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降低RH爐底部和大墻襯磚耐火材料消耗的有效方法
RH爐下部槽的結(jié)構(gòu)組成
以某鋼廠100tRH爐為例，其組成結(jié)構(gòu)主要包括插入管、下部槽、中上部槽、熱彎管。其中下部槽與中上部槽通過(guò)法蘭螺栓連接，冶煉結(jié)束后下部槽與中上部槽可以分離開(kāi)，便于爐內(nèi)冷卻及檢修施工等工作。下部槽由外部鋼殼及內(nèi)襯耐火材料組成。內(nèi)襯耐火材料以外部鋼殼為導(dǎo)面砌筑，主要由爐底耐火材料及大墻耐火材料組成，分為隔熱襯、永久襯、工作襯等三部分，工作襯均采用電熔再結(jié)合鎂鉻磚(見(jiàn)圖1)。
圖1 下部槽結(jié)構(gòu)組成
爐底檢修施工方法的改進(jìn)
該鋼廠RH爐下部槽爐底工作襯鎂鉻磚厚度為300mm,由于爐底磚縫較多，使用后爐底工作面坑洼不平，容易殘留冷鋼,檢修時(shí)采用的施工方法為爐底工作襯整體拆除重新砌筑。隨著耐火材料品質(zhì)和施工質(zhì)量的不斷提升，爐底工作襯使用一個(gè)周期后，殘磚厚度平均為260mm,該鋼廠RH爐平均爐齡為108爐，爐底工作襯磚侵蝕速率為：
V=(300-260)/108=0.37mm/爐
侵蝕速率較慢，殘磚可繼續(xù)使用2~3個(gè)周期，整體拆除爐底工作襯，該部位耐火材料未得到充分利用，造成材料浪費(fèi)。
考慮拆除范圍對(duì)環(huán)流管第一環(huán)磚的重新砌筑工作的影響，結(jié)合實(shí)際情況，檢修時(shí)爐底部位只拆除與兩側(cè)環(huán)流管對(duì)應(yīng)的中間區(qū)域，如圖2所示。黑色矩形內(nèi)為拆除區(qū)域。重新砌筑時(shí)，使用打磨機(jī)將保留區(qū)域與拆除區(qū)域的邊緣打磨平整,磚與磚之間確？p隙不大于1mm。此施工方法完全保留了爐底兩側(cè)的耐火材料。經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)使用后統(tǒng)計(jì)，保留區(qū)域耐火材料可使用三個(gè)周期。第四次檢修時(shí)由于保留區(qū)域殘磚厚度達(dá)不到安全系數(shù)，需整體拆除。整體爐底耐材面積為5.181m3,拆除面積為1.312m3。落實(shí)此項(xiàng)改進(jìn)方案，可降低爐底工作襯耐火材料消耗比例為：
圖2 爐底拆除區(qū)域
第一環(huán)環(huán)流管磚施工方法的改進(jìn)
由于環(huán)流管砌筑完成后為柱形磚體，與浸漬管對(duì)接后依靠外圍不定形耐火材料固定，環(huán)流管上升管一側(cè)有氬氣帶動(dòng)鋼水上流，對(duì)環(huán)流管內(nèi)壁造成巨大沖刷[3]，在諸多結(jié)構(gòu)與環(huán)境因素影響下，環(huán)流管成為RH爐下部槽最薄弱環(huán)節(jié)。為了加強(qiáng)環(huán)流管整體性能,原始設(shè)計(jì)方案在砌筑前將環(huán)流管第一環(huán)異形磚用結(jié)合劑粘連，成為一環(huán)整體，砌筑時(shí)整環(huán)與下方浸漬管對(duì)接，如圖3所示。
圖3 環(huán)流管
為了給整環(huán)環(huán)流管與浸漬管對(duì)接提供足夠的施工空間，檢修時(shí)必須對(duì)大墻耐火材料進(jìn)行局部拆除，具體拆除方案見(jiàn)圖4。對(duì)位于環(huán)流管上方的兩側(cè)大墻拆除三角形區(qū)域，造成相應(yīng)面積耐火材料的浪費(fèi)。拆除區(qū)域鎂鉻磚數(shù)量為42塊、56塊或72塊，整個(gè)下部槽大墻磚數(shù)量為880塊。拆除“三角形”區(qū)域面積占整個(gè)下部槽大墻面積的比例為：
圖4 挖三角區(qū)域與托磚
在生產(chǎn)加工第一環(huán)環(huán)流管階段，去掉成型之后將磚粘連為一整環(huán)這一工序，檢修時(shí)保持大墻工作襯不變,下方環(huán)流管第一環(huán)磚采取分塊逐步砌筑進(jìn)槽體的相應(yīng)位置,磚縫用耐火泥漿填滿，確保環(huán)流管立縫小于1nun[4]。環(huán)流管砌筑完成后外圍留設(shè)50~70mm的空隙并用木楔臨時(shí)固定m，再進(jìn)行外圍不定形耐火材料的施工。此種施工方法省去“挖三角”的步驟，經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，完全滿足生產(chǎn)需要？山档拖虏坎鄞髩ぷ饕r耐火材料消耗6.44%。
大墻工作襯設(shè)置托磚
RH爐下部槽大墻1~8層工作襯鎂鉻磚直接接觸鋼水，受到鋼水與熔渣的滲透和侵蝕，冶煉間隙還存在冷鋼順壁流下時(shí)反應(yīng)對(duì)表面造成的熔損，另外，長(zhǎng)期的溫差，表面滲透層存在熱剝落，損壞速率較快;8~22層工作襯受到鋼水和爐渣的濺射和熱輻射，損壞速率相對(duì)較慢。
以往下部槽大墻工作襯耐火材料砌筑方法為使用鎂鉻磚從爐底直接砲筑到大墻上口。大墻工作襯磚最薄弱的地方無(wú)法滿足下一個(gè)周期的生產(chǎn)要求時(shí)，將整個(gè)大墻磚進(jìn)行拆除。該砌筑方法未考慮大墻下部與上部耐火材料使用情況的差異，拆除8~22層耐火材料存在較大浪費(fèi)。
在大墻工作襯10層及16層位置分別設(shè)置材質(zhì)與之相同的托磚，為避免檢修時(shí)托磚發(fā)生斷裂，托磚高度與二層大墻磚高度相同，磚長(zhǎng)為工作襯加上永久襯厚度。在托磚下方在下部槽鋼殼上焊接水平鋼板，長(zhǎng)度為鋼殼到永久襯長(zhǎng)度，將托磚砲筑在鋼板之上。
采用以上砌筑方法。如果檢修時(shí)10層以下工作襯殘磚厚度不足以滿足下個(gè)周期的生產(chǎn)，而10層以上部位滿足生產(chǎn)，那么可以只拆除10層以下工作襯磚，保留10層以上所有耐火材料，如圖5所示。改進(jìn)后的實(shí)踐數(shù)據(jù)顯示：大墻工作襯1~9層可使用3個(gè)周期，10~15層可使用6個(gè)周期，16~22層可使用9個(gè)周期。采用增設(shè)托磚的砌筑方法，可降低大墻磚消耗的比例為：
綜合第3、4兩條改進(jìn)措施，可降低大墻工作襯鎂鉻磚消耗比例為：
P?=P?+P?=6.44%+34.85%=41.29%
圖5 拆除托磚以下工作襯
總 結(jié)
本文通過(guò)改進(jìn)爐底檢修方法、改進(jìn)環(huán)流管施工方法、大墻工作襯設(shè)置托磚等三個(gè)方面，對(duì)RH爐下部槽砌筑方法進(jìn)行了較大改進(jìn)，優(yōu)化了施工工藝，降低了耐火材料的消耗。爐底工作襯鎂鉻磚消耗降低49.78%，大墻工作襯鎂鉻磚消耗降低41.29%,為企業(yè)節(jié)能降耗作出了貢獻(xiàn)。
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