蓄熱式加熱爐搶修施工技術(shù)

劉啟聰，李曉紅

（1.華中科技大學(xué)中歐清潔與可再生能源學(xué)院，湖北武漢430074；2.寶鋼集團(tuán)韶鋼工程技術(shù)有限公司，廣東韶關(guān)512123）

蓄熱式加熱爐搶修施工技術(shù)

劉啟聰1，李曉紅2

（1.華中科技大學(xué)中歐清潔與可再生能源學(xué)院，湖北武漢430074；2.寶鋼集團(tuán)韶鋼工程技術(shù)有限公司，廣東韶關(guān)512123）

介紹了韶鋼板材廠蓄熱式加熱爐的搶修施工，鑒于搶修中的施工質(zhì)量、施工進(jìn)度、施工成本三者之間的相互矛盾，以及關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜、施工工藝難度大和勞動(dòng)強(qiáng)度高等因素，實(shí)行技術(shù)創(chuàng)新，研制出各種有助施工的設(shè)施，圓滿(mǎn)地解決了各種問(wèn)題，從而確保了蓄熱式加熱爐搶修工程按期完成，并對(duì)搶修施工技術(shù)所取得的效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，以期為今后類(lèi)似的爐窯工程施工提供有益借鑒。

搶修；施工技術(shù)；爐墻；爐筋管

工業(yè)爐是冶金工業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備。為適應(yīng)鋼鐵企業(yè)的迅猛發(fā)展，冶金工業(yè)爐無(wú)論是從工藝、外型或者是結(jié)構(gòu)上都發(fā)生了很大的變化，這種變化，必然對(duì)工業(yè)爐的構(gòu)筑實(shí)施提出一個(gè)新的要求。寶鋼集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“韶鋼”）板材廠蓄熱式加熱爐，采用內(nèi)通道燃燒方式，全長(zhǎng)31.5 m，爐寬達(dá)10.6 m，爐膛內(nèi)空高達(dá)3 m。由于生產(chǎn)負(fù)荷不斷增大，造成設(shè)備故障頻繁，經(jīng)常要停產(chǎn)檢修，甚至搶修，尤其是關(guān)鍵部位：爐墻和爐筋管，搶修施工難度更大，搶修施工任務(wù)更重。該蓄熱式加熱爐爐墻的耐材襯體均高達(dá)5.3 m，厚度甚至達(dá)到1.5 m，墻內(nèi)空氣、煤氣通道相互隔開(kāi)，只在噴口處交匯（見(jiàn)圖1）。而爐內(nèi)的爐筋管就更加密集，縱橫交錯(cuò)，總長(zhǎng)近350 m（見(jiàn)圖2）。鑒于蓄熱式加熱爐搶修的施工質(zhì)量、施工進(jìn)度、施工成本三者之間的相互矛盾，以及關(guān)鍵部位結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，施工難度大和勞動(dòng)強(qiáng)度高等因素，按現(xiàn)有的施工方法根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。施工技術(shù)人員打破常規(guī)，本著“經(jīng)濟(jì)、可靠、先進(jìn)、適用”的原則，對(duì)蓄熱式加熱爐的施工工藝進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。下面就蓄熱式加熱爐搶修施工技術(shù)作簡(jiǎn)要介紹。

圖1 蓄熱式加熱爐橫向剖面

圖2 蓄熱式加熱爐爐筋管示意圖

1 施工前準(zhǔn)備

1.1 爐墻施工前準(zhǔn)備

1.1.1 預(yù)制爐墻內(nèi)通道模

由于爐墻的空氣、煤氣通道的內(nèi)空狹窄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用木板預(yù)制難以下手進(jìn)行加固操作。

經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)比較，用塑料板進(jìn)行預(yù)制，并在塑料模上按間距50 mm的梅花狀鉆孔，孔徑小于5 mm，以防漏漿。這樣，既確保了爐側(cè)墻通風(fēng)干燥，又省去了塑料模因防漏而包布的煩瑣工序。

1.1.2 制作攪拌機(jī)上料操作平臺(tái)

由于爐墻澆注料用量大，需要大量的人工不停地運(yùn)料和上料，在運(yùn)料時(shí)，至少需3名工人：從存料處抬上1 m高的手推車(chē)，再推到攪拌機(jī)旁；在上料時(shí)，至少需4名工人：從攪拌機(jī)旁抬至0.8 m的平臺(tái)，再抬至攪拌機(jī)上料斗。致使施工場(chǎng)地到處塵土飛揚(yáng)，不僅影響了專(zhuān)業(yè)施工隊(duì)伍的形象，而且拖慢了施工進(jìn)度。

經(jīng)反復(fù)調(diào)查試驗(yàn)，制作出攪拌機(jī)的上料操作平臺(tái)（見(jiàn)圖3）：其四周設(shè)有欄桿，高約1.2 m，寬2 m，長(zhǎng)3 m，并配備三個(gè)活動(dòng)料斗：長(zhǎng)1.8 m，寬1.8 m，高0.8 m。

圖3 上料操作平臺(tái)示意圖

1.2 爐筋管施工前準(zhǔn)備

1.2.1 制作爐內(nèi)纜車(chē)

由于預(yù)制成型的爐筋管模板長(zhǎng)1.7～2.2 m，重達(dá)50～60 kg,至少需2名工人才能搬動(dòng)，而蓄熱式加熱爐的爐型較大，爐長(zhǎng)超過(guò)30 m，且爐筋管較低，底部低于1.3 m，進(jìn)行往返運(yùn)輸時(shí)極易出現(xiàn)碰頭摔倒等安全事故。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)調(diào)查研究，制作出爐內(nèi)纜車(chē)：從加熱爐爐頭拉一條Φ8 mm鋼絲繩至爐尾，前面鎖緊，后面用葫蘆拉緊，形成一道飛攬，用角鋼自制一個(gè)吊藍(lán)，上面安裝兩個(gè)滑輪，形成一個(gè)纜車(chē)，在鋼絲上滑走。

1.2.2 預(yù)制爐筋管模板

由于加熱爐內(nèi)的爐筋管包扎料經(jīng)高溫?zé)龘p后膨脹變形，致使在新舊包扎交接口處，無(wú)法安裝采用木板預(yù)制好的爐筋管模板，只能臨時(shí)重新制作直徑加大的木模；而在拆模時(shí)，木模極易被撬爛，不能重復(fù)利用，并且造成爐筋管包扎料外表不圓滑，影響施工質(zhì)量。

經(jīng)反復(fù)研究試驗(yàn)，改用鐵板進(jìn)行預(yù)制，利用卷板機(jī)將鐵板卷成兩個(gè)半圓形鐵模，再將其中的兩端用活頁(yè)連接成為永久性模具，而另兩端則可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用弧形搭接法進(jìn)行調(diào)整。

2 搶修施工

2.1 爐墻搶修

在爐墻砌筑時(shí)，先在爐殼鋼板上焊錨固鉤、貼30 mm厚耐火纖維氈，再掛錨固磚，爐墻的錨固磚中心距為520 mm，錨固磚長(zhǎng)430 mm，但有內(nèi)通道隔斷處的錨固磚長(zhǎng)為380 mm，以確保塑料模的安裝；遇有孔洞時(shí)，錯(cuò)開(kāi)受力部位。墻角是起基準(zhǔn)作用的，要特別重視，墻角磚用七寸頭（172 mm）交錯(cuò)砌筑。輕質(zhì)磚緊靠耐火纖維氈砌筑；網(wǎng)箱高鋁耐火磚嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行砌筑：灰漿飽滿(mǎn)度≥95%，磚縫厚度≤2 mm，砌體表面平整度≤5 mm網(wǎng)箱砌體高度按相應(yīng)網(wǎng)箱爐門(mén)拱頂標(biāo)高降低500 mm，并對(duì)表面勾縫。

網(wǎng)箱拱頂模采用木板制作，安裝時(shí)，要嚴(yán)格控制拱面標(biāo)高，木板間隙不大于2 mm，且模板支撐要穩(wěn)固，并在上表面鋪設(shè)一層紙皮，以便脫模。然后，在網(wǎng)箱拱頂模上按內(nèi)通道模的底面尺寸放線(xiàn)定位，在內(nèi)通道模安裝時(shí)，內(nèi)通道塑料模與網(wǎng)箱拱頂木模交接處，必須外加L型塑料筋板連接，并鉆孔加釘釘牢，其他部位用木方撐牢，以防澆筑時(shí)塑料內(nèi)模通道上?。粻t墻內(nèi)的模板間距均不能小于150 mm，以保證通道外壁的澆注料強(qiáng)度；噴口處必須用大于噴口的塑料板封堵，以防澆注料由此流入內(nèi)通道；爐側(cè)墻長(zhǎng)度方向每隔3～4 m左右留設(shè)一條6 mm膨脹縫，且錯(cuò)開(kāi)受力部位。另外，爐墻攝像孔、烘爐燒嘴等必須安裝在無(wú)內(nèi)通道的位置，尤其是攝像孔（見(jiàn)圖4），必須按工業(yè)電視攝像頭的尺寸和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀察角度制作安裝，以滿(mǎn)足攝像要求。

圖4 攝像孔示意圖

爐墻外模采用木模制安，支模時(shí)，模板的內(nèi)表面必須十分光潔，并貼上一層紙皮，以利脫模。模板支撐要穩(wěn)固牢靠。

爐墻最好采用莫來(lái)石自流澆注料，澆筑施工前，必須將攪拌機(jī)和自制的攪拌機(jī)上料操作平臺(tái)吊到爐區(qū)施工最近點(diǎn)，用天車(chē)將裝好相應(yīng)澆注料的活動(dòng)裝料斗從地面吊到1.3 m高的攪拌機(jī)上料操作平臺(tái)上,即可省去4人的搬抬工作量。大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，加快了施工進(jìn)度,贏得了寶貴的搶修時(shí)間；而三個(gè)活動(dòng)裝料斗可輪換從存料處裝滿(mǎn)后，再吊運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng),進(jìn)一步完善施工現(xiàn)場(chǎng)“6S”（即整理、整頓、清掃、清潔、素養(yǎng)、安全六項(xiàng)）。澆筑施工時(shí)，嚴(yán)格按材料配比進(jìn)行攪拌，利用天車(chē)將攪拌好的料吊到爐墻上部的斜料槽上放下，再通過(guò)竄筒自流到爐墻下部的搗料面，竄筒要避開(kāi)塑料模，以免澆注料的自重壓爆塑料模；搗料時(shí)還要根據(jù)澆注料不同的性能，分別采用竹片等輕輕插實(shí)或采用振動(dòng)棒振搗密實(shí)，直至泥料表面返漿且無(wú)大氣泡放出為止，以防出現(xiàn)蜂窩孔洞。

澆筑完畢后視襯體硬化情況，一般24 h即可進(jìn)行爐側(cè)墻脫模；而網(wǎng)箱拱模必須48 h以后才能脫模。脫模時(shí)要求輕振輕敲，避免損傷施工體。

按要求在網(wǎng)箱內(nèi)進(jìn)行蓄熱球填充，經(jīng)驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行網(wǎng)箱爐門(mén)堵砌，為了防止網(wǎng)箱爐門(mén)的漏氣竄火，采用層層加密的絕熱型砌法加以改善。

2.2 爐筋管包扎搶修

在爐筋管更換對(duì)接時(shí)，實(shí)行坡口焊接，焊縫寬度不小于管壁厚度，嚴(yán)格實(shí)施焊層間的清渣，以保證焊縫強(qiáng)度。在縱水管上組對(duì)新滑塊時(shí)，先在管頂彈一直線(xiàn)，以保證滑塊焊接正中，再用水平儀測(cè)量滑塊面的平整度，在相應(yīng)點(diǎn)做好標(biāo)記后，進(jìn)行通水焊接，其焊腳高度必須大于8 mm。在爐筋管管壁上焊接V字型Φ6 mm錨固鉤釘時(shí)，嚴(yán)格控制鉤釘數(shù)量，按間距150 mm的梅花狀布置，實(shí)行雙面焊接，以確保焊接質(zhì)量，見(jiàn)圖5。

圖5 爐筋管截面示意圖

在爐筋管支模時(shí)，采用爐內(nèi)纜車(chē)進(jìn)行爐筋管鐵模運(yùn)輸：把鐵模放在吊藍(lán)上，用手輕輕一推就可滑出10 m、8 m，不僅比以前快了一倍，而且比以前省了一半的勞動(dòng)力，還消除了以前的碰頭摔倒等安全隱患。安裝爐筋管鐵模采用弧形搭接法，即將鐵模另兩端直接搭接，或另加一塊弧形鐵板搭接，鐵模直徑不再受到限制。為確保模板安裝尺寸準(zhǔn)確，接縫嚴(yán)密不漏漿，每隔400 mm用Φ2.8 mm鐵線(xiàn)綁扎固定好，不僅解決了在爐筋管新舊包扎交接口處支模時(shí)，預(yù)制好的爐筋管模板無(wú)法安裝的難題，而且實(shí)現(xiàn)了一模多用。

在爐筋管搗料時(shí)，采用爐內(nèi)攬車(chē)進(jìn)行包扎料運(yùn)輸：把灰斗放在吊藍(lán)上,輕輕一推，就能加快施工進(jìn)度，節(jié)省勞動(dòng)力；為避免澆注料出現(xiàn)分層及蜂窩和孔洞，采用連續(xù)作業(yè)法，從而確保了施工質(zhì)量。澆筑完畢后視襯體硬化情況，一般12 h即可脫模；拆模時(shí)更是方便快捷，不僅模板不會(huì)被撬爛，可多次循環(huán)利用，而且確保了包扎料外形圓滑順暢，從而大大地降低了人工和材料成本，加快了施工進(jìn)度，提高了施工質(zhì)量。

為解決在生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)因爐筋管震動(dòng)所造成的包扎料脫落現(xiàn)象，在爐筋管跨距較大的中部（錯(cuò)開(kāi)爐墻噴口），砌筑耐火高鋁磚磚柱，且磚柱最上層磚與爐筋管包扎料間應(yīng)緊密接觸，并嚴(yán)格控制磚縫厚度≤2 mm，每米高垂直誤差≤3 mm，灰漿飽滿(mǎn)度≥95%，以確保磚柱的砌筑質(zhì)量，從而減小了爐筋管的震動(dòng)，延長(zhǎng)了蓄熱式加熱爐爐筋管包扎的使用壽命。

3 結(jié)語(yǔ)

板材廠蓄熱式加熱爐搶修，僅用了7 d時(shí)間，順利完成了搶修任務(wù)。尤其在搶修前期準(zhǔn)備中，通過(guò)不斷的研究摸索，自行設(shè)計(jì)并制作出各種先進(jìn)的施工機(jī)具，圓滿(mǎn)地解決了施工質(zhì)量、施工進(jìn)度和施工成本三者之間的相互矛盾，進(jìn)一步完善了各部位的使用功能。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)，使用效果顯著，不僅延長(zhǎng)了蓄熱式加熱爐的使用壽命，降低了設(shè)備故障率，提高了生產(chǎn)量，而且減少了蓄熱式加熱爐的熱損失，減輕了施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗，從而為公司創(chuàng)造了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也充分證實(shí)了所采取的搶修施工技術(shù)的科學(xué)性和適用性，并可供今后類(lèi)似的爐窯工程施工借鑒。

[1]武漢冶金建筑研究院.工業(yè)爐砌筑工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2004.

Emergency Repair Construction Technique for Regenerative Heating Furnace

LIU Qicong1,LIXiaohong2
（1.China-EU Institute for Clean and Renewable Energy,Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074,China;2.SGIS Engineering,Baosteel Group Guangdong Shaoguan Iron and Steel Co.,Ltd, Shaoguan 512123,China）

The emergency repair construction ofregenerative heating furnace ofthe plate rolling mill at SGIS was introduced.Due to the conflicts among the construction quality,construction schedule and the construction costs during the emergency repair,the complicated structures of the key parts,the difficulty of the construction procedures and high labor strength,the technicalinnovations were carried out,and the various facilities for the construction were developed and made,which helped solve the various issues satisfactorily and guaranteed the emergency repair complete on schedule.The result by the technique was evaluated which mightbe referred by the repair projects ofsimilar types offurnaces and kilns in future.

emergency repair;construction technique;furnace wall;furnace ribbed tube

TF065.7

B

1001-6988（2016）06-0053-04

2016-08-09

劉啟聰（1992—），男，碩士研究生，研究方向?yàn)樾履茉吹难邪l(fā).