CN104551525A - 一种高炉炉壳开裂后的处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及应用在冶金炼铁技术领域中的高炉设备的修补方法，尤其是一种高炉炉壳开裂后的处理方法。所述的通过实施在高炉炉壳开裂处设置冷却水管、加强筋板和隔断筋板，灌浆以及通水冷却程序来实现高炉炉壳开裂处的修补。该方法实施后，可有效缓解高炉炉身、炉腰或者两者结合部位炉壳在炉役后期频繁开裂的问题，减缓对高炉冷却器的损坏，使高炉维持强化冶炼持续生产，并减少因煤气蹿漏引发的安全、生产事故，改善高炉炉役后期作业环境，减轻工人的劳动强度。

Description

一种高炉炉壳开裂后的处理方法

技术领域

本发明涉及应用在冶金炼铁技术领域中的高炉设备的修补方法，尤其是一种高炉炉壳开裂后的处理方法。

背景技术

在钢铁冶炼过程中，炼铁用的高炉运行至炉役后期时，炉身下部、护腰或者其结合部位会发生炉壳发红、炉壳焊缝处开裂等现象，究其原因是高炉运行期间温度高，周围环境的温度也会升高，钢制炉壳表面受温度影响呈现红色，再者，一般情况下，高炉炉体冷却器上设置有U型冷却水管，冷却水管周围温度随高炉内部温度变化，出现急冷急热，对炉壳焊缝处影响加剧，焊缝处应力集中，导致出现缝隙，增加大量的煤气外泄的风险，因此，作业人员无法进行正常的测量监测冷却壁的水温差和高炉设备的检查维护工作。当有熔融状态的渣铁从开裂的炉壳部位流出时，会危及到高炉周围作业人员和生产设备的安全，而且高炉无法实现高顶压操作，需要被迫大幅度减风，甚至造成高炉无计划休风，影响高炉运行的安全、稳定。如果高炉炉壳开裂现象加剧，炉体产生严重变形，将会产生的危害更大。

目前，高炉炉壳开裂修补普遍采用在炉壳壳体安装冷却装置，为了安装冷却装置需要在炉壳壳体上设置安装孔，由于安装孔的尺寸较大且分布较为密集，导致高炉的煤气泄漏点增多，有时还对高炉原来使用正常的冷却器造成一定损坏；炉役期内冷却板之间的炉壳易受热发红，产生应力集中而引发炉壳开裂事故；而且铜冷装置与炉壳固定时，难以保证固定质量要求，影响冷却装置的使用寿命。

为了预防高炉炉壳开裂，防止炉壳烧穿，人们常用圆柱形或者椭圆柱形高炉炉体冷却器对高炉炉体温度进行降温处理，这种冷却方式由空心的冷却器本体和进出水管组成。公开号CN2339585Y提供了一种高炉炉体冷却器，高炉炉体冷却器由空心的椭圆柱形冷却器本体、法兰和进出水管组成，空心的椭圆柱形冷却器本体与法兰固定连接，进出水管穿过法兰进入椭圆柱形冷却器本体的空心内。当高炉炉体冷器已损坏、炉壳开裂后，将损坏部分的炉壳开孔，安装此种冷却器进行修补。

公开号CN201842852U公开了一种冷却板作为一种主要的高炉冷却设备插装于高炉炉内，对炉墙进行冷却。高炉长期的生产实践表明，影响高炉炉腰使用寿命的一个重要原因就是炉体内的冷却板。目前，现有的冷却板主要有铸铁冷却板、钢制冷却板及铜冷却板。

由于铸铁冷却板和钢制冷却板的导热系数较低，冷却水通道表面的防渗碳涂层所形成的气隙层使得钢制冷却板的整体热阻很大，这样便造成在高炉工作条件下铸铁冷却板和钢制冷却板的温度过高，容易被烧毁。根据计算结果及生产实践表明，在炉况波动的条件下，铸铁冷却板和钢制冷却板的工况温度将超过其长期允许使用温度，导致铸铁冷却板和钢制冷却板的损坏加速，因此影响高炉的使用寿命。

现有的铜冷却板已从二通道、四通道发展到目前的六通道和八通道。由于铜材具有较高的导热系数，采用铜材能够加强炉腰的冷却效果，其抗热冲击性能已完全能够满足高炉实际操作的要求，使得高炉的使用寿命大大延长。但是为了满足炉腰的冷却要求，在炉腰处需要安装多个冷却板，且各冷却板呈水平间隔密闭布置，这就需要在炉腰处开设多个与冷却板形状相配合的安装孔，由于各安装孔的尺寸较大且分布较为密集，导致高炉的煤气泄漏点增多 ；炉役期内冷却板之间的炉壳易受热发红，产生应力集中而引发炉壳开裂事故 ；而且铜冷却板与炉壳焊接固定时，难以保证焊接质量要求，影响铜冷却板的使用寿命。

在一些钢铁冶炼企业的生产过程中，为了对高炉炉壳开裂进行修补。常常采取以下措施：

（1）在炉壳开裂处打坡口焊接。

（2）焊接后在炉壳外部设置喷水系统，从外部喷水冷却焊缝。

上述措施在高炉使用顶压较低、冶炼强度不高的情况下，能暂缓炉壳再次开裂的问题。但是，在高炉采取高顶压、富氧喷煤等强化冶炼手段后，会再次发生下述问题：

（3）采用炉壳打坡口焊接时，焊缝因高炉内部煤气压力大、焊接应力集中，很快会再次发生开裂，导致煤气蹿漏。

（4）焊接后采用炉壳外部喷水冷却时，高炉炉壳焊接部位的外部温度与内部温度温差大，炉壳焊缝处产生膨胀，也会再次发生开裂。

当炉壳多次开裂后，开裂的程度越来越严重，高炉开裂裂缝部位严重变形，危及高炉内部的冷却壁寿命，使高炉被迫休风、停产处理，严重影响生产，而且高炉作业人员也容易发生煤气中毒现象。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种高炉炉壳开裂后的处理方法，通过实施在高炉炉壳开裂处设置冷却水管、加强筋板和隔断筋板，灌浆以及通水冷却程序来实现高炉炉壳开裂处的修补。

为了解决上述技术问题，发明内容的技术方案是这样实现的：

一种高炉炉壳开裂后的处理方法，该方法由下述的各程序来顺序实施，包括在高炉炉壳开裂处设置冷却水管、在高炉炉壳开裂处设置加强和隔断筋板、在高炉炉壳上开设灌浆孔与灌浆以及通水冷却的程序，其中：

1）在高炉炉壳开裂处设置冷却水管程序，该程序的实现方式：

（1）根据作业人员在现场的实际检测情况，确定高炉炉壳开裂裂缝的规格；

（2）针对高炉炉壳开裂裂缝的规格，结合高炉在正常强化冶炼生产时的操作参数，计算高炉炉壳开裂处的热流强度以及热流量；

（3）根据得到的基本参数，在通一定流速和压力的冷却水要求下，合理设置冷却水管的形状和规格，在高炉炉壳开裂处设置冷却水管并焊接开裂处与冷却水管的缝隙部位；

2）在高炉炉壳开裂处设置加强和隔断筋板程序，该程序的实现方式：

（4）在高炉炉壳开裂焊缝处的宽度方向上，间隔一定的距离，将加强筋板件贴焊于炉壳钢板的连接面上，起强固焊缝作用；

（5）在高炉炉壳开裂焊缝处的长度方向上，在距离高炉炉壳开裂焊缝一定位置且关于高炉炉壳开裂焊缝中心对称处，分别贴焊隔断筋板件，防止裂缝向长度方向的两端延伸，起隔断裂缝延伸的作用；

3）在高炉炉壳上开设灌浆孔与灌浆程序，该程序的实现方式：

（6）在高炉炉壳开裂焊缝一侧的隔断筋板与另一侧的隔断筋板之间，且距离高炉炉壳开裂焊缝一定位置处，在高炉炉壳钢板上开设数个灌浆孔，灌浆孔的位置、规格及所需要的灌浆的上限压力由高炉产量、高炉钢壳厚度、冷却水管布置及煤气泄露情况来确定；

（7）选用的灌浆材料为磷酸盐泥浆，可避免材质受热氧化，有利于消除间隙，能够较好的封堵煤气；

（8）灌浆作业时，先打开灌浆管，控制好灌浆压力，灌浆压力达到预控上限值时停止灌浆，关闭灌浆管；当往一个灌浆孔灌浆时，若发现未灌浆的灌浆孔出桨，则停止向该出浆的灌浆孔灌浆，封闭该灌浆孔；灌浆结束后，确认所有灌浆阀处于关闭状态；通过实施灌浆程序，可有效封堵煤气，强化磷酸盐泥浆液与高炉之间的热传导。

4）通水冷却程序，该程序的实现方式：

以上封堵程序结束后，连通冷却水管，按照要求通入一定压力和流速的冷却水；通过水冷的热传导方式将高炉炉壳开裂裂缝处的热量吸收，从而冷却高炉炉壳的开裂及焊缝处。

进一步，所述的1）在高炉炉壳开裂处设置冷却水管程序，该程序的具体实现方式为当高炉炉壳开裂裂缝的长度小于1500mm，宽度小于100mm时，将高炉炉壳普通碳素钢板件（厚度为24mm-65mm）与高炉炉壳普通碳素钢板件（厚度为24mm-65mm）之间的焊接肉和杂质清除；然后将普通碳素钢制无缝钢管的冷却水管(规格为外径20mm-108mm，厚度3mm-16mm)埋设在高炉炉壳开裂裂缝的裂缝处，在埋设冷却水管的过程中将冷却水管分别与炉壳钢板件和炉壳钢板件打坡口堆焊焊接；最后打坡口堆焊焊接冷却管件的出水管口和进水管口；

进一步，所述的2）在高炉炉壳开裂处设置加强和隔断筋板程序，该程序的具体实现方式为制作加强筋板件数块（其材质和厚度与高炉炉壳的材质和厚度一致），制作隔断筋板件两块（其材质和厚度与高炉炉壳的材质和厚度一致）；在高炉炉壳开裂焊缝处的宽度方向上，距离焊缝处250-300mm，将数块加强筋板件贴焊于炉壳钢板件和炉壳钢板件上，起强固焊缝作用；在高炉炉壳开裂焊缝处的长度方向上，在距离高炉炉壳开裂焊缝处50mm且关于高炉炉壳开裂焊缝中心对称处，分别贴焊隔断筋板件，防止裂缝向两端延伸，起隔断裂缝延伸的作用；

进一步，所述的3）在高炉炉壳上开设灌浆孔与灌浆程序，该程序的具体实现方式为在高炉炉壳开裂焊缝一侧的隔断筋板与另一侧的隔断筋板之间，距离第一炉壳钢板件和第二炉壳钢板件焊缝处的炉壳钢板上开设有四个灌浆孔，再确定灌浆孔的位置、规格及所需要的灌浆的上限压力。

本发明相比现有技术的有益效果：

通过实施本发明后，有效缓解了高炉炉身、炉腰或者两者结合部位炉壳在炉役后期频繁开裂的问题,提高了高炉原来冷却器的使用寿命,使高炉维持强化冶炼持续生产，并减少了因煤气蹿漏引发的安全、生产事故，改善了高炉炉役后期作业环境，减轻了工人的劳动强度。本发明的具体特点如下：

1、在开裂的焊缝处设置冷却水管并焊接处理，通水冷却焊缝，消除了焊缝处急冷急热现象，有效地缓解焊缝在短期内再次开裂。

2、在开裂的焊缝部位设置加强筋板，可提高焊缝应对炉壳急冷急热的能力，强固焊缝，而且设置隔断筋板，避免焊缝向两侧延伸。

3、在开裂的焊缝部位灌浆后，利于焊缝处内、外热量的传导，以适应高炉的强化冶炼需求。

附图说明

图1是高炉炉壳开裂处的主视示意图。

图2是高炉炉壳开裂处的左视示意图。

图3是图2中A处的局部放大示意图。

图中:1-冷却水管；2-第一炉壳钢板；3-第二炉壳钢板件；4-加强筋板；5-隔断筋板；6-灌浆孔；7-炉壳开裂处；8-冷却壁水管；9-高炉冷却壁。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1、图2及图3所示，一种高炉炉壳开裂后的处理方法，该方法由下述的各程序来顺序实施，包括在高炉炉壳开裂处设置冷却水管1、在高炉炉壳开裂处设置加强4和隔断筋板5、在高炉炉壳上开设灌浆孔6与灌浆以及通水冷却的程序，其中：

1）在高炉炉壳开裂处设置冷却水管1程序，该程序的实现方式：

（1）根据作业人员在现场的实际检测情况，确定高炉炉壳开裂处7的规格；

（2）针对高炉炉壳开裂处7裂缝的规格，结合高炉在正常强化冶炼生产时的操作参数，计算高炉炉壳开裂处的热流强度以及热流量；

（3）根据得到的基本参数，在通一定流速和压力的冷却水要求下，合理设置冷却水管1的形状和规格，在高炉炉壳开裂处7设置冷却水管1并焊接开裂处7与冷却水管1的缝隙部位；

2）在高炉炉壳开裂处7设置加强4和隔断5筋板程序，该程序的实现方式：

（4）在高炉炉壳开裂7焊缝处的宽度方向上，间隔一定的距离，将加强筋板4件贴焊于第一炉壳钢板2与第二炉壳钢板3的连接面上，起强固焊缝作用；

（5）在高炉炉壳开裂7焊缝处的长度方向上，在距离高炉炉壳开裂7焊缝一定位置且关于高炉炉壳开裂7焊缝中心对称处，分别贴焊隔断筋板5件，防止裂缝向长度方向的两端延伸，起隔断裂缝延伸的作用；

3）在高炉炉壳上开设灌浆孔6与灌浆程序，该程序的实现方式：

（6）在高炉炉壳开裂7焊缝一侧的隔断筋板与另一侧的隔断筋板之间，且距离高炉炉壳开裂7焊缝一定位置处，在第一炉壳钢板2与第二炉壳钢板3上开设灌浆孔6，灌浆孔6的位置、规格及所需要的灌浆的上限压力由高炉产量、高炉钢壳厚度、冷却水管布置及煤气泄露情况来确定；

（7）选用的灌浆材料为磷酸盐泥浆，可避免材质受热氧化，有利于消除间隙，能够较好的封堵煤气；

（8）灌浆作业时，先打开灌浆管，控制好灌浆压力，灌浆压力达到预控上限值时停止灌浆，关闭灌浆管；当往一个灌浆孔灌浆时，若发现未灌浆的灌浆孔出桨，则停止向该出浆的灌浆孔灌浆，封闭该灌浆孔；灌浆结束后，确认所有灌浆阀处于关闭状态；通过实施灌浆程序，可有效封堵煤气，强化磷酸盐泥浆液与高炉之间的热传导。

4）通水冷却程序，该程序的实现方式：

以上封堵程序结束后，连通冷却水管1，按照图1所示箭头方向通入一定压力和流速的冷却水；通过水冷的热传导方式将高炉炉壳开裂裂缝处7的热量吸收，从而冷却高炉炉壳的开裂及焊缝处7。

在上述的实施例所述技术方案的基础上，优选地，所述的1）在高炉炉壳开裂处设置冷却水管1程序，该程序的具体实现方式为当高炉炉壳开裂裂缝7的长度小于1500mm，宽度小于100mm时，将第一高炉炉壳普通碳素钢板件2（厚度为24mm-65mm）与第二高炉炉壳普通碳素钢板件3（厚度为24mm-65mm）之间的焊接肉和杂质清除；然后将普通碳素钢制无缝钢管的冷却水管1规格为外径20mm-108mm，厚度3mm-16mm埋设在高炉炉壳开裂裂缝的裂缝处7，在埋设冷却水管1的过程中将冷却水管1分别与第一炉壳钢板件2和第二炉壳钢板件3打坡口堆焊焊接；最后打坡口堆焊焊接冷却管件1的出水管口和进水管口；

优选地，所述的2）在高炉炉壳开裂处7设置加强4和隔断5筋板程序，该程序的具体实现方式为制作加强筋板件4数块（其材质和厚度与高炉炉壳的材质和厚度一致），制作隔断筋板件5两块（其材质和厚度与高炉炉壳的材质和厚度一致）；在高炉炉壳开裂焊缝处7的宽度方向上，距离焊缝处250-300mm，将数块加强筋板件4贴焊于第一炉壳钢板件2和第二炉壳钢板件3上，起强固焊缝作用；在高炉炉壳开裂焊缝处的长度方向上，在距离高炉炉壳开裂焊缝处50mm且关于高炉炉壳开裂焊缝中心对称处，分别贴焊隔断筋板件5，防止裂缝向两端延伸，起隔断裂缝延伸的作用；

优选地，所述的3）在高炉炉壳上开设灌浆孔6与灌浆程序，该程序的具体实现方式为在高炉炉壳开裂焊缝7一侧的隔断筋板与另一侧的隔断筋板之间，距离第一炉壳钢板件2和第二炉壳钢板件3焊缝处一定距离的炉壳钢板上开设有四个灌浆孔6，再确定灌浆孔6的位置、规格及所需要的灌浆的上限压力。

本发明于2012年3月到2012年7月在安钢7号高炉（容积450m³）上进行了应用，取得了良好效果。具体表现在：

1）使用该方法前炉壳每月开裂3到4次，使用该方法后，炉壳的完整性维持4个月，没有发生开裂现象。

2）使用该方法后，高炉增加了风压、风量，提高了冶炼强度，优化了技术经济指标。

3）高炉作业人员未发生一例煤气中毒事故。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高炉炉壳开裂后的处理方法，其特征在于：该方法由下述的各程序来顺序实施，包括在高炉炉壳开裂处设置冷却水管（1）、在高炉炉壳开裂处设置加强（4）和隔断筋板（5）、在高炉炉壳上开设灌浆孔（6）与灌浆以及通水冷却的程序，其中：

1）在高炉炉壳开裂处设置冷却水管（1）程序，该程序的实现方式：

根据作业人员在现场的实际检测情况，确定高炉炉壳开裂处（7）的规格；

针对高炉炉壳开裂处（7）裂缝的规格，结合高炉在正常强化冶炼生产时的操作参数，计算高炉炉壳开裂处的热流强度以及热流量；

根据得到的基本参数，在通一定流速和压力的冷却水要求下，合理设置冷却水管（1）的形状和规格，在高炉炉壳开裂处（7）设置冷却水管（1）并焊接开裂处（7）与冷却水管（1）的缝隙部位；

2）在高炉炉壳开裂处（7）设置加强（4）和隔断（5）筋板程序，该程序的实现方式：

在高炉炉壳开裂（7）焊缝处的宽度方向上，间隔一定的距离，将加强筋板（4）件贴焊于第一炉壳钢板(2)与第二炉壳钢板(3)的连接面上，起强固焊缝作用；

在高炉炉壳开裂(7)焊缝处的长度方向上，在距离高炉炉壳开裂（7）焊缝一定位置且关于高炉炉壳开裂（7）焊缝中心对称处，分别贴焊隔断筋板（5）件，防止裂缝向长度方向的两端延伸，起隔断裂缝延伸的作用；

3）在高炉炉壳上开设灌浆孔（6）与灌浆程序，该程序的实现方式：

在高炉炉壳开裂（7）焊缝一侧的隔断筋板与另一侧的隔断筋板之间，且距离高炉炉壳开裂（7）焊缝一定位置处，在第一炉壳钢板（2）与第二炉壳钢板（3）上开设灌浆孔（6），灌浆孔（6）的位置、规格及所需要的灌浆的上限压力由高炉产量、高炉钢壳厚度、冷却水管布置及煤气泄露情况来确定；

选用的灌浆材料为磷酸盐泥浆，可避免材质受热氧化，有利于消除间隙，能够较好的封堵煤气；

灌浆作业时，先打开灌浆管，控制好灌浆压力，灌浆压力达到预控上限值时停止灌浆，关闭灌浆管；当往一个灌浆孔灌浆时，若发现未灌浆的灌浆孔出桨，则停止向该出浆的灌浆孔灌浆，封闭该灌浆孔；灌浆结束后，确认所有灌浆阀处于关闭状态；通过实施灌浆程序，可有效封堵煤气，强化磷酸盐泥浆液与高炉之间的热传导；

4）通水冷却程序，该程序的实现方式：

以上封堵程序结束后，连通冷却水管（1），通入一定压力和流速的冷却水；通过水冷的热传导方式将高炉炉壳开裂裂缝处（7）的热量吸收，从而冷却高炉炉壳的开裂及焊缝处（7）。

2.根据权利要求1所述的一种高炉炉壳开裂后的处理方法，其特征在于：所述的1）在高炉炉壳开裂处设置冷却水管（1）程序，该程序的具体实现方式为当高炉炉壳开裂裂缝（7）的长度小于1500mm，宽度小于100mm时，将第一高炉炉壳普通碳素钢板件（2）（厚度为24mm-65mm）与第二高炉炉壳普通碳素钢板件（3）（厚度为24mm-65mm）之间的焊接肉和杂质清除；然后将普通碳素钢制无缝钢管的冷却水管（1）（外径20mm-108mm，厚度3mm-16mm）埋设在高炉炉壳开裂裂缝的裂缝处（7），在埋设冷却水管（1）的过程中将冷却水管（1）分别与第一炉壳钢板件（2）和第二炉壳钢板件（3）打坡口堆焊焊接；最后打坡口堆焊焊接冷却管件（1）的出水管口和进水管口。

3.根据权利要求1所述的一种高炉炉壳开裂后的处理方法，其特征在于：所述的2）在高炉炉壳开裂处（7）设置加强（4）和隔断（5）筋板程序，该程序的具体实现方式为制作加强筋板件（4）数块，加强筋板件（4）的材质和厚度与高炉炉壳的材质和厚度一致；制作隔断筋板件（5）两块，隔断筋板（5）的材质和厚度与高炉炉壳的材质和厚度一致；在高炉炉壳开裂焊缝处（7）的宽度方向上，距离焊缝处250mm-300mm，将数块加强筋板件4贴焊于第一炉壳钢板件（2）和第二炉壳钢板件（3）上，起强固焊缝作用；在高炉炉壳开裂焊缝处（7）的长度方向上，在距离高炉炉壳开裂焊缝50mm且关于高炉炉壳开裂焊缝中心对称处，分别贴焊隔断筋板件（5），防止裂缝向两端延伸，起隔断裂缝延伸的作用。

4.根据权利要求1所述的一种高炉炉壳开裂后的处理方法，其特征在于：所述的3）在高炉炉壳上开设灌浆孔（6）与灌浆程序，该程序的具体实现方式为在高炉炉壳开裂焊缝（7）一侧的隔断筋板与另一侧的隔断筋板之间，距离第一炉壳钢板件（2）和第二炉壳钢板件（3）焊缝处一定距离的炉壳钢板上开设有四个灌浆孔（6），再确定灌浆孔（6）的位置、规格及所需要的灌浆的上限压力。