山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司煉鐵廠(chǎng)現(xiàn)有六座1080m3高爐，白2006年至2012年，由于高爐爐役后期爐缸側(cè)壁溫度升高，爐缸侵蝕嚴(yán)重，部分冷卻壁破損等，六座高爐分別進(jìn)行了大修擴(kuò)容和恢復(fù)性大修，通過(guò)利用新技術(shù)對(duì)高爐進(jìn)行創(chuàng)新改造，縮短了高爐大修時(shí)間，保證了高爐各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的提升，延長(zhǎng)了高爐的使用壽命。

　　1、現(xiàn)狀分析

　　以其中的一個(gè)高爐為例，2010年4月標(biāo)高7346mm的爐缸27、28組冷卻壁中問(wèn)溫度點(diǎn)快速上升，最高達(dá)到590℃。5月份控制冶煉強(qiáng)度進(jìn)行護(hù)爐。2011年4月?tīng)t缸側(cè)壁溫度反復(fù)。高點(diǎn)溫度呈現(xiàn)增多趨勢(shì)，標(biāo)高6844mm的20、21組兩點(diǎn)溫度上升較快，2011年4月27日堵10號(hào)、13號(hào)風(fēng)口，控制效果不理想，5月5日加堵11號(hào)風(fēng)口，進(jìn)一步控制冶煉強(qiáng)度。根據(jù)檢測(cè)記錄推斷，爐缸部位存在異常侵蝕，側(cè)壁碳磚出現(xiàn)裂紋，薄弱點(diǎn)殘余厚度只有200mm左右。最終于2011年11月底進(jìn)行了停爐大修。

　　2、大修改造新技術(shù)的應(yīng)用

　　為了保證高爐大修快速、高質(zhì)量施工，保證高爐的長(zhǎng)壽，結(jié)合高爐多年來(lái)大修的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，不斷進(jìn)行探索，在大修中進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，采用新技術(shù)、新材料，為高爐新一代爐役打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　2.1、高爐快速打水涼爐技術(shù)

　　傳統(tǒng)的爐頂打水槍打水位置確定，只能定點(diǎn)打水，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)爐料平面均勻打水，造成各部位冷卻效果不同，打水不均勻，打水時(shí)間長(zhǎng)，涼爐不徹底，冷卻時(shí)間長(zhǎng)。

　　為了提高高爐打水涼爐的效果，設(shè)計(jì)出一種打水涼爐裝置，該技術(shù)已獲國(guó)家專(zhuān)利。將打水點(diǎn)重心下移，移至高爐風(fēng)口處。在高爐風(fēng)口間隔設(shè)置打水管，根據(jù)風(fēng)口的個(gè)數(shù)確定打水管的個(gè)數(shù)和位置，圍繞風(fēng)口間隔、均布、成對(duì)角線(xiàn)設(shè)置，即高爐18個(gè)風(fēng)口，間隔兩個(gè)風(fēng)口設(shè)置6個(gè)打水管，打水管長(zhǎng)度為高爐半徑，選用DN50的焊管。在打水管上均布開(kāi)孔，開(kāi)孔的位置在打水管的上面兩側(cè)與水平中心線(xiàn)成45°角，成兩排、均布設(shè)置，每隔100mm開(kāi)一個(gè)孔，開(kāi)孔直徑為Ф6mm。同時(shí)在打水管的外部設(shè)置閥門(mén)進(jìn)行水量的控制。

　　2.2、高爐冷卻壁連管快速跨接技術(shù)

　　原有冷卻壁跨接方法復(fù)雜、施工時(shí)間長(zhǎng)，工作量大�？缃臃椒�為縱向?qū)�連管進(jìn)行連接。為了解決這個(gè)難題，將跨接的冷卻壁分為檢修門(mén)上部和下部分別進(jìn)行連接，改為橫向?qū)�連管進(jìn)行連接，簡(jiǎn)單、快速。該技術(shù)已申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利。

　　檢修門(mén)下部冷卻壁的跨接為將第一層相鄰的需要跨接的四塊冷卻壁的第1根和第2根出水管，第3根出水管和第4根，分別用金屬軟管連接。然后將四塊冷卻壁每一根進(jìn)水管的三通閥的回水閥關(guān)閉，從相鄰的不需要跨接的冷卻壁一根進(jìn)水管的三通閥上引一根金屬軟管，使之成為四塊冷卻壁的總進(jìn)水管。再在另一側(cè)相鄰的不需要跨接的冷卻壁一根進(jìn)水管的三通閥上引一根金屬軟管，使之成為四塊冷卻壁的總出水管。使四塊冷卻壁能夠連通，進(jìn)行冷卻。

　　檢修門(mén)上部冷卻壁的跨接與檢修門(mén)下部冷卻壁的跨接道理相同，使上下層單塊冷卻壁成為一體，利用相鄰的通水冷卻壁的進(jìn)水管進(jìn)行通水冷卻。

　　2.3、組合式吊盤(pán)的利用和分組分作業(yè)面的施工

　　原有大修爐內(nèi)吊盤(pán)為固定式。提前將材料倒運(yùn)至爐內(nèi)，在高爐內(nèi)進(jìn)行制作、安裝。使用完后在爐內(nèi)進(jìn)行拆除、分解，運(yùn)出爐外。造成了施工現(xiàn)場(chǎng)交叉作業(yè)嚴(yán)重，影響施工進(jìn)度。

　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)使用了組合式吊盤(pán)。提前對(duì)吊盤(pán)各構(gòu)件進(jìn)行制作，倒運(yùn)到爐內(nèi)進(jìn)行組裝，用螺栓進(jìn)行固定，節(jié)省大量時(shí)間和材料。由于組合吊盤(pán)的利用，能夠分組分作業(yè)面進(jìn)行爐內(nèi)施工。多個(gè)檢修項(xiàng)目同時(shí)進(jìn)行，上部安裝冷卻壁，下部進(jìn)行爐殼挖補(bǔ)、碳磚砌筑等，加快了施工進(jìn)度。

　　2.4、延長(zhǎng)熱風(fēng)爐燜爐時(shí)間技術(shù)

　　熱風(fēng)爐燒爐影響高爐的施工，燒爐時(shí)間頻次越多，影響高爐施工時(shí)間越大。同時(shí)熱風(fēng)爐不斷的燒爐不送風(fēng)，對(duì)熱風(fēng)爐壽命產(chǎn)生影響。為了減少燒爐次數(shù)，應(yīng)用了延長(zhǎng)熱風(fēng)爐燜爐時(shí)間技術(shù)。

　　利用聯(lián)通管將助燃風(fēng)總管和冷風(fēng)總管進(jìn)行聯(lián)通，在熱風(fēng)爐拱頂溫度下降到550℃左右時(shí)，啟動(dòng)助燃風(fēng)機(jī)，讓助燃風(fēng)通過(guò)聯(lián)通管進(jìn)入冷風(fēng)總管，利用冷風(fēng)進(jìn)行反吹，將熱風(fēng)爐蓄熱室中、下部的熱量傳遞到熱風(fēng)爐拱頂，使拱頂溫度達(dá)到700℃時(shí)進(jìn)行點(diǎn)火。同時(shí)由于反吹，煙道溫度也下降，煙道溫度的制約因素也減少。使熱風(fēng)爐的燒爐溫度達(dá)到1200℃左右，從而延長(zhǎng)熱風(fēng)爐燜爐時(shí)間六天左右。

　　2.5、UCAR熱壓小碳磚的應(yīng)用

　　高爐爐底、爐缸受高溫鐵水、渣、堿金屬的侵蝕，煤氣流的沖刷，熱應(yīng)力的破壞及氧化、侵蝕等，成為高爐內(nèi)襯破損嚴(yán)重的重要區(qū)域。高爐一代爐役的壽命，很大一部分取決于高爐爐底、爐缸內(nèi)襯的破損程度。因此高爐爐內(nèi)耐材質(zhì)量的好壞，影響著高爐壽命的長(zhǎng)短。六座高爐經(jīng)歷了微孔大碳磚到國(guó)內(nèi)熱壓小碳磚SLTA、SLTD，到美國(guó)UCAR熱壓小碳磚的使用。爐缸的壽命也在不斷的提高。

　　2011年11月5號(hào)高爐大修首次在爐缸下部采用了美國(guó)UCAR熱壓小碳磚。熱壓小碳磚采用熱模壓成型，具有優(yōu)良的高溫陛能，熱導(dǎo)率高，良好的抗堿侵蝕性能，抗熱震性、熱沖擊性好，低滲透性，孔隙度小，氣孔封閉，單塊碳磚的溫差小。采用的熱壓小碳磚共分為NMA磚及NMD磚兩種類(lèi)型，共有16層，1層至8層由NMA和NMD磚組成，9至16層由NMA磚組成。其中NMD磚用于與冷卻壁接觸部位。熱壓小碳磚與冷卻壁之間沒(méi)有間隙，砌筑工藝同其他碳磚不同，采用“頂砌”技術(shù)。UCAR熱壓小碳磚的成功應(yīng)用，極大地延長(zhǎng)了高爐的使用壽命。2012年6月4號(hào)高爐大修也采用了UCAR熱壓小碳磚。

　　2.6、微孔剛玉風(fēng)口組合磚的應(yīng)用

　　微孔剛玉磚風(fēng)口組合磚在高爐上的應(yīng)用，將高爐長(zhǎng)壽研究又向前邁進(jìn)重要一步。之前使用的塑性相剛玉復(fù)合磚以及剛玉氮化硅大塊磚，停爐大修檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)侵蝕嚴(yán)重、效果不佳。微孔剛玉磚目前國(guó)內(nèi)已研究成型，與傳統(tǒng)風(fēng)口磚相比較，具有抗堿性、抗?fàn)t渣侵蝕性強(qiáng)。由于采用微氣孔技術(shù)，能有效防止有害元素的化學(xué)侵蝕，在防止鐵水滲透侵蝕方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)剛玉微孔磚還具有較高且穩(wěn)定的抗折、抗壓強(qiáng)度，可以有效避免風(fēng)口變形、脫落等情況的發(fā)生。3號(hào)、4號(hào)高爐分別于2012年6月和2012年7月在高爐風(fēng)口上進(jìn)行應(yīng)用。

　　2.7、鐵口煤氣導(dǎo)風(fēng)管的砌筑技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

　　高爐烘爐鐵口用煤氣導(dǎo)出管的安裝質(zhì)量的好壞是決定高爐烘爐、開(kāi)爐質(zhì)量及日常安全生產(chǎn)的重要因素。煤氣導(dǎo)出管安裝質(zhì)量不好，會(huì)造成烘爐質(zhì)量差，不能使鐵口充分加熱，影響高爐的壽命；高爐開(kāi)爐質(zhì)量差，首次出鐵鐵流速度無(wú)法得到控制；砌體之間有縫隙，一旦正常生產(chǎn)容易產(chǎn)生鐵口泄漏煤氣、鐵口噴濺的安全隱患。

　　在砌完靠近鐵口框的兩組鐵口組合磚，砌完靠近爐內(nèi)的鐵口組合磚下部時(shí)，在磚的上部填充剛玉質(zhì)澆注料。將導(dǎo)風(fēng)管插入鐵口組合磚內(nèi)放在剛玉質(zhì)澆注料上，在高爐爐內(nèi)安裝支架固定導(dǎo)風(fēng)管后端，在鐵口框上安裝支撐固定導(dǎo)風(fēng)管前端。使導(dǎo)風(fēng)管中心線(xiàn)與鐵口中心線(xiàn)重合。砌筑完靠近爐內(nèi)的鐵口組合磚上部時(shí)，用剛玉質(zhì)澆注料將鐵口組合磚與導(dǎo)風(fēng)管之間的縫隙填實(shí)。為了保證填料密實(shí)，用振動(dòng)棒進(jìn)行振動(dòng)搗實(shí)。通過(guò)使導(dǎo)風(fēng)管和鐵口組合磚砌為一體的方法，解決了高爐投產(chǎn)后鐵口區(qū)域煤氣泄漏，鐵口噴濺的安全隱患。該技術(shù)已申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利。

　　2.8、風(fēng)口大套密封技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用

　　風(fēng)口大套和大套法蘭通過(guò)大套法蘭上的密封槽內(nèi)壓盤(pán)根進(jìn)行密封。為了提高密封的可靠性，對(duì)密封槽進(jìn)行改造。將大套法蘭原有的密封槽寬度由10mm改為12mm。同時(shí)再增加一道密封槽，寬度為12mm，深度為5mm，位置在原有密封槽外側(cè)，兩道密封槽中心相距為22mm。同時(shí)對(duì)密封盤(pán)根改為陶瓷纖維盤(pán)根。

　　為了進(jìn)一步提高密封效果，在高爐爐殼和風(fēng)口大套上焊接大套密封罩。密封罩由厚度6mm的鋼板制作，寬度為330mm，直徑為Ф1450mm。密封罩內(nèi)部直接焊接在高爐爐殼上，密封罩外部焊接在風(fēng)口大套上。對(duì)密封罩內(nèi)部進(jìn)行灌漿處理。

　　原高爐風(fēng)口大套為鑄鐵風(fēng)口大套。選用鑄鋼大套ZG230-450，該種材質(zhì)的風(fēng)口大套各項(xiàng)性能指標(biāo)均高于鑄鐵風(fēng)口大套，可焊接性能好，使用壽命長(zhǎng)。

　　2.9、鐵口冷卻壁的改造

　　原有高爐鐵口冷卻壁為n字型，內(nèi)部冷卻水管長(zhǎng)，由于鐵口處于高溫區(qū)域，時(shí)間長(zhǎng)了造成內(nèi)部水管斷裂，被迫進(jìn)行穿管冷卻，并且造成鐵口下部冷卻壁的燒損。針對(duì)這種情況，依次對(duì)幾個(gè)高爐的鐵口冷卻壁進(jìn)行改造。將鐵口冷卻壁由一塊改造為兩塊，形狀為“[”型和“]'’型，同時(shí)對(duì)兩塊冷卻壁高度進(jìn)行加長(zhǎng)，相對(duì)應(yīng)的鐵口下部二層冷卻壁縮短，避免對(duì)下部冷卻壁的影響。改造后的鐵口冷卻壁結(jié)構(gòu)更加合理，內(nèi)部冷卻水管為兩進(jìn)兩出，比之前的長(zhǎng)度縮短，不易斷裂，冷卻效果更好。

　　2.10、鐵口框的改造

　　原有鐵口框與爐皮的連接方式為螺栓連接，螺栓多，孔徑小。正常生產(chǎn)后，由于鐵口框處于高溫區(qū)域，高爐頻繁的開(kāi)堵鐵口作業(yè)，尤其是高爐爐役后期，造成鐵口框與爐皮之間煤氣泄漏，嚴(yán)重影響高爐的正常生產(chǎn)。

　　因此，根據(jù)這種情況，對(duì)鐵口框進(jìn)行改造。經(jīng)歷了兩次改造，第一次將螺栓數(shù)量減少，孔徑增大，經(jīng)過(guò)高爐大修后效果仍不理想。第二次將螺栓取消，將鐵口框與爐皮連接方式改為焊接。焊接完成后退火消除應(yīng)力。通過(guò)使用，效果良好。該技術(shù)已獲國(guó)家專(zhuān)利。

　　2.11、鐵口上方耐高溫平臺(tái)的改造

　　高爐出鐵口上方的平臺(tái)受到高溫鐵水熔渣的烘烤和噴濺，導(dǎo)致平臺(tái)變形，使用壽命短，產(chǎn)生極大的安全隱患，必須經(jīng)常對(duì)平臺(tái)進(jìn)行檢修和維護(hù)。因此，設(shè)計(jì)出了耐高溫使用壽命長(zhǎng)的平臺(tái)。該平臺(tái)為夾心結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置冷卻管和噴涂料，下部設(shè)置錨固釘和噴涂料，一方面通過(guò)噴涂料的耐高溫性能進(jìn)行隔熱，另一方面通過(guò)水冷管內(nèi)水的循環(huán)流動(dòng)帶走熱量，冷卻效果好，使用安全可靠，大大延長(zhǎng)了平臺(tái)的使用壽命。該技術(shù)已獲國(guó)家專(zhuān)利。

　　3、結(jié)語(yǔ)

　　萊蕪分公司煉鐵廠(chǎng)通過(guò)利用新技術(shù)對(duì)高爐進(jìn)行大修創(chuàng)新改造，縮短了高爐大修時(shí)間。大修后高爐穩(wěn)定順行，高爐順利實(shí)現(xiàn)了日達(dá)產(chǎn)和月達(dá)產(chǎn)，各項(xiàng)