任海榮  周金虎  李海云  李建忠  王安云

（山西中陽鋼鐵有限公司煉鐵二廠）

摘  要  中陽鋼鐵公司1號(hào)1280m3高爐南出鐵口冷卻壁由于出水管燒損，煤氣外泄，對(duì)高爐安全生產(chǎn)造成威脅，必須及時(shí)更換該冷卻壁。本文重點(diǎn)介紹更換過程中，采取了冷卻壁和爐殼同步拆除更換，既保證了工期和安全，又確保了檢修質(zhì)量。

關(guān)鍵詞  高爐  冷卻壁  快速  更換

1  概述

山西中陽鋼鐵有限公司1號(hào)1280m3高爐2010年投產(chǎn)設(shè)計(jì)，一代爐齡12年，已進(jìn)入爐役后期。2019年4月21日15:15分發(fā)現(xiàn)南出鐵口右側(cè)冷卻壁(T3)出水管斷水，大量高溫煤氣外泄，關(guān)閉冷卻壁進(jìn)水，灌漿處理。該冷卻壁長為2970mm，寬為1140mm，厚度為170mm，內(nèi)置蛇形管整體鑄造結(jié)構(gòu)。

鐵口區(qū)域更換冷卻壁，在中陽鋼鐵尚屬首次，在非事故狀態(tài)下，所有技術(shù)人員均擔(dān)心割開爐殼后鐵水流出，情況不容樂觀。公司上下十分重視，先后委派技術(shù)骨干赴本溪鋼鐵、山西太鋼學(xué)習(xí)交流，同時(shí)積極聯(lián)系專業(yè)公司商討方案，了解到在不空料線前提下更換鐵口區(qū)域冷卻壁，安全風(fēng)險(xiǎn)極高，且要求檢修周期長達(dá)5天左右。

經(jīng)冷卻壁破損斷水后，持續(xù)對(duì)該冷卻壁對(duì)應(yīng)爐殼溫度跟蹤監(jiān)測，數(shù)據(jù)分析認(rèn)為，鐵口區(qū)域的爐缸內(nèi)襯基本完好，冷卻壁燒壞的原因可能是鐵口中心線下移，導(dǎo)致局部侵蝕燒損水管所致，更換時(shí)對(duì)鐵口下方增設(shè)保護(hù)層即可。拆除后對(duì)冷卻壁的破損情況分析與當(dāng)初預(yù)判情況相吻合。

于2019年11月12日1號(hào)高爐休風(fēng)計(jì)劃檢修。經(jīng)過31小時(shí)25分的連續(xù)作戰(zhàn)，成功更換南鐵口兩塊冷卻壁（T2、T3），于13日送風(fēng)復(fù)產(chǎn)。目前鐵口運(yùn)行正常，冷卻壁水溫差均在正常控制范圍內(nèi)。

2  科學(xué)決策，方案制定

（1）高爐鐵口區(qū)域空間狹窄，現(xiàn)場環(huán)境溫度高，存在煤氣泄漏現(xiàn)象，單獨(dú)拆除南鐵口右側(cè)冷卻壁（T3），工作難度較大，最終確定冷卻壁和爐殼同時(shí)拆除，且更換左右兩側(cè)冷卻壁（T2、T3）。

（2）現(xiàn)場預(yù)制件制作：在現(xiàn)場將左右兩側(cè)冷卻壁、鐵口框架、爐殼固定，整體安裝，且爐殼與冷卻壁之間縫隙用鐵屑料填滿夯實(shí)，提前運(yùn)輸?shù)礁郀t出鐵平臺(tái)。該組件組合后面積5.67m2，厚度240mm，重量達(dá)11.23t。

3  冷卻壁更換施工過程

3.1  更換前準(zhǔn)備工作

（1）11月7日開始北場單口出鐵，破壞性拆除南場主鐵溝前兩段8m左右鋼殼，以便騰出施工空間，鐵口外框架切割至與爐殼水平，焊接盲板封死。

（2）現(xiàn)場安裝固定式報(bào)警儀，實(shí)時(shí)監(jiān)測施工現(xiàn)場煤氣濃度，確保施工安全，鐵口下方平臺(tái)黃沙滿鋪，對(duì)供水管路、儀表做好安全防護(hù)。

3.2  冷卻壁拆除

（1）按照進(jìn)出水管位置，結(jié)合圖紙，確定爐殼切割框線，兩邊各放寬50mm，方便冷卻壁取出。該切割框線略大于新爐殼制件，便于預(yù)制件順利安裝，為避免切割時(shí)應(yīng)力集中，破壞爐殼結(jié)構(gòu)，圓周四角均為弧形過渡。

（2）高爐休風(fēng)前8小時(shí)，按照切割框線提前對(duì)爐殼切割，切割要求：爐缸二段區(qū)域爐殼板厚度50mm，切割深度不大于2/3，高爐休風(fēng)后繼續(xù)對(duì)剩余部分切割通透。

（3）在切割舊爐皮的表面上，焊接好上下勾頭，均勻安裝8顆50T千斤頂，將舊爐皮往外頂出，使用千斤頂時(shí)上下用力必須均勻，不能過猛。

（4）將原鐵口澆注料、鐵口通道打鑿成凹形狀，便于后續(xù)鐵口框架澆注。

3.3  冷卻壁安裝

（1）原爐殼板材質(zhì)為Q235C，新更換材質(zhì)為Q355B-Z15，根據(jù)焊條選用就高不就低的原則，確定手工電弧焊時(shí)選取E5017型焊條，采用二保焊時(shí)，選用ER50-6型焊條；

（2）爐殼對(duì)接完成后，使新、舊爐殼板底部平齊，打卡則固定，將需焊接部位鐵銹、油污等雜質(zhì)清理干凈，選用材質(zhì)為Q235B、規(guī)格40*4扁鋼，作為封底墊板，電焊固定，再次進(jìn)行清理焊道。同時(shí)在鐵口框架、新爐殼上預(yù)留5個(gè)灌漿孔。

（3）受現(xiàn)場環(huán)境條件限制，爐殼板垂直方向采用V型帶墊板坡口進(jìn)行焊接作業(yè)，坡口根部間隙≦15mm，單邊坡度口角≦15°，焊縫寬度≦40mm；水平方向也采用V型帶墊板坡口進(jìn)行焊接，上邊坡度口角≦20°，下邊坡度口角≦5°，坡口根部間隙≦15mm，焊縫寬度≦40mm。

（4）對(duì)焊縫部位母材采用氧乙炔火焰加熱到100~150℃，使用E5017型、φ3.2焊條電焊條進(jìn)行打底焊，采用直流反接法焊接，對(duì)焊縫根部左右兩側(cè)進(jìn)行焊接，施焊前焊條在350~400℃烘干1~2小時(shí)，利用多層多道的焊接辦法將所有焊縫底部全覆蓋，第一層焊縫厚度約4~5mm左右；

（5）焊接完第一層，立即采用電鎬或氣鎬圓頭釬對(duì)焊縫進(jìn)行均勻錘擊，錘擊可以增加焊縫塑性，延展焊縫金屬，減小焊縫拘束應(yīng)力裂紋和冷裂紋傾向。每焊接完一遍必須使用磨光機(jī)對(duì)焊道進(jìn)行清理并測量焊道溫度，使焊道層間溫度控制在100~150℃范圍。溫度過低，及時(shí)加熱后再進(jìn)行焊接。

（6）為了提高生產(chǎn)效率，焊接第二層時(shí)可采用二保焊焊接，選用ER50-6/φ1.2型焊絲，使用窄焊道進(jìn)行多層多道填充第二層焊道，過程中注意防風(fēng)，以避免發(fā)生焊接缺陷。使第二層焊道厚度約5~6mm左右，繼續(xù)進(jìn)行錘擊并清理焊道，過程中注意觀察焊道層間溫度。

（7）由于板材較厚，焊縫較寬，嚴(yán)格控制使用較低的線能量，以減小熱影響區(qū)范圍，蓋面也要采用多層多道蓋面，焊接完成后，對(duì)焊接進(jìn)行保溫緩冷處理，確保焊接質(zhì)量。

（8）焊接深度達(dá)到爐殼厚度的1/2時(shí)，組織對(duì)該區(qū)域灌漿，材質(zhì)為高導(dǎo)熱碳素壓入料，同時(shí)安裝連接冷卻壁進(jìn)出水管。冷卻壁供水正常后，高爐送風(fēng)復(fù)產(chǎn)，北場單口出鐵，繼續(xù)完善爐殼的焊接與主溝鋼殼恢復(fù)。

4  結(jié)語

（1）本次更換制定了嚴(yán)格的施工方案和焊接工藝，在施工中精心組織，嚴(yán)格執(zhí)行每個(gè)環(huán)節(jié)的操作規(guī)程，使整個(gè)拆除和安裝工作進(jìn)行得較順利。

（2）在拆除過程中爐缸內(nèi)襯碳磚壁保存完好，未受到破壞。休風(fēng)前8小時(shí)按照切割框線提前對(duì)爐殼切割，切割深度不大于2/3；新舊爐殼焊縫深度達(dá)到爐殼厚度的1/2時(shí)，組織對(duì)該區(qū)域灌漿，安裝連接冷卻壁進(jìn)出水管，提前送風(fēng)，為更換冷卻壁節(jié)約了時(shí)間。

5  參考文獻(xiàn)

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[2] 張亞軍，張昊.鋼結(jié)構(gòu)加工焊接工藝與圖解[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.