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摘要 煉鐵高爐爐役后期由于冷卻壁水管大量破損,不能維持冷卻壁的冷卻功能,導致冷卻壁母體迅速燒損,繼而爐皮發(fā)紅,打水冷卻,影響高爐日常安全運行和各項指標進步,嚴重者會發(fā)生爐皮燒穿,造成高爐非計劃停爐和人員傷害。本課題項目針對酒鋼7號高爐爐役后期爐皮開裂發(fā)紅破損現(xiàn)狀,進行攻關治理,延緩冷卻壁本體破損趨勢,遏制爐皮發(fā)紅開裂變形,為高爐穩(wěn)定順行創(chuàng)造條件,降低煉鐵成本,保證職工工作環(huán)境安全。
關鍵詞 冷卻壁破損 爐皮開裂 異性冷卻壁 爐皮造襯 延長壽命
1前言
酒鋼煉鐵7號高爐于2011年3月6日開爐投產(chǎn)。高爐爐身采用薄壁內襯,設置15段冷卻壁,21帶爐皮,其中爐腹、爐腰及爐身下部第 6、7、8 段為銅冷卻壁。爐身中部第 9、10、11、12 段為雙層水冷管鑲磚球墨鑄鐵冷卻壁,爐身8 -10段3段冷卻壁涉及第7、8、9、10、11帶5帶爐皮,爐皮材質為Q345C。截至2016年5月爐身5-10段冷卻壁損壞水管436根,其中8段設計42塊冷卻壁,除10#、11#、12#、13#、20#、26#合計6塊冷卻壁破損外,其余36塊冷卻壁完好;9段設計42塊冷卻壁,除16#、17#、18#、21#、22#、24#、29#、30#、38#、10#合計10塊冷卻壁完好外,其余32塊冷卻壁損壞;10段設計36塊冷卻壁,除10#、11#、13#、24#、29#合計5塊冷卻壁損壞外外,其余31塊冷卻壁完好;爐身8-10段冷卻壁共計破損43塊,冷卻壁破損率為35.8%。
2 高爐冷卻壁破損情況
7號高爐 9段13#-14#、1#-42#,40#冷卻壁母體破損,爐皮出現(xiàn)變形開裂;爐身8段10#、12#、13#、20#、26#冷卻壁挖補爐皮處出現(xiàn)變形開裂。計劃利用2月份高爐系統(tǒng)檢修機會,對爐身8段10#、12#、12#、20#、26#變形爐皮(Q345C,δ=50mm),9段13#-14#、15#,1#-42#,40#冷卻壁開裂變形兩代爐皮(Q345C,δ=40mm)挖補安裝小冷卻壁。
(1)8段10#冷卻壁安裝鑄鐵冷卻壁3件(冷卻壁爐皮總尺寸為1700*960mm,每塊爐皮尺寸分別為960*600mm、960*700mm和960*400mm),焊縫7.24m,挖補以8-9帶爐皮焊縫為基準,焊縫向上1700mm;8段12#-13#冷卻壁安裝鑄鐵冷卻壁2件(12#冷卻壁爐皮尺寸為1080*770mm,焊縫長3.7m;13#冷卻壁爐皮尺寸為960*700mm,焊縫長2.62m),12#冷卻壁爐皮挖補以7-8帶爐皮焊縫為基準,焊縫向上770mm;13#冷卻壁爐皮挖補以7-8帶爐皮焊縫為基準,焊縫向上700mm;8段14#冷卻壁爐皮挖補焊接冷卻壁銅管根(爐皮挖補尺寸1085*350mm,每塊爐皮尺寸分別為575*350mm、510*350mm)焊縫長3.21m,挖補以7-8帶爐皮焊縫為基準,焊縫向上350mm。(12#冷卻壁爐皮尺寸為1080*770mm,13#冷卻壁爐皮尺寸為960*700mm);8段20#冷卻壁安裝鑄鐵冷卻壁3件(冷卻壁爐皮總尺寸為1900*960mm,每塊爐皮尺寸分別為960*700mm、960*700mm和960*500mm)焊縫長9.42m,挖補以9-10帶爐皮焊縫為基準,焊縫向下1900mm。8段26#冷卻壁安裝鑄鐵冷卻壁2件(冷卻壁爐皮總尺寸為1300*960mm,每塊爐皮尺寸均為960*650mm)焊縫長5.48m;挖補以9-10帶爐皮焊縫上沿為基準,向下1300mm 。
(2)9段13#-14#冷卻壁安裝鑄鐵冷卻壁2件(冷卻壁爐皮總尺寸為1200*800mm,每塊爐皮尺寸分別為800*600mm的2塊)焊縫4.8m,挖補以9-10帶爐皮焊縫為基準,焊縫向上800mm 。9段40#冷卻壁安裝鑄鐵冷卻壁2件(冷卻壁爐皮總尺寸為1100*900mm,每塊爐皮尺寸分別為900*400mm和900*700mm)焊縫長4.9m,挖補以11-12帶爐皮焊縫為基準,焊縫向上400mm ,向下700mm。9段42#-1#冷卻壁安裝鑄鐵冷卻壁3件(冷卻壁爐皮總尺寸為2100*700mm每塊冷卻壁尺寸分別為700*700mm的3塊)焊縫長6.3m,挖補以11-12帶爐皮焊縫為基準,焊縫向上350mm ,向下350mm,具體位置如下圖1、圖2所示:
3 異型冷卻壁安裝的具體要求
因冷卻壁母體損壞,爐殼直接接觸高溫煤氣流,爐殼溫度較高,爐皮打水或安裝微冷等措施無法控制時采取安裝小塊鑄鐵冷卻壁的方式進行處理。通過探索改造,在爐皮位置安裝鑄鐵冷卻壁具有以下優(yōu)點:
(1)為方便冷卻壁的安裝,冷卻壁制作上采用殼壁一體,冷卻壁制作后直接和爐殼安裝到一起。
(2)為保證冷卻壁安裝至爐體后相對薄弱的焊縫位置再次開裂,冷卻壁與爐殼相互錯位,使得冷卻壁母體有效的保護爐殼焊縫。
(3)為確保冷卻壁接縫及位置不被煤氣流沖刷,冷卻壁與爐殼安裝前在間隙位置用澆筑料進行填充,同時在爐殼靠近邊緣位置開4個造襯孔,冷卻壁安裝完畢后進行壓力造襯,使得焊縫及間隙被造襯料有效填充。
(4)為避免施工時原損壞爐殼切除后爐料流出,在爐殼切除前安裝防塌焦板,焦炭掏除和有水泡泥填充相互配合,避免塌焦現(xiàn)象發(fā)生。
在實施時具體方式應做好以下控制:
(1)根據(jù)爐體狀況及休風時間,確定爐皮變形位置所需安裝的冷卻壁及爐皮尺寸。確定時綜合考慮檢修隊伍更換此塊爐皮所需的時間及冷卻壁安裝時的重量。
(2)根據(jù)確定的尺寸制作冷卻壁及爐皮備件,備件制作時需嚴格遵循冷卻壁及爐皮的相關制作安裝規(guī)范。
(3)高爐休風后對需更換位置劃線確認,檢修人員對原有開裂變型爐皮進行切除,爐皮割透后不得直接取下,先(現(xiàn))將爐皮進行固定,將專用堵爐料所用的鋼板打入爐內,并將鋼板和上方爐皮進行固定,利用鋼板托住爐料,再(在)將爐皮取下,避免爐料流出。爐皮取下后為確保冷卻壁安裝后新舊爐殼對正,需將爐料向內清除約200mm,清理時小面積清除后及時用有水泡泥搗實后再進行清理,利用泡泥燒結后的強度支撐爐料,避免清理時爐料突然崩塌。
(4)爐料清理完畢后檢修人員將新制作的冷卻壁備件安裝到位,并用專門焊條對新舊爐殼進行焊接。
(5)所有焊縫焊接完畢后在原爐殼開孔和位置進行壓漿(力)造襯,單個造襯孔控制造襯量約為250-300kg,造襯厚度約為500mm。造襯后養(yǎng)生6-8h后復風,使得造襯料燒結出足夠的強度。
(6)造襯養(yǎng)生過程中及時將冷卻壁所用冷卻水恢復,冷卻水選用根據(jù)爐內情況所定,如果更換位置偏向于爐身下部,熱負荷較高,冷卻一般選用高壓水,壓力為1.6mpa。
4 治理冷卻壁破損的效果對比
爐皮開裂采取的措施。因爐身冷卻壁破損,爐皮出現(xiàn)發(fā)紅變形開裂,其中爐身8段爐皮開裂位置為10#-13#爐皮挖補焊縫部位,焊縫長度約為3m,20#冷卻壁進水管根修復挖補爐皮處,焊縫長度約為0.8m,26#冷卻壁進水管根修復挖補爐皮處,焊縫長度約為0.6m;9段爐皮開裂部位為9段冷卻壁第10、11帶兩帶爐皮焊縫接縫處,9段4#-7#冷卻壁焊縫開裂長度約為8m,兩帶爐皮在焊縫處向爐內凹陷,7#冷卻壁爐皮出現(xiàn)縱向網(wǎng)狀裂紋,開裂長度約為1.1m,25#-26#冷卻壁焊縫開裂長度約為2.5m,兩帶爐皮在焊縫處向爐內凹陷,34#-35#冷卻壁焊縫開裂長度約為1.5m,兩帶爐皮在焊縫處向爐內凹陷,39#冷卻壁爐皮出現(xiàn)縱向網(wǎng)狀裂紋,開裂長度約為1.4m。9段冷卻壁圓周方向在第10、11帶位置焊縫開裂長度總計約14m,占原焊縫總長度(39.33m)的35.6%
對比安裝微冷進行硬質壓入造襯、挖補爐皮埋銅管和安裝異型冷卻壁對爐皮破損修復效果來看,安裝異型冷卻壁的效果最為明顯。爐皮挖補安裝異型冷卻壁其原理都遵循“冷卻設備保護耐材,耐材保護冷卻設備,冷卻設備、耐材共同保護爐皮”的關系,恢復冷卻壁內部的冷卻設施及功能,保證高爐的操作爐型及爐皮的剛性結構,在修復過程中要做好質量把關和相關參數(shù)的控制,保證冷卻壁修復后達到預期效果。
采取此治理措施有效遏止了爐皮燒穿事故的發(fā)生,減少作業(yè)人員安全事故的發(fā)生有效防止設備設施燒損,創(chuàng)造了可觀的安全效益和經(jīng)濟效益。如2016 年4月8日煉鐵廠7 號高爐9段冷卻壁一探瘤孔吹出,使爐內物噴出,燒損爐頂上料系統(tǒng)電纜,迫使7號高爐緊急休風,提前啟動了 72小時系統(tǒng)檢修計劃,造成直接經(jīng)濟損失 194.5萬。目前酒鋼7號高爐于2017年9月30日已安全停爐。
5 小結
通過對破損爐皮安裝異型冷卻壁,解決了爐皮挖補過程中新舊爐皮焊縫錯邊量較大、焊接后焊縫強度不能滿足生產(chǎn)要求的問題,為高爐保持合理操作爐型及操作工藝創(chuàng)造了條件。實施過程中遇到的其他問題,還需探索解決。
參考文獻
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