寧鋼2#高爐有效容積2500m3，高爐配套設(shè)計(jì)三座內(nèi)燃式熱風(fēng)爐,轉(zhuǎn)爐煤氣富化，廢氣余熱回收，風(fēng)溫1200℃。高爐開爐不到一年，熱風(fēng)爐拱頂熱電偶數(shù)值出現(xiàn)失真現(xiàn)象，檢修時(shí)打開拱頂大蓋檢查發(fā)現(xiàn)3座熱風(fēng)爐拱頂中間耐材局部有坍塌現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)緊急搶修，清除了坍塌的部分IH磚，用金屬鋼管支模，采用了輕質(zhì)澆注料進(jìn)行修復(fù)處理。但是處理后不到一年,3座熱風(fēng)爐拱頂溫度相繼顯示異常，現(xiàn)場(chǎng)處理時(shí)發(fā)現(xiàn)測(cè)溫孔有大小不一殘?jiān)氯?，拱頂耐材電偶孔道變形?dǎo)致電偶損壞,紅外測(cè)溫儀測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)失真，影響2#高爐熱風(fēng)爐正常的操作。為了解決高爐熱風(fēng)爐拱頂耐材局部塌陷這一生產(chǎn)技術(shù)難題，在實(shí)踐中不斷摸索總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，終找到適合的處理方案，為國(guó)內(nèi)類似高爐熱風(fēng)爐拱頂耐材局部塌陷問(wèn)題的合理處置提供了科學(xué)指導(dǎo)。通過(guò)實(shí)踐總結(jié)和分析，得出熱風(fēng)爐拱頂耐材中間局部坍塌原因有以下幾個(gè)方面:一是紅外攝像孔和熱電偶孔套管安裝中心存在偏差,導(dǎo)致生產(chǎn)中存在竄風(fēng)現(xiàn)象;二是施工磚縫縫隙不符合施工要求(1#和2#高爐熱風(fēng)管道耐材修復(fù)處理時(shí)發(fā)現(xiàn)施工砌筑磚縫大超過(guò)10mm);三是施工用耐材IH磚本身質(zhì)量可能存在問(wèn)題。熱風(fēng)爐拱頂結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1熱風(fēng)爐拱頂結(jié)構(gòu)示意圖3#熱風(fēng)爐拱頂前期先后處理兩次，次處理先清除了斜塌的部分IH磚，用金屬鋼管支模，采用了澆注料進(jìn)行澆注，恢復(fù)了生產(chǎn)。因處理時(shí)深度比較淺，后經(jīng)常發(fā)生熱電偶孔堵塞現(xiàn)象。第二次處理由內(nèi)到外采用了剛玉管+澆注料(下部80%耐磨料+上部20%輕質(zhì)料)。剛玉管底端與拱頂K質(zhì)磚之間加墊了16mm的PMF材料，第二次處理后時(shí)間僅過(guò)3個(gè)月，拱頂大蓋中心區(qū)溫度高值達(dá)350℃，超出工藝控制的范圍。2#熱風(fēng)爐拱頂?shù)乃菖c3#熱風(fēng)爐拱頂相似,處理方案不同點(diǎn)是不定型耐材選用磷酸鹽輕質(zhì)澆注料，澆筑方法同3#熱風(fēng)爐次澆筑相同。1#熱風(fēng)爐拱頂?shù)乃菖c3#熱風(fēng)爐拱頂相似，處理方案不同點(diǎn):1#熱風(fēng)爐拱頂處理時(shí)更換熱電偶剛玉質(zhì)套管，不定型耐材選用輕質(zhì)隔熱澆注料，澆筑方法與3#熱風(fēng)爐次基本相同。3#熱風(fēng)爐拱頂?shù)诙翁幚頃r(shí)發(fā)現(xiàn)幾個(gè)問(wèn)題,首先是澆筑料強(qiáng)度不夠?，F(xiàn)場(chǎng)清除次澆筑的輕質(zhì)澆注料時(shí)，理論上，經(jīng)過(guò)處理后澆注料已經(jīng)燒結(jié)形成一個(gè)整體，強(qiáng)度較高，清理時(shí)需要消耗大量的人力、物力;但實(shí)際清除時(shí)，用鋼釬一捅就碎，該情況與設(shè)備(測(cè)溫?zé)犭娕?易損壞現(xiàn)象吻合。檢修人員1到3天都要疏通一次,由于拱頂溫度以及熱風(fēng)爐壓力很高，疏通的時(shí)候經(jīng)常有雜質(zhì)被氣壓沖出，可能會(huì)吹到人的身上，對(duì)維修人員帶來(lái)比較重大的安全隱患。其次，剛玉管設(shè)計(jì)參數(shù)不合理。剛玉管設(shè)計(jì)參數(shù):“Al?O?≥85%;高使用溫度1350℃，使用溫度1290℃。這種參數(shù)設(shè)計(jì)適合在新建熱風(fēng)爐砌筑施工時(shí)使用。搶修時(shí)現(xiàn)場(chǎng)溫度較高，冷態(tài)的剛玉管安裝在拱頂測(cè)溫孔位置，受熱后不久就產(chǎn)生裂紋、破損。針對(duì)2#高爐熱風(fēng)爐拱頂耐材局部塌陷的問(wèn)題，首先對(duì)使用的耐材性能進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)院研究提出優(yōu)選的耐火材料的性能指標(biāo)，如表1所示。
注：110℃代表110℃×24h,1300℃代表1300℃×3h
熱風(fēng)爐拱頂耐材塌陷造成拱頂熱電偶溫度數(shù)值失真、大蓋溫度高的主要原因是測(cè)溫孔道竄風(fēng)造成，從該部位的特點(diǎn)來(lái)說(shuō)應(yīng)該使用強(qiáng)度好、導(dǎo)熱系數(shù)低的隔熱耐火材料。由表1可以看出，輕質(zhì)陶瓷耐磨材料，其耐火性能和熱傳導(dǎo)系數(shù)均能夠滿足拱頂?shù)囊?。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及設(shè)計(jì)院提出的耐火材料性能指標(biāo)選擇建議，為避免施工過(guò)程可能出現(xiàn)的影響因素，終采納優(yōu)選材料(陶瓷耐磨料)+輕質(zhì)澆注料+剛玉管作為施工耐材。3.2.1不同材質(zhì)耐材結(jié)構(gòu)比例的改進(jìn)3#熱風(fēng)爐第二次處理采用了剛玉管+耐磨料+輕質(zhì)澆注料處理方式，耐磨料與輕質(zhì)料的使用比例為8:2,處理時(shí)間僅過(guò)3個(gè)月，拱頂大蓋中心區(qū)溫度高值350℃。總結(jié)經(jīng)驗(yàn)之后，改進(jìn)的施工方案中除了對(duì)耐磨料材質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)外，還適當(dāng)加大輕質(zhì)澆注料的比例，耐磨料與輕質(zhì)料的比例為6:4。為避免剛玉套管受熱后產(chǎn)生裂紋、破損，在施工前采取措施進(jìn)行保護(hù)處理，用碳化硅質(zhì)灌漿料將多晶莫來(lái)石纖維毯在灌漿料里面浸泡直至完全泡透為止,包裹在剛玉管外徑上(能起到塑封作用，只要澆注料不直接與450弋左右高溫的剛玉管直接接觸就不會(huì)爆裂)，防止?jié)沧⒘吓c剛玉管直接接觸造成剛玉管爆裂，包裹后用8號(hào)鐵絲將其成螺旋狀纏繞，使用前一天需烘烤至450℃以上，再進(jìn)行安裝。安裝時(shí)剛玉管底端包一層lcm厚的多晶莫來(lái)石纖維毯留做熱脹冷縮膨脹縫，原則上剛玉管頂端與法蘭大蓋間隙越小越好，防止大蓋竄氣。莫來(lái)石纖維氈的理化性能指標(biāo)如表2所示。
表2 莫來(lái)石纖維氈理化指標(biāo)表
1)提前準(zhǔn)備施工必備的工器具，強(qiáng)制攪拌機(jī)等施工用機(jī)具在設(shè)備運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)前提前試車，保證設(shè)備運(yùn)行完好;2)準(zhǔn)備好施工用材料，在施工前一天將施工所用耐火材料，如耐磨澆注料、輕質(zhì)隔熱料、耐火纖維毯、施工用水等在施工前用吊車將所用材料運(yùn)到熱風(fēng)爐拱頂;3)施工用電鎬等工具準(zhǔn)備確認(rèn)到位;5)施工開始前在熱風(fēng)爐拱頂平臺(tái)下部裝設(shè)安全網(wǎng)。1)由檢修專業(yè)人員打開熱風(fēng)爐拱頂大蓋;2)待打開大蓋后先清理纖維棉，用提前準(zhǔn)備好的纖維散棉將2個(gè)測(cè)溫孔塞住，防止熱風(fēng)竄出傷人;3)開始清理前，首先用鋼釬試探其結(jié)實(shí)程度，根據(jù)原有澆注料的強(qiáng)度來(lái)選用不同的清理方法：a)若原有澆注料易碎、易清理，則選用的清理方法為:采用自制專用鋼釬子搗打拆除，拆除下來(lái)的垃圾大塊及廢磚采用自制的夾子(自制專用夾子長(zhǎng)度2m~3.5m)將廢料夾出放在預(yù)先鋪好的鐵板上，比較散碎的廢料垃圾則利用自制的鐵把加長(zhǎng)的鐵鍬以及L行的刮料鋼板清理。b)如原有澆注料結(jié)塊強(qiáng)度高，則選用的清理方法為:原則上采用電鎬拆除，盡量減少使用次數(shù)，在剛開始拆除時(shí)可用，如果澆注料上部清理完后發(fā)現(xiàn)下部結(jié)塊嚴(yán)重時(shí)，則增加作業(yè)范圍，先清理下部澆注料外圍保溫磚，再清理結(jié)塊嚴(yán)重的澆注料。因剛玉管長(zhǎng)度1000mm是達(dá)到K磚上層，當(dāng)澆注料清理完至保溫磚部分后就避免使用電鎬。當(dāng)清理完后一層M磚后嚴(yán)禁使用電鎬，防止電鎬槍頭打到K磚上，保護(hù)K磚的結(jié)構(gòu)不受損壞。另外，施工現(xiàn)場(chǎng)是高溫作業(yè)，作業(yè)人員分成2批作業(yè)，保證施工的連續(xù)性。4)嚴(yán)格按照施工方案進(jìn)行拆除施工，耐材清理完利用風(fēng)管將準(zhǔn)備施工表面進(jìn)行吹掃干凈，清理完成經(jīng)三方確認(rèn)后方可進(jìn)行下道程序。拆除工作結(jié)束前將提前烘烤準(zhǔn)備好的剛玉管運(yùn)至拱頂現(xiàn)場(chǎng)，首先在剛玉管內(nèi)用事先準(zhǔn)備好的莫來(lái)石纖維氈用?8mm鐵絲綁牢固放入剛玉管的底部塞住管子，將鐵絲從管子上端牽引出來(lái)。莫來(lái)石纖維氈塞好后，進(jìn)行剛玉管安裝，在熱風(fēng)爐拱頂大蓋開啟前做好標(biāo)記，找好中心線。剛玉管安裝好后，首先,將剛玉管與拱頂磚孔之間的縫隙用莫來(lái)石纖維氈塞嚴(yán)，防止陶瓷耐磨料灌人其中;其次，陶瓷耐磨料在澆注前，先檢查紅外攝像孔和熱電偶孔套管中心偏差情況(見圖2)，無(wú)誤后再進(jìn)行下步工作;第三，進(jìn)行耐磨澆注料的施工(從K磚算起),將拱頂平臺(tái)上準(zhǔn)備好的陶瓷耐磨料倒人要澆注的部分，每次倒入的耐磨料厚度應(yīng)不低于200mm，邊倒人耐磨料邊用振搗棒振搗施工，保證耐磨料填充密實(shí)。當(dāng)施工到600mm時(shí)改用輕質(zhì)隔熱澆注料繼續(xù)施工400mm，澆注料頂面距離拱頂蓋預(yù)留50mm的間隙，將表面刮平，并用莫來(lái)石纖維毯填平，高出法蘭蓋40mm，法蘭蓋下覆蓋的莫來(lái)石纖維氈壓實(shí)。
莫來(lái)石纖維氈鋪設(shè)完畢，用螺紋鋼釬抽出剛玉管內(nèi)所填塞的莫來(lái)石纖維氈并清理干凈。注意避免兩孔洞清理時(shí)爐內(nèi)熱風(fēng)竄出傷人事故，要做好相應(yīng)防護(hù)。螺紋鋼釬制作成十字形(焊接十字手柄)，手戴防火手套，并戴頭罩，握住十字手柄清理。
清理完畢，由檢修專業(yè)人員將熱風(fēng)爐拱頂大蓋復(fù)位，蓋嚴(yán)法蘭蓋，1800mm人孔法蘭蓋螺栓應(yīng)確認(rèn)擰緊。熱風(fēng)爐拱頂K磚表面耐材拆除后，首先由專業(yè)鉆孔人員將下部孔道清理疏通，然后由施工人員安放2根剛玉管，在剛玉管內(nèi)塞滿用鐵線綁好的莫來(lái)石纖維氈，中間插一根10#鋼筋，避免澆注料流進(jìn)管內(nèi)的同時(shí)還可調(diào)整剛玉管位置，澆筑完成后將其抽出。高溫作業(yè)過(guò)程中要做好相應(yīng)防護(hù)，佩戴防火手套、頭罩等相關(guān)監(jiān)護(hù)工作，注意避免兩孔洞清理時(shí)爐內(nèi)熱風(fēng)竄出傷人事故。2#高爐熱風(fēng)爐拱頂耐火材料自2011年第三次處理后至今已使用8年多的時(shí)間，處理效果較為理想。在目前的使用過(guò)程中，偶爾也會(huì)出現(xiàn)熱電偶孔剛玉管出現(xiàn)損壞，熱電偶插不進(jìn)去，紅外攝像孔完好等異常情況，人工用鋼釬處理一下即可。第三次處理前曾出現(xiàn)的“檢修人員每1到3天都要疏通一次，由于拱頂溫度以及熱風(fēng)爐壓力很高，疏通的時(shí)候經(jīng)常有雜質(zhì)被氣壓沖出,稍不慎就吹到人的身上，對(duì)維修人員造成比較重大的安全隱患”的現(xiàn)象沒有再發(fā)生,滿足高爐生產(chǎn)需求。2#高爐熱風(fēng)爐拱頂耐材局部班塌原因有紅外攝像孔和熱電偶孔套管安裝中心存在偏差、施工磚縫縫隙不符合施工要求和施工用耐材m磚本身質(zhì)量可能存在問(wèn)題。處理高爐熱風(fēng)爐拱頂耐材局部坊塌技術(shù)是:對(duì)安裝拱頂熱點(diǎn)偶使用的剛玉管采取保溫方式，采取剛玉管+耐磨料+輕質(zhì)澆注料施工處理方式。總結(jié)實(shí)踐，提出處理高爐熱風(fēng)爐拱頂耐材局部坍塌的幾點(diǎn)建議：1)將DN1800大法蘭蓋處的密封墊片更換為更厚的金屬包覆陶瓷纖維(PMF)墊片，墊片厚度一般是8mm，建議加厚至12mm，但施工安裝后的壓縮厚度為5mm，這樣可以加強(qiáng)密封作用，盡量避免法蘭蓋螺栓處漏風(fēng)現(xiàn)象的出現(xiàn)。2)剛玉管增加一項(xiàng)技術(shù)要求指標(biāo)，熱震指數(shù)(1100℃)≤10次。更多耐火材料咨詢歡迎關(guān)注鄭州豫宏耐火材料有限公司waterpia.cn.
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