修后，作为宣钢炼铁生产的主力军，设备稳定运行是炼铁高炉稳产、高产的关键，利用中修和平时检修，改进不适应生产的设备，提高设备稳定率，更好的服务炼铁生产。

三是炼铁低成本战略的需要。4#高炉投产后炉前进风装置、喷煤等设备暴露出一些问题，严重影响备品备件消耗，造成生产和设备浪费，降低备品备件消耗，满足生产的需求是炼铁厂低成本战略的需要。

四是适应宣钢出铁模式，适应低成本战略的需要。宣钢炼铁执行低成本战略，势必对高炉冶炼提出更高的要求，出铁模式注定与其他单位的不同，固步于其他单位的炉前设备形式，势必造成不能适应宣钢的需要，开口机右路分配器改造满足了宣钢的出铁模式和低成本战略的需要。

综合以上四种情况，为公司的降本增效，稳定高炉的生产，对4#高炉进行中修改造和后续改造，以更好的满足高炉的要求。

2 主要技术方案和实施过程

2.1 技术方案

2.1.1 #号高炉炉体采用常压全冷却方式，共设14段冷却壁。其中可分为光面和镶砖冷却壁，在使用材质上分为球墨铸铁和铜冷却壁．第1至第4段为光面铸铁冷却壁，第5至第7段为铜冷却壁，第8至第13段为镶砖铸铁冷却壁，第14段为浇注铸铁冷却壁，共计477块冷却壁。

镶砖冷却壁采用的是第四代镶砖冷却壁，即冷却壁全部与耐砖衬结合在一起。镶砖材质分为碳化硅砖(8-11段)和浸鳞黏土砖(12和13段)。在炉腹(5段)、炉腰(6段)、炉身下部(7段)安装了三段铜冷却壁，共计114块。此次更换的为烧损的4段光面铸铁冷却壁、8段、9段镶砖铸铁冷却壁。

2.1.2 在制作和安装过程中，炼铁厂按照按照《冷却壁制作质量检验大纲》、《技术协议》、《制作工艺方案》。《冷却壁安装质量检验大纲》并对文件中提出了补充修正。具体内容如下：

水压试验4段试验时间为30分钟，压力1.8MPa、其它段20分钟，压力1.8MPa。

模板套孔检查逐块进行检查。

铸铁化学成分和力学性由技术中心按25%比例抽查检验。

耐热铸铁冷却壁采取单铸试块，其他采取附铸。

另外增加三块冷板进行破坏性试验，由机械厂剖切加工。

冷却壁按图要求进行热处理，其他带不做热处理。

2.1.3 在安装8段、9段镶砖铸铁冷却壁过程中，考虑到其他镶砖冷却壁砖衬磨损情况，决定对新更换的镶砖冷却壁进行碳化硅砖砖衬削薄处理，相当于高炉直径扩大100mm，便于这部分冷却壁与其他未更换冷却壁厚度相同。

2.1.4 重新砌筑炉内风口组合砖、炉体水系统更新、炉内冷却壁喷涂、炉体重新灌浆，对高炉炉体漏煤气点进行全面检查处理补焊。通过对高炉损坏冷却壁及侵蚀风口组合砖的更换及重新砌筑，提高高炉本体炉内的状况，消除安全隐患，确保高炉开炉后处于最佳状态，便于后续高炉强化冶炼。

2.1.5 在4#高炉投产前，2012年3月26日高炉试压时发现，发现七段18#铜冷却壁严重外漏水，更换新冷却壁不现实，但是漏水问题不解决冷却壁没有冷却而外流水严重，炉子不能正常生产。高炉延期开炉的经济损失无法估量。

2.1.5.1 为确保正常生产改造势在必行。考虑到冷却壁漏水时间在高炉未投产的阶段，其内层耐火砖衬应较为完好，冷却壁漏的可能性较小。漏水部位很可能在冷却壁进出水管与炉皮焊接处之间或冷却壁内铸管道上、下部90。弯管处，因应力剪切等原因而渗漏。漏水后高压水沿冷却壁与炉皮间的填料缝隙可能渗入炉内。

2.1.5.2 根据检测确认，断管处于冷却壁根部，根据以往的经验对漏水冷却壁进行处理，只简单地将断开的两端进行了封堵。或者通低压工业水进行养护，由于本次尚未开炉，所以尝试一种新的修补技术—外敷式冷却壁引流和焊接技术。

在漏水段气割开炉皮，去掉中间200mm厚保温层，露出冷却壁将断管切除，在原冷却管断裂处修整套内扣，重新铸造一根φ89铜管套外扣，与原冷却管组装引出炉皮。然后补焊炉皮灌浆。

2.1.5.3 在开炉前成功解决冷却壁水管漏水后，2012年6月和10月又分别在4炉7段12#、5段17#应用此方法对水管漏水进行焊接接管处理，满足了冷却壁水管剪切外漏的需要。

2.1.6 4#高炉在中修过程中，对高炉东西场铁口进行了改造处理，解决长期跑煤气现象，4#高炉设两个出铁口，铁口框的材料为ZG230-450，炉壳的材料为Q345，铁口框与炉壳采取角焊接形式，投产后铁口框上部出现开裂，主要是铁口框与炉壳上部连接面开裂，利用休风机会采取打坡口补焊，并在焊口上贴30mm钢板，根据铁口框开裂的情况和图纸分析，由于施工或者制造缺陷造成的铁口框与炉壳的内部焊接组织失效造成开裂，由于热应力等的综合作用造成外部焊口开裂；4^#高炉铁口区域炉壳厚度为80mm，材料为Q345钢板，铁口框材料为ZG230-450，与炉壳焊接处厚度为60mm，采取内部坡口堆焊和外部角焊接，针对ZG230－450和Q345钢板的自身的一些特性以及铁口附近的特殊环境因素，制定合适的焊接工艺：焊接完毕后用手工电弧焊在外部加包泥箱并灌浆。外部包泥箱可以起到膨胀器和加固焊的作用，加强铁口开裂部位焊口强度和起到膨胀作用，保证焊口周围和焊口均匀膨胀，解决了跑煤气现象。

2.1.7 4#高炉炉前开口机在油路分配器和钻杆材质上都有改造和提升的空间，对设备稳定运行和降低备件费用有很好的价值。

2.1.7.1 原高炉使用钻杆材质为35CrMo，每根平均费用为432元，按4#高炉月消耗400根钻杆计算，高炉钻杆月耗太高，要降低成本必须对高炉钻杆进行改造。在保证高炉工作要求前题下将钻杆材质由35CrMo改为20#钢。2012年9月份-至今在使用。降低材质情况下，保证钻杆使用强度，满足高炉正常开口使用。改为20#钢，每根平均费用为265元，月费用为1600*265=424000元，每年四座高炉钻杆节费用约为12*(691200-424000)=3206400元。

2.1.7.2 4号高炉炉前开铁口机使用两套外旋式油路分配器，实现了开口机主臂与小车供油管路的同步旋转功能。结构较为合理简洁，但在实际使用过程中发现一些问题，严重影响设备的正常运转，给高炉生产造成多次影响。因此也成为开口机的故障频发点。因此，通过对原分配器进行改造，达到提高设备完好率，降低维护强度的效果。

2.1.7.3 开口机油路系统控制器，主要由带轴底板、活动支撑套和上旋板组成，其主要思路是采用软硬管连接的方式，并将硬管部分集中成为一个组件，组件前端固定于回转大臂前端，组件后端与回转大臂采用旋转托盘连接，根据旋转范围的大小选用不同长度的软管与系统进行连接，实现开口机主臂与小车供油管路的同步旋转功能。

2.1.7.2 根据高炉实际情况，采用开口机油路系统控制器对此油路分配器进行替换改造，形成新的油路控制器。由于该开口机采用倾斜式主轴所以大臂也成倾斜旋转，自然造成旋转面呈现凹凸起伏即使得置于大臂上的供油管路发生错动，这也是原分配器经常性接头漏油的原因之一。在设计油路控制器时考虑到这个问题，即处于底板和上旋板之间的支撑套有一定窜动余量。在安装时，一定要确定好油路控制器的安装位置，即要求保证托盘的旋转中心与开口机主轴的旋转中心重合。在实际操作中我们把风管等辅助管路也集成到该组件当中，使得开口机管路部分整体化，更显简洁。最后对管路部分进行防高温遮挡，试车一次成功。宣钢炼铁厂四号高炉采用双场出铁模式，两部开口机，共用四套油路分配器，每套分配器价值两万余元，以每套每年更换二次计算，每年费用为18万元，现一次性投入不足6000元即可解决问题，大大提高了设备的可靠性，降低了工人的劳动强度，减少事故对生产的影响。

2.1.8 4#高炉喷煤系统自06年投产以来，在实际生产中出现很多故障影响高炉生产，利用中修的机会进行设备系统改造，主要有：

2.1.8.1 改造1#、2#喷吹罐底流化床，使用硫化效率更高的底流式设备，使罐内的煤粉充分流化；

2.1.8.2 在1#、2#喷吹罐底部弯管安装吹扫装置各2套，并在喷吹操作微机程序中，实现了新增加的调节阀自动控制、气动球阀与原有的下煤阀进行连锁的操作程序，避免了因堵下部弯管造成的断煤事故；

2.1.8.3 2006年4#高炉喷煤系统投产时，采用了选矿工艺生产使用的棒条筛。筛篦上的棒条经常脱落，此类型振动筛密封性差，且振动幅度大，造成叶轮给料机和上、下软连接经常损坏，导致修理、维护费用高。2012年2月进行改造。将两台棒条式振动筛改为筛网式全金属结构振动筛；振动筛上下部软连接由0.6MPa升级为1.6MPa；将振动筛筛网加大、去掉尾部杂物箱、有效调整振动筛下锥体收粉角度(由45°改为60°)。

2.1.8.4 对煤粉收集器变形磨损的隔板进行改造。支撑由原来的直管单连接改造为“#”字形三层连接，且在接口与接头部位加装套管的强度连接，所有的隔板由点焊改为满焊。提高了煤粉收集器的整体强度。

2.1.9 4#高炉投产后，进风装置膨胀器发生过多次跑风现象，经过分析原因主要是风口中套和小套变形影响膨胀器角度变化，造成相互扭紧，在收到热负荷和外部突变的情况下产生跑风现象，经过测量研究改造，决定由现在的66度扩大到70度和73度两种进风装置，并把不容易调节的铰链式结构改造为波纹结构，满足了变形的要求，同时对经风装置拉紧装置进行排查，增加一套下拉紧装置，防止由于膨胀造成与支管结合面的密封不严。

2.2 具体实施时间及过程

2.2.1 2011年10月更换4、8、9段冷板；风口组合转更新，重新喷涂，炉体水管路更换了大部分截门；更换炉体部分水管路流量计；恢复更换冷板及损坏的水温差。

2.2.2 2011年11月开口机油路分配器改造，通过对原分配器进行改造，达到提高设备完好率，降低维护强度的效果；东西铁口跑煤气重新挖开进行焊接、加固、灌浆处理。

2.2.3 2011年12月改造更换了3m³水罐为磁力泵；并把水泵移至南侧平台外侧。

2.2.4 2012年4月投产后发现七段18#铜冷却壁严重外漏水，断管处于冷却壁根部，在漏水段气割开炉皮，去掉中间保温层，露出冷却壁将断管切除，重新套内扣。设计制作出了外敷式铜冷却壁引流设计装置，采取对接漏水点，以引流方式恢复其冷却功能，在不拆除冷却壁的情况下，修复漏水点。

2.2.5 2012年6月高炉计划检修的机会对炉体7段、8段两根水管漏水点进行挖开炉皮引流操作，在不更换冷却壁情况下修复冷却壁水管外漏水。

2.2.6 2012年10月利用定修改造炉前进风装置，解决变形跑风问题，更新变形膨胀器，并更改角度66度为70多或者73度，变铰接为波纹膨胀器，便于调节。增加一套拉紧装置，改变膨胀器受力结构，满足生产要求。

2.2.7 2011年10月—12月对喷煤系统机型改造，收粉器箱体内置井字型撑筋三层、补各箱体隔板后双面满焊、除尘器外部做走梯80米、加装2M2小平台一个，喷吹罐流化床改造更换；煤粉筛改造更新。

3 结束语

宣钢根据钢铁市场需要，4号高炉于2011年10月22日降料面停炉。经公司及厂设备和技术人员对炉体侵蚀程度进行监定后，公司研究决定4号高炉转入中修，主要更换第4、第8和第9段冷却壁，并更换风口组合砖，对炉前出铁场进行大修改造等。经过改造和中袖后，2012年4月6日18:00，4号高炉顺利点火开炉，12日高炉日产达到4228t、焦比351kg、煤比143 kg。2012年4月6日开炉至11月底，4号高炉生铁总量为866701t，下表列出了2011年和2012年部分数据的比较，说明改造是非常成功的。