炉壳安装（精选4篇）
炉壳安装 篇1
1 工程概况
5号高炉工程是上海梅山钢铁股份有限公司 (以下简称“梅钢”) 二期项目760万t重点工程, 2010年4月开工建设, 2012年3月无负荷联动试车结束。高炉炉壳高47.4 m, 直径3.1 m~17 m。设计容积4 070 m3, 炉壳共分24大段, 每段由设备制造厂分3块~4块制作出厂。综合考虑高炉高度、起重重量, 从工作效率、经济角度出发, 选用DBQ4000型塔机进行吊装。高炉炉壳采用自下而上安装方法, 各段炉壳均在施工现场组装平台进行组装, 采用塔吊整圈吊装。
2 梅钢二期项目工程质量管理特点及办法
1) 高标准、严要求、争创“双优”工程。梅钢根据冶金建设工程质量评定标准, 对梅钢二期项目建设提出更高质量目标:单位工程点合格率95%, 优良率90%。
2) 采用项目负责人制, 配置质量监督工程师对项目专项负责, 全面掌握施工现场质量情况。质量监督工程师通过日常巡检, 监督检查施工单位质量行为, 使得质量隐患早发现、早处理。
3) 采用月度对标检查、季度质量大检查, 对二期项目建设质量进行评价和对比。在月度对标检查中, 通过检查结果排名, 施工单位可以相互进行比较, 发现自己不足之处, 互相竞争, 提高施工质量。
4) 针对梅钢二期项目特点, 工程管理部门制定出相应管理办法。如:对供货商管理办法、焊接质量管理办法、钢结构制作管理办法、交工资料审核管理办法等。
5) 过程施工严把“八道关口”:a.方案关———坚持按方案、按设计施工;b.交底关———坚持工程无交底不准施工;c.材料关———坚持不复检或不合格的材料不得用于工程;d.操作关———坚持持牌作业和先做样板段制度, 人员不落实, 责任不明确, 不准盲目施工;e.会签关———坚持隐蔽工程会签和专业工序交接会签;f.内检关———坚持先自检后专检的原则, 不经专检的工序不准进入下道工序;g.检验关———严格材料、成品及半成品施工过程中的质量检验;h.同步关———坚持实体与软件资料同步, 资料不全, 不准通知监理验收。
3 炉壳安装方法及质量控制
炉缸带炉壳是高炉炉壳较厚、较重的部位, 这里重点介绍炉缸1段和炉底封板安装:1) 对高炉基础进行复测, 放出四芯线。2) 炉缸1段以及炉底封板在组装台上整体拼装, 分2块吊装。3) 组装时对组装台1∶1放样, 弹出四芯线和中心线, 配置垫板进行找正。4) 炉缸1段以及炉底封板分四块吊到组装台上, 在装配时对高度、上口水平度、中心和椭圆度进行找正, 检查无误后填写装配检查记录, 炉壳及炉底板安装允许偏差:a.炉底板纵横中心线:2.0 mm, 经纬仪检查;b.炉底板标高:±10 mm, 水准仪检查;c.炉底板上口高低差:4.0 mm, 水准仪检查;d.炉底板焊后水平度:2D/1 000, 水准仪检查;e.外壳钢板圈中心 (相对炉底中心) :H/1 000, 线坠钢尺检查;f.外壳钢板圈上口高低差:4.0 mm, 水准仪检查;g.外壳钢板圈最大与最小直径之差:2D/1 000, 钢尺检查。5) 配置8名焊工对称同步焊接, 消除焊接应力和焊接变形。6) 焊缝探伤完成后复查定拼装精度, 检查合格后填写拼装记录表。7) 设置临时操作平台和吊装设施, 分块吊装。
4 炉壳焊接方法及质量控制
高炉炉壳材料为BB503钢, 板厚50 mm~80 mm;炉底板采用Q235-C钢, 板厚25 mm。BB503钢是宝钢自行开发研制的高炉炉壳专用钢, 已成功应用于宝钢三号、四号高炉, 该材质的焊接性与普通低合金钢相近, 要求厚板焊接时焊前预热、焊后后热、施工工序多、焊接周期长。炉壳立缝除煤气封罩采用二氧化碳气体保护焊外, 其余均采用全自动焊。全自动焊有两种方法可供选择:丝极电渣焊及林肯自保护立焊。电渣焊已在宝钢一、二、三、四号高炉成功运用。立缝焊接主要采用KES法自动焊, 横缝采用半自动焊 (林肯焊机) 。
1) 丝极电渣焊 (KES) 。a.坡口检查。炉壳拼装好以后, 坡口错边不超过2 mm;焊接区域内清理干净, 无毛刺、污物。b.拼装定位。在炉壳内壁间断焊接, 焊缝长度90 mm, 间距400 mm, 焊缝成型平滑均匀。焊接前进行预热, 温度控制在120℃左右, 预热宽度90 mm。c.安装定位板。在炉壳外侧安装定位板, 定位板单侧与炉壳焊接, 以便于拆卸, 材质与炉壳相同。最下面一块定位板距底边200 mm, 最上面一块定位板距顶边150 mm。d.电焊机轨道。轨道采用40×40×5直角角钢, 超出炉壳500 mm, 导轨与焊缝距离100 mm。e.焊缝两端按照规范要求加装引弧板, 坡口与材质和炉壳相同。f.安装冷却器时划出中心线。g.焊接材料按照规范要求进行烘烤, 由专人负责领取并建立台账。
2) 炉壳立缝自保护焊接。a.坡口检查。炉壳拼装好以后, 坡口错边不超过2 mm;焊接区域内清理干净, 无毛刺、污物。b.拼装定位。在炉壳内壁间断焊接, 焊缝长度90 mm, 间距400 mm, 焊缝成型平滑均匀。焊接前进行预热, 温度控制在120℃左右, 预热宽度90 mm。c.安装定位板。在炉壳外侧安装定位板, 定位板单侧与炉壳焊接, 以便于拆卸, 材质与炉壳相同。最下面一块定位板距底边200 mm, 最上面一块定位板距顶边150 mm。d.焊缝两端按照规范要求加装引弧板, 坡口与材质和炉壳相同。e.焊接材料按照规范要求进行烘烤, 由专人负责领取并建立台账。
3) 炉壳立缝二氧化碳气体保护焊。煤气封罩因倾斜度很大, 不能采用自动焊接, 故采用二氧化碳气体保护焊。a.坡口检查。炉壳拼装好以后, 坡口错边不超过2 mm;焊接区域内清理干净, 无毛刺、污物。b.拼装定位。在炉壳内壁间断焊接, 焊缝长度90 mm, 间距400 mm, 焊缝成型平滑均匀。焊接前进行预热, 温度控制在120℃左右, 预热宽度90 mm。c.安装定位板。在炉壳外侧安装定位板, 定位板单侧与炉壳焊接, 以便于拆卸, 材质与炉壳相同。最下面一块定位板距底边200 mm, 最上面一块定位板距顶边150 mm。d.天气环境不好时, 做好防风、防雨措施。
4) 焊后检查。焊缝焊接好24 h后可进行外观检查, 焊缝外观质量不低于GB 50236-2011中Ⅲ级规定。外观检查合格后进行无损检测, 超声波探伤按GB 11345-89进行, B类Ⅱ级合格。
5 结语
梅钢5号高炉工程已于2012年3月无负荷联动试车结束, 并顺利投入使用, 焊缝无损探伤合格率100%, 工程质量在冶金质量监督总站质量大检查和宝钢联合检查中多次受到好评。
参考文献
[1]GB 50236-2011, 现场设备、工业管道焊接工程施工规范[S].
[2]GB 50372-2006, 炼铁机械设备工程安装验收规范[S].
[3]GB 50231-2009, 机械设备安装工程施工及验收通用规范[S].
承钢1号高炉炉壳更换方案探索 篇2
承钢1号高炉自2004年投产, 到2012年开始大修, 本次大修以高炉炉壳更换为主线。在以往的高炉炉壳更换过程中, 均是从炉缸到炉喉部分的炉壳更换, 技术方案比较成熟。但是, 本次炉顶和炉缸部分不动, 只更换炉壳中间部分, 这在承钢历史上还属首次, 没有经验可借鉴。为此, 需要制定最优方案, 确保高炉大修按期、保质、保量完成。
根据承钢1号高炉现场实际情况, 制订了3种方案, 从全方位、多角度进行考虑, 综合分析各种方案的优缺点, 最终确定以分段安装的方式进行炉壳更换。
1 高炉工程概况
承钢1号高炉大修计划为70d, 主要大修任务是旧炉壳改型和冷却壁更换。炉壳主要是更换高炉本体的第5段到第12段, 其余炉壳保持不变。更换的炉壳总重约为150t, 最重的一段炉壳约为28t, 最轻的一段炉壳重为15t。更换区域的总高度为12.43 m, 最大炉壳直径为11.9 m, 最小炉壳直径为9.95 m。炉腰直径由10m改为10.5m, 炉腰高度由2m改为1.5m, 炉腹的高度由3.1m改为3.6m, 炉腹角由79.49°改为77.1°, 炉缸不变, 新炉型的有效容积由1 260m3变为1 650m3。
炉壳更换主要从第5段到第12段, 为了保证高炉的大修质量及工期, 需要制定详细的炉壳更换方案。高炉12段炉壳已经发生变形, 东西和南北方向炉壳到中心的偏差为145 mm。同时, 在需要更换的炉壳割除后, 对第5段及12段的炉壳变形趋势不能很好地判断, 另外还要限制12段以上的炉壳及结构框架的变形在规定范围内。为此, 怎样保证新炉壳和旧炉壳进行良好对接是大修过程中的关键点。
2 高炉炉壳更换方案探讨
炉壳更换是高炉大修中的一项重要的工作。以最简单、最节约、最安全的更换方式为原则, 制定方案并进行优化探讨十分必要, 下面分别对3种方案的优缺点进行分析, 最终确定最优方案。
2.1 滑轮组更换方案
第5段至12段的高炉炉壳及冷却壁的总重量约为800t, 炉壳的最大直径约为12 m。利用滑轮组既省力又可以改变方向的特点, 进行炉顶支护和炉壳更换。炉壳更换分段进行, 即先更换第5段, 然后第6段, 以此类推。
对12段以上炉壳及其附属设备的支护问题, 在高炉立柱之间焊接2个横梁, 横梁上设置滑轮组, 把高炉的炉喉固定 (见图1) , 以滑轮用钢丝绳能够承受整个炉壳的重量为设计依据。高炉停炉后, 去除更换的炉壳, 测量炉喉钢圈法兰的水平度。根据实际情况调节好法兰的水平度后, 用钢结构把炉顶固定 (见图2) 。然后, 利用滑轮组进行炉壳的分段安装 (见图3) 。
高炉炉后钢砖法兰调好后, 用钢结构固定炉壳, 高炉炉壳与钢结构固定处用厚钢板焊接, 一是增加钢结构的接触面, 二是保护炉壳不被拉伤, 同时钢结构与立柱链接处可制定相应的防护措施。钢结构必须能够满足高炉的重量及侧向的受力, 以大型工字钢、槽钢、角钢等材料为主。
此方案的缺点是用滑轮组调整炉喉钢圈法兰时所用的卷扬机需要购买, 在一定程度上增加了检修成本, 同时还需要考虑卷扬机的安装位置。另外钢丝绳规格和重量均比较大, 使用不方便, 调整炉顶设备费时、费劲。另外, 不断地调整滑轮位置, 既浪费时间, 又存在一定的安全隐患。优点是把炉顶钢圈法兰调整好后, 用钢结构固定炉壳比较稳定, 高炉不易变形, 同时可以钢结构作为支撑更换炉壳。
2.2 整体推移方案
为了节约大修周期, 可以考虑整体更换炉壳方案。采用整体更换方案, 可以提前按照炉壳的尺寸、形状在其他区域把炉壳组装好再整体安装。
整体推移炉壳之前也需要对炉顶进行支护, 可以参照滑轮组支护方案进行, 也可以按照钢结构加丝杠调整的方式进行, 如图4所示。钢结构与立柱和炉壳为铰接, 可以活动。立柱上部有横梁, 防止立柱受拉作用向高炉内侧倾斜, 钢结构上有大丝杠。用丝杠把炉顶法兰钢圈调整水平后, 支撑部分再焊接, 如果钢结构的强度不够, 可以提前焊接钢结构支撑, 但必须做成可调式。用丝杠调节时, 可借助手拉葫芦或液压缸辅助进行, 调好后, 焊接所有活动的部分。
根据生产现场的实际情况, 在高炉风口平台可以搭建一个12m大的平台, 平台的底部铺设H型钢, 上部为钢板 (见图5) 。在高炉的风口平台上制作炉壳。搭建的推移平台标高为+18.05 m, 即与底部割除的炉壳 (第4段) 标高相同。
平台制作完成后, 开始焊接制作第5段炉壳, 在第5段炉壳制作完成后, 在炉壳内部制作支撑 (见图5) 。然后安装滚动体, 安装完成后把第5段炉壳放置在平台辊道上。要求安装的滚动体能够支撑起炉壳使其比平台面高5mm~15mm, 目的是在推移过程中, 炉壳边缘不被损坏且可以和第4段能够很好地焊接。吊装第6段, 调整与第5段的位置, 焊接, 依次类推。
在高炉炉壳均焊接完成后, 高炉停炉。将高炉拆除后, 在第4段内部搭设平台。最后, 用液压缸在炉壳北侧把组装好的炉壳推移到第4段上, 液压缸的参数根据炉壳等情况确定。推移到位后测量高炉中心线及水平度等参数符合要求后, 焊接第4段与第5段。最后把多余的设施拆除。
整体推移方案俯视推移过程如图6所示, 侧面推移过程如图7所示。
此方案的缺点是需要核实风口平台的承重能力, 如果能力不够需要在下面增加立柱, 另外需要把高炉炉体框架部分提前割除, 这样可能导致高炉在生产过程中发生倾斜。更重要的是, 第4段炉壳与第5段炉壳的对接, 如果新或旧炉壳发生变形, 需要进行校正处理。第12段对接时, 需要预留一段, 按照分块拼接的办法与旧炉壳焊接才能很好地保证结合。优点是可以提前在搭建好的平台上进行炉壳的拼装, 节约工期。还可以把冷却壁安装于新炉壳上然后进行整体推移。
2.3 分段安装方案
分段安装方案就是把新炉壳按照改造的尺寸、形状提前把钢板卷曲成型, 并把冷却壁的安装孔预留好。
高炉大修停产后, 设置炉壳吊装工具和炉喉支撑, 防止更换的炉壳被割除后炉喉钢圈法兰变形。炉喉钢圈的支撑可以用立柱把煤气上升管道固定好, 在重力除尘器管道上设置一根长梁与高炉炉壳连接, 在梁上安装1个电动葫芦用于炉壳的吊装。同时在炉壳炉喉的外部和内部焊接2个圈梁, 分别安装4个电动葫芦, 用于调整和安装炉壳时使用。
拆除旧炉壳时, 使用氧枪按照横、竖方式进行, 首先从炉喉部分进行割除, 割除时要分块、分段进行。在安装完一端炉壳后需要利用水准仪进行炉壳高度的测量, 保证炉壳上边缘的水平度。为了防止炉壳焊接时发生变形, 焊接时需要按内外对焊及两边焊接的方法进行。
分段安装示意图如图8所示。
3 方案选择
根据以上3种方案的比较, 可以看出使用分段安装方案操作简单, 炉顶支护方案简单, 用料较少, 比较方便, 节约成本, 工期较短, 同时在安装新炉壳时调节比较方便。
4 结论
本文对承钢1号高炉大修炉壳更换方案进行了讨论, 得出使用分段安装方案比较简单, 既能节约大量的工期又能节约准备成本, 适用于部分炉壳的更换。经过大修后高炉的运行符合工艺要求, 达到了高炉大修的目的, 对钢铁企业高炉炉壳的更换具有一定参考价值。
参考文献
炉壳安装 篇3
关键词：转炉炉壳,镁碳砖,热应力,膨胀间隙
安阳钢铁公司第二炼钢厂三座转炉炉衬于2003年由焦油白云石砖改为镁碳砖, 改后转炉炉龄大幅度提高, 由原来的5000炉左右提高到2万炉以上, 最高炉龄达到30 300炉。2007年对转炉进行了扩容改造, 将倒凹形水冷炉口改为平板式水冷炉口, 悬挂式活动炉底改为螺栓联接的小炉底。在2007年的使用中, 转炉炉壳频繁发生焊缝开裂事故, 造成炉衬粉化及空洞, 极易发生漏钢事故, 严重威胁到转炉的安全生产。为此对炉壳焊缝开裂的原因进行了调查分析, 制定了相应措施, 炉壳在2008年的使用过程中, 焊缝开裂现象大幅度减少, 确保了炼钢生产的顺利进行。
1 转炉炉壳焊缝开裂原因分析
1.1 开裂部位及形貌
炉壳开裂主要集中在各部位焊缝连接处, 见图1。
1.2 焊缝开裂原因分析
炉壳在工作中主要承受机械应力和温度应力这两类应力的综合作用。机械应力是由炉体自重、钢液等重量产生的静负荷以及炉体在倾动、吹炼等过程中的动负荷所产生的。温度应力包括了两个方面:一是由于炉壳结构、耐火材料的厚度及导热系数的影响, 炉壳在纵向和径向均存在温度梯度, 由此形成很大的温度梯度应力;二是由于耐火材料和炉壳间的温度、热膨胀系数存在差异, 炉衬和炉壳的热膨胀不同, 炉衬对炉壳产生较大的热膨胀压力, 由此在炉壳上引起的热膨胀应力。
1.2.1 镁碳砖膨胀力对炉壳的影响
安钢第二炼钢厂转炉炉壳未改变炉口及炉底连接方式以前也使用镁碳砖作为转炉内衬, 并未频繁发生焊缝开裂事故。原炉壳结构见图2。
炉口及炉底改造后, 炉壳焊缝开裂现象明显增多, 改造后炉壳连接结构见图3。
镁碳砖热膨胀系数在1.0%～1.8%之间[1], 安钢第二炼钢厂转炉炉衬总高为5000mm, 镁碳砖总体膨胀量大于50mm。2007年以前更换炉衬时都只在炉口下部预留大于35mm的总膨胀缝, 且使用镁碳砖楔子揳紧, 炉壳发生焊缝开裂现象并不明显。分析其主要原因是因为炉口、炉身、炉底连接处存在的缝隙吸收了该部分膨胀力, 未对炉壳造成较大的热膨胀压力, 见图4。
炉口及炉底改造后, 炉身与炉口连接处增加了连接法兰, 同时炉底处也增加了连接法兰, 镁碳砖产生的膨胀力都直接作用于炉身上, 炉身承受的机械力大幅增加。巨大的膨胀应力作用在炉壳上, 导致炉壳在焊缝薄弱处开裂。停炉后炉身下部镁碳砖从中间裂开 (见图5) , 也证明了此巨大膨胀应力的存在。
出钢口部位钢板焊缝开裂的主要原因是:炉壳改造后出钢口砖设计为大块整体出钢口, 其与炉壳钢板间缝隙使用小块切分镁碳砖填充, 未留置膨胀缝, 大块镁碳砖产生的较大的膨胀力作用于出钢口四壁, 造成出钢口部位钢板焊缝开裂。
1.2.2 温度应力的影响
由于镁碳砖具有好的抗蚀性能、抗热震性能以及不易剥落等优点, 使其在转炉内衬上得到了广泛的应用。但镁碳砖导热系数增加了3～4倍, 经试验得出含碳量为20%的镁碳砖热导率为26W/ (m·K) [2]。热导率大导致炉壳的工作温度升高, 使炉壳一直在较大的热负荷下工作, 炉壳变形急剧增加。现场测量的炉壳温度见表1。
转炉炉帽及炉身直段部位镁碳砖厚度都为500mm, 但直段部位设有115mm厚镁砖永久层及10mm厚石棉板保温层。此修砌差异使得外部炉壳温度差别较大, 加之炉帽受高温炉气、钢液钢渣、烟罩反射的辐射热及炉口喷溅物的热作用, 炉帽与炉身部位炉壳温度差值达到40℃ (见表1) 。由于在锥体和筒体间存在温差会产生反向的旋转应力[2], 作用于焊缝部位, 造成应力集中, 导致炉壳焊缝开裂。
1.2.3 焊接工艺的影响
安钢第二炼钢厂转炉炉壳所用材质为30mm厚的16Mn钢板, 其化学成分见表2。筒节间对接焊缝为坡口角度等于60°的双面V形坡口, 钝边为2mm。
16Mn钢含碳量较低, 因含有少量合金元素, 其淬硬倾向比低碳钢稍大, 快冷时可能出现淬硬的马氏体组织。高温热强性能以及抗蠕变性能较差。同时炉壳壁厚、体积大、结构复杂, 在组装焊接中往往产生较大的焊后残余应力, 且又是在极冷极热温差变化较大的环境条件下使用。以前对炉壳未进行焊后残余应力处理, 焊缝经常产生裂纹而影响生产[3]。
2 防止炉壳焊缝开裂采取的措施
2.1 设置合适的镁碳砖膨胀余量
合理留设膨胀量非常重要。炉衬膨胀间隙设置小或不设置, 炉衬结构稳定, 但炉衬受的热应力就大。镁碳砖膨胀间隙设置大, 炉衬受的热应力小, 但炉衬结构不稳定, 易出现塌砖和掉砖事故。
参考公式1计算炉衬的线膨胀率, 针对炉衬不同部位, 设置不同的膨胀缝, 减轻镁碳砖膨胀力对炉壳的影响。
ρ= α (t-t0) ×100 (1) [4]
式中 ρ—— 材料的线膨胀率, % ;
α—— 材料的线膨胀系数, 10-6/℃ ;
t——工作温度, ℃ ;
t0 ——室温, ℃ 。
炉底下锥体在炉底法兰垫一层镁砖后铺10mm厚石棉板, 然后再进行镁碳砖修砌。镁碳砖间平缝每隔四层砖使用一层1mm厚黄板纸作为垂直膨胀缝。
炉身直段部位镁碳砖每3层使用一层1mm厚黄板纸作为垂直膨胀缝。
炉帽、炉口法兰下留大于30mm的空隙 (具体视实际修砌情况而定) , 并且用木锲塞紧, 防止摇炉时砖松动, 用镁质火泥与镁沙封死。严禁用镁砖顶死, 防止膨胀导致炉壳变形。炉帽镁碳砖每隔4层使用一层1mm厚黄板纸作为垂直膨胀缝。
2.2 优化焊接工艺, 减轻焊后残余应力
在炉壳制作过程中, 制定合理的焊接工艺, 规范操作, 提高炉壳焊缝力学性能。
2008年炉壳焊接时正值北方寒冷的冬季。因此在炉壳周围设置挡风围墙, 保证焊接作业正常进行。焊前进行预热, 自制简易预热装置, 喷嘴平行于焊缝沿圆周均匀分布, 分别在炉壳内部坡口上方和外部坡口下方距坡口中心约50 mm处小火缓慢加热, 以降低焊接冷却速度, 尽量避免焊缝产生马氏体组织。预热还可以降低焊接应力, 并有助于氢从焊接接头逸出, 有效防止氢致裂纹的产生。施焊采用焊条电弧焊与半自动气体保护焊相结合的方法。焊条类型选用低氢型, 以获得良好的熔敷金属抗裂性能。焊后进行消除应力处理是必需的。根据炉壳大小及现场条件, 采用振动消除应力的方法使焊接应力得到松弛。焊接完成后进行超声波探伤, 检测焊接质量。
2.3 安装防护板和隔热层, 改善炉壳工作条件
在转炉炉帽圆周部位安装焊接防护裙板, 阻隔炉口喷溅钢渣、钢液对炉帽的传热。同时在炉帽内部设置10mm厚石棉板隔热层, 减少炉内向炉壳的传热。相关资料表明, 设置石棉板后炉壳所受到的热膨胀应力仅为没加石棉板时的50%[5]。
3 应用效果
采取以上措施后, 安钢第二炼钢厂三座转炉炉壳在2008年的使用中只发生过一次焊缝开裂, 有效地延长了炉壳的使用寿命, 减少了检修费用, 降低了生产成本, 提高了经济效益。
4 结语
炉衬镁碳砖热膨胀力及炉壳热应力是造成炉壳焊缝开裂的主要原因。通过合理设置镁碳砖膨胀缝、减少热量传导和制定合理的焊接工艺可大幅度降低炉壳焊缝开裂次数, 延长炉壳使用寿命。
参考文献
[1]北京钢铁研究总院.国外转炉顶底复合吹炼技术 (四) .1989.
[2]覃琴.镁碳砖的性能及其对BOF炉炉衬和炉壳应力的影响.国外耐火材料, 1993, 2 (12) .
[3]黄亚强.50 t转炉炉壳整体退火工艺.电焊机, 2007, (7) .
[4]张江伟, 胡黎宁, 田新中.转炉炉壳炉衬使用效果影响因素的探讨.河北冶金, 2006, (4) .
热风炉炉壳高温段的去应力退火 篇4
1 退火方案的确定
1.1 确定炉壳的组装分段
根据需退火部分的炉壳尺寸、设计分带及安装要求, 将蓄热室分四段组装如图1, 燃烧室分二段组装如图2。
1.2 确定退火方法
分段组装好的四座热风炉炉壳的24段在现场设置的电加热退火炉内退火, 退火后直接吊装, 吊装后形成的24条环缝, 使用履带式加热器铺盖在焊缝上局部退火。
1.3 退火工艺的确定
按设计规范要求, 去应力退火是将钢件随炉以100～1500℃/h缓慢加热至500℃～6500℃, 经过一段时间保温后, 随炉以50～1000℃/h缓慢冷却至300℃～2000℃以下出炉。在去应力退火中, 钢并无组织变化, 残余应力主要是通过钢在500℃～6500℃保温后的缓泠过程消除的。为此制定了如下的退火工艺:300℃以下按100℃/h升温→300℃保温0.5h→300℃～600℃按80℃/h升温→600℃士20℃保温2.5h→600℃～300℃按80℃/h降温, 300℃以下自然冷却。
1.4 确定退火炉尺寸
组装后的炉壳最高为蓄热室的1段, 高7.8m, 最大直径为蓄热室的3段, ?11.7m, 为此需在现场搭设一个内圆直径为?13m, 高8.2m的退火炉, 另配一个活动的顶盖, 以满足热风炉多次退火的要求。
1.5 炉壳退火件的组合
由于退火一次需要近20h, 加上炉壳进出, 二天只能退火一次, 所以考虑将图1与图2中的1套在3内, 5套在4内, 6套在2内分12次退火。
1.6 退火炉的电力及控制
根据退火炉炉内容积和最大退火重量, 设电加热片210片, 每片10kW, 用一台容量2000kVA的变压器供电, 配置4台温度控制柜作为调温设施, 每台360kW, 配置4台动力配电柜直接供加热器电源, 每台270kW。
2 退火炉的设置
(1) 现场挑选一块平整、无杂质的场地, 安装16×16m2钢平台, 在平台上定出中心后, 画出直径13m的圆, 作该圆的外切正十二边形。
(2) 在十二边形上设24根高8.2m的20#槽钢立柱, 相互间用L50角钢连接, 并在柱顶设-[20圈梁。
(3) 安装δ2炉墙板, 焊接φ6不锈钢锚固件, 长度180mm, 按200×200mm布置。
(4) 与炉外立柱对应, 在炉内安装24件[16立柱。
(5) 在混凝土梁、基础范围内均匀铺上厚225mm的耐火砖两层, 一层平铺, 一层立铺。
(6) 安装墙体厚150mm的硅酸铝纤维毯, 露出的锚固件用22#不锈钢丝缠绕以固定纤维毯。
(7) 连接炉内立柱间的L50, 固定炉内电加热片。
(8) 炉内加热片电源引线, 用φ10圆钢作加热片电源引线, 套上φ12瓷管, 每三片为一组, 共用一根圆钢作相线, 地线每一带可共用, 退火炉在整个圆周留三个进线口, 开口尺寸为0.6m×0.6m, 出口用角钢固定环氧树脂板开孔, 固定圆钢出炉壳, 并在圆钢出口端焊M12螺栓作为电缆接头用。
3 构件的炉内退火
(1) 吊装退火件前, 在炉底按退火件的圆周均匀分布16个30mm厚的钢板, 用?30的圆钢放在钢板上, 再用16块30mm厚的钢板放在圆钢上面, 吊装退火件, 放在钢板上面, 割开退火件自身的加强支撑, 以便其热处理时能够自然伸缩, 防止变形。
(2) 落上保温盖, 检查盖与圈梁间的缝隙, 并用保温棉塞紧, 按退火工艺要求退火。
(3) 退火完毕后, 揭开保温盖, 焊固退火前割开的退火件支撑, 吊出构件。
(4) 对加热器及线路、保温进行检修, 更换损坏的加热片, 检查线路引线是否有松动, 固定支架是否变形或损坏, 保温棉是否塌落。
(5) 重复1～4步, 进行后续构件的退火。
4 焊缝的局部退火
(1) 加热器布置。履带式加热器安装时利用Ф6园钢钉起托护作用, 然后将所有加热板用8#铁丝箍紧, 每4块加热器共一个支路, 安装一个热电偶。
(2) 热电偶的固定。热电偶在安装时要上下错开;厚簿炉皮上都有, 并离加热板边缘100mm～110mm, 固定采用M16×35螺栓和刨有6×4方槽螺帽, 把固定组件螺帽点焊在焊缝上下, 最后将热电偶插入方槽内, 拧紧螺栓使热电偶紧靠炉皮。
(3) 保温材料的固定。保温材料选用硅酸铝保温被, 耐温要求700℃以上, 在炉皮上焊接Ф6园钢钉, 把石棉被穿挂其上, 并按炉弧弯曲压实, 再用16#铁丝斜拉成网, 使石棉被紧靠炉皮, 并用0.75mm铁板固定以减少热能散失。
5 效果
马钢4080M3高炉热风炉炉壳按上述方法退火后, 经监理验收, 完全符合设计要求, 不过方案实施时, 前期是按炉壳套装处理的, 由于套装时割、焊炉壳支撑比较麻烦, 又试验了不动炉壳支撑、单组带退火的方法, 经检测发现炉壳没有出现变形情况, 这样后期就全部改成了一个组带退火一次的方案, 这也为以后的现场整体退火提供了一定的实战经验。
摘要：马钢4080M3高炉的热风炉顶部焊缝的去应力退火, 现场使用的是整体退火和局部退火相结合的方法实施的, 即分段组装好的炉壳在现场设置的退火炉内退火, 炉壳吊装后形成的环缝, 使用履带式加热器铺盖在焊缝上局部退火, 经试验, 效果良好。