電爐煙道系統(tǒng)離線修復及在線更換技術研究

李偉

（山東鋼鐵萊鋼集團設備檢修中心，山東 萊蕪 271104）

1 背景介紹

特鋼50T 電爐4 孔煙道、移動煙道、直煙道系統(tǒng)是電爐余熱回收系統(tǒng)的重要組成部件，承擔電爐余熱煙氣引至電爐余熱系統(tǒng)。

因煙氣溫度持續(xù)在900 ～1050℃左右，并長期受到火焰烘烤，頻繁出現(xiàn)煙道漏水、開裂等故障，更換較困難，每次耗時約5 人7h，占用人力物力較多，制約整體檢修效率。

電爐移動煙道更換較頻繁，約每年更換12 個，下線的煙道多是管件彎頭處出現(xiàn)裂痕，使用普通焊接技術焊接較困難。檢修部組織專業(yè)人員進行研究，對煙道部件進行整體更換，確保焊接質量，提高煙道使用壽命。

2 實施計劃

2.1 方案編制

檢修部組織人員進行具體施工方案編制，先后組織特鋼事業(yè)部、檢修管理科、技術骨干進行多次研討改造方案，對方案進行多次修訂，確保項目安全順利開展實施。

2.2 工器具準備

提前完成電爐煙道專用工器具，專用吊裝工具，測量工具設計與準備。檢修部技術人員與生產單位相關人員進行協(xié)調研討，在對所有檢修項目進行研討同時，對檢修用專業(yè)工器具，吊裝工具、測量工具等都進行了詳細的整理準備，為項目的開展提供了有利的保證。

2.3 電氣焊培訓

圖1 檢修部培訓現(xiàn)場

檢修部針對當前檢修部人員的電氣焊知識相對較為缺少的情況，開展了電氣焊專業(yè)知識培訓，提高檢修部相關電氣焊專業(yè)技術力量，為檢修部項目開展及以后的檢修工作提供有利幫助（圖1）。

2.4 電爐移動煙道離線修復

針對原電爐煙道裂紋嚴重情況，首先，煙道主體材質為Q235A, 成分：C：0.14 ～0.22，Si：＜0.30，Mn：0.30 ～0.65，S：＜0.050，其余不記，抗拉強度要求高，故對其焊條要求較高。其次，煙道整體鋼結構焊接部位多，且鋼管較厚，焊接工藝需慎重選擇，根據(jù)當前檢修部焊接設備及現(xiàn)場情況，為更好地提高焊接效率及焊接質量，故選取焊機為二氧化碳氣體保護焊（簡稱二保焊）與交流焊機共同使用，同時為避免焊接引起的焊接變形情況，采取間斷焊接，對稱焊接等焊接工藝。因現(xiàn)場條件有限，故采取時效法應力消除，同時對部分位置進行加固，保證無變形情況。

焊條選擇方面，因煙道鋼管承受拉應力較大，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的裂紋多為拉裂，故在焊接過程中不宜選用較為普通的J422焊條，應采用特種焊條φ4mm,J506 型，成分見表1，506 型焊條是一種低氫鉀型焊條，它是一種堿性焊條，可以焊接結構鋼材及典型的Q235 等鋼材，其抗拉強度相對于J422 型等普通焊條大得多，所以一般焊接受力較大或受動載荷的鋼結構焊接中。同時在冷焊第一遍后可采取二保焊大面積對稱焊接，同時注意焊接前焊絲加熱，以保證焊接質量穩(wěn)定。

表1 J506 焊條成分表

普通鋼板焊接采用先交流焊機間斷焊接打底后，利用二保焊進行連續(xù)對稱焊接，保證焊接強度的同時，既能提高焊接質量，又能較好地提高焊接效率。

2.5 煙道在線更換技術

電爐移動煙道更換基本流程如下。

（1）先將移動煙道小車開出，通知泵房停泵，泄壓，掛牌，并告知主控人員。

（2）拆除移動煙道循環(huán)水管，防護后置于移動小車南側；移動煙道掛好鋼絲繩；氣割拆除移動煙道與支架各連接點；行車起鉤試吊，平衡后吊至電爐北側平臺下。

圖2 煙道水管拆除

圖3 煙道吊裝中

（3）移動煙道吊至合適安裝位，焊接于支架上；爐體搖平，移動小車開至煉鋼時工位，將移動煙道與彎煙道、直煙道對接，如對接間隙過大，則將煙道掛好鋼絲繩后，氣割拆除支架，調整支架位置直到找到合適位置后，將移動煙道支架焊接移動小車上，并對各焊接點拉筋焊接；安裝煙道冷卻水管道；根據(jù)移動煙道與直煙道之間間隙大小，制作并焊接移動煙道下側裙板。

圖4 煙道安裝至支架

圖5 煙道水管安裝

2.6 電爐四孔煙道改造

因電爐原使用的爐蓋四孔彎煙道外沿，是用鋼板焊接的，隨著局部溫度的升高，該處鋼板熔化變形。同時由于四孔煙道內壁上焊有掛渣釘，造成內部積渣嚴重，易粘渣堵塞，形成煙氣排除阻力，煙氣難以排出，同時清理積渣的難度大，使四孔堵塞嚴重，降低了抽氣的效果。

移動斜煙道接口高出爐蓋四孔煙道出口約260mm 的距離，不在同一水平面，造成冷風吸入煙道的量大，同時對進風口附近的鋼板形成較明顯沖擊，造成冷熱交替，易出現(xiàn)裂紋，所以檢修部技術人員通過與生產單位相關人員進行協(xié)商對四孔煙道進行必要改造：

（1）將四孔煙道外沿的鋼板去掉，在四孔煙道上部外側增加單邊寬140mm 的水冷環(huán)管，提高了煙道使用壽命，同時增大了煙道對接接觸面積，阻止冷風進入，有利于提高煙氣利用率，節(jié)約了原材料消耗成本。

（2）將大爐蓋四孔煙道孔徑增大200mm，爐蓋連接孔向北側擴大200mm，滿足瞬時煙氣外排的需求，有效減少了電爐煙氣及火焰自爐中心區(qū)處排出，使耐火爐蓋使用壽命提高，電極氧化程度減緩。

（3）將大爐蓋四孔煙道內壁掛渣釘去除，在內表面涂抹一層抗氧化劑，減少四孔積渣現(xiàn)象而不影響煙道使用壽命，減少了煙氣外排阻力，相當于增加了瞬時煙氣排放量，同時降低了清渣的勞動強度和工作時間。

（4）將移動斜煙道高度縮短260mm，使之與四孔煙道出口匹配，降低了煙道調整對接難度，提高了整個冶煉過程中的密封性，阻止冷風進入和煙氣外溢，提高了沉降室溫度的升高，滿足了蒸汽需求。

2.7 電爐移動煙道與四孔煙道更換快速對正

電爐四孔煙道在更換時需要對其進行重新找正，每次都要耗時約2h，而且多出現(xiàn)四孔煙道與移動煙道對不齊的情況，造成煙道口漏火，進風等情況，一是影響余熱系統(tǒng)穩(wěn)定性，二是對移動煙道及四孔煙道均造成一定的損害，嚴重影響煙道的使用壽命。

特鋼檢修部技術人員與生產單位點檢人員聯(lián)合商議，對四孔煙道定位系統(tǒng)進行重新優(yōu)化，在四孔煙道下部加大定位板，同時在爐蓋上方安設3 個定位銷，大大提高了四孔煙道的定位精度和更換效率，受到生產單位一致好評。

3 實施效果

電爐移動煙道離線修復、在線更換技術及四孔煙道改造研究與應用項目實施后，主要從以下幾個方面發(fā)生效益。

3.1 直接經濟效益

備件成本節(jié)約效益A：移動煙道利用率大大提高，由每年更換12 個備件變?yōu)楝F(xiàn)在每3 個月更換1 個煙道，按每件8.5 萬元計算，每年節(jié)約的備件成本效益

A=8.5 萬元×(12-4)=68 萬元

檢修力量節(jié)約效益B：項目實施前，移動煙道每年更換12 次，每次需要7 人5 小時，實施后每年更換4 次，需要5人4h，按人工費75 元/h 計算，每年節(jié)約的維修人工成本

B=12 次×7 人×5h×75 元/h-4 次×5 人×4h×75 元/h=25500 元

綜上所述，項目實施以后，年可直接節(jié)約費用為：

M=A+B ＝68 萬元+2.55 萬元＝70.55 萬元。

3.2 間接經濟效益

（1）增加了區(qū)域除塵效果，改善了工作環(huán)境，有明顯的環(huán)保效果。

（2）在四孔煙道定位系統(tǒng)改造后，提高了四孔煙道定位精度和檢修質量，同時降低了檢修人員勞動強度。

綜上所述，經過項目實施后，特鋼檢修部在煙道焊補修復技術儲備方面有了較大提高，為以后特鋼檢修部拓寬市場提供了有利基礎。