推鋼式加熱爐進(jìn)料端墻內(nèi)襯結(jié)構(gòu)優(yōu)化

張 華

（武漢精鼎科技股份有限公司，湖北 武漢 430083）

1 概述

某鋼廠蓄熱式推鋼加熱爐大修工程，為技改工程項(xiàng)目，主要是將原有內(nèi)置蓄熱式改造為外置蓄熱式。加熱爐采用端進(jìn)料側(cè)出料的裝出料方式，推鋼作業(yè)，由推鋼機(jī)將鋼坯推送到爐內(nèi)，額定加熱能力為150 t/h（按冷坯）。加熱爐采用高爐煤氣燃料，雙蓄熱燃燒。

該廠蓄熱式推鋼加熱爐在大修改造完畢投產(chǎn)4 個月后，進(jìn)料端下端墻上層發(fā)現(xiàn)有耐材剝離脫落現(xiàn)象，起初在居中爐筋管的部位，垮料寬度約300mm，隨著鋼廠的連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)，垮料情況開始加劇，在臨近中心爐筋管的兩旁側(cè)爐筋管下方部位亦出現(xiàn)耐材剝離脫落情況。隨著鋼廠持續(xù)滿負(fù)荷生產(chǎn)的進(jìn)行，在鋼坯加熱過程中，進(jìn)料端側(cè)燒嘴噴射火焰由于爐內(nèi)壓及端墻耐材燒損的原因出現(xiàn)外竄，火焰對進(jìn)料端墻鋼結(jié)構(gòu)直接加熱使得鋼結(jié)構(gòu)變形加劇，進(jìn)而增加耐材的剝落，進(jìn)料端下端墻先后垮落的部位逐漸呈連續(xù)狀態(tài)，同時火焰的直接作用增大了進(jìn)料爐門的燒損程度。

2 垮料原因分析

根據(jù)進(jìn)料端下端墻耐材垮落及鋼結(jié)構(gòu)燒損情況結(jié)合施工圖紙，存在下列幾個可能原因。

（1）進(jìn)料端下端墻原耐材內(nèi)襯結(jié)構(gòu)形式的原因。蓄熱式推鋼加熱爐的進(jìn)料端下端墻原耐材內(nèi)襯結(jié)構(gòu)由里向外分為纖維板隔熱保溫層、輕質(zhì)保溫磚永久層和澆注料工作層，具體見圖1 和圖2，在下端墻均勻間隔布置錨固磚用作工作層澆注料的拉錨加固。這種結(jié)構(gòu)的施工作業(yè)程序是先在下端墻鋼結(jié)構(gòu)墻面上按錨固件留設(shè)位置放線定位并焊接套筒，其次鋪設(shè)硅酸鋁纖維板和砌筑輕質(zhì)保溫磚，同時放設(shè)錨固磚，然后支設(shè)模板，并按設(shè)計(jì)要求固定膨脹縫用PVC 膨脹波紋板，最后按澆注料使用說明澆筑下端墻工作層，待工作層澆注料凝固到75% 強(qiáng)度后脫模。

圖1 進(jìn)料端下端墻原內(nèi)襯結(jié)構(gòu)俯視圖

圖2 進(jìn)料端下端墻原內(nèi)襯結(jié)構(gòu)側(cè)視圖

進(jìn)料端爐墻圖紙膨脹縫留設(shè)要求為每間隔2000mm 左右留膨脹縫，膨脹縫寬8 ～10mm，內(nèi)填PVC 膨脹縫板，膨脹縫為垂直縫，無水平縫。

由圖1 和圖2 所示結(jié)構(gòu)形式結(jié)合膨脹縫留設(shè)要求，綜合分析確定該種結(jié)構(gòu)形式存在設(shè)計(jì)缺陷：①推鋼式加熱爐進(jìn)料端支撐爐筋管的扇形托座定位在進(jìn)料端鋼結(jié)構(gòu)橫梁上，推鋼作業(yè)的振動可以直接傳遞給爐墻，隔熱保溫層選用硅酸鋁纖維板，其在工程完工烘爐后已部分吸收爐墻的膨脹量，爐墻耐材內(nèi)襯各層之間無間隙，即推鋼的振動可以直接傳遞到澆注料工作層。②進(jìn)料端爐墻各層耐材內(nèi)襯由爐底直接施工到爐筋管標(biāo)高處，該廠加熱爐的熱裝鋼坯溫度為600 ～800℃，鋼坯代表規(guī)格為170mm×170mm×9900mm，當(dāng)鋼坯推進(jìn)作業(yè)時若鋼坯比較規(guī)整無撓曲情況，則鋼坯可以順利通過進(jìn)料端墻寬度段，但當(dāng)鋼坯出現(xiàn)撓曲情況時，則鋼坯的下?lián)喜糠志蜁幉溥M(jìn)料端墻頂部耐材，導(dǎo)致進(jìn)料端墻頂部耐材分裂及層間隙擴(kuò)大，間隙呈上大下小形狀，爐墻整體有向爐內(nèi)傾倒跡象。③進(jìn)料端墻的膨脹縫留設(shè)，只有垂直縫無水平縫，當(dāng)出現(xiàn)鋼坯剮蹭耐材內(nèi)襯時，不能有效阻隔進(jìn)料端墻頂部耐材分裂及層間隙擴(kuò)大趨勢。

（2）生產(chǎn)工藝的原因。①推鋼式加熱爐的進(jìn)料方式是由推鋼機(jī)將碼放整齊的鋼坯推送到加熱爐內(nèi)，鋼坯在耐熱滑塊上滑動，連續(xù)推鋼作業(yè)時，鋼坯和滑塊之間的摩擦阻力會產(chǎn)生振動，該振動可以通過爐筋管的扇形托座直接傳遞給進(jìn)料端墻。②加熱爐連續(xù)作業(yè)時，為減少能耗，提高作業(yè)效率，盡可能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量最大化，在排產(chǎn)時采用熱裝方式，鋼坯的溫度為600 ～800℃，加上鋼坯的長度比較長可達(dá)9900mm，鋼坯在吊運(yùn)、運(yùn)轉(zhuǎn)過程中會很大程度上出現(xiàn)撓曲的情況，推鋼機(jī)前排鋼時撓曲面朝下時有發(fā)生，則推鋼入爐時鋼坯的下?lián)喜课粫幉溥M(jìn)料端墻頂部耐材。

（3）進(jìn)料端墻耐材內(nèi)襯施工質(zhì)量把控不嚴(yán)的原因。在進(jìn)料端墻耐材內(nèi)襯拆除恢復(fù)整改作業(yè)過程中，發(fā)現(xiàn)爐墻澆注料工作層的部分膨脹縫呈“/”型或“”型，未與爐墻面垂直，而爐墻垮落的部位首先出現(xiàn)在呈喇叭口處，由此可知在爐墻施工時存在如下質(zhì)量把控不嚴(yán)的環(huán)節(jié)：①PVC 膨脹縫板的切割尺寸不精確，可能有超過澆注料工作層厚度的情況。②工作層澆注料澆筑作業(yè)時，對膨脹縫的留設(shè)未監(jiān)督檢查到位，出現(xiàn)膨脹縫板跑偏的情況。

3 進(jìn)料端墻內(nèi)襯結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式及作業(yè)程序

（1）改進(jìn)后的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)形式。如圖3 和圖4 所示，改進(jìn)后的進(jìn)料端下端墻耐材內(nèi)襯結(jié)構(gòu)形式為：①所述內(nèi)襯結(jié)構(gòu)從外向內(nèi)依次包括隔熱層1、輕質(zhì)保溫層2 和工作層3，在階梯狀工作層3與輕質(zhì)保溫層2 之間的間隙內(nèi)填充有次工作層4，在隔熱層1、輕質(zhì)保溫層2 和工作層3 的上表面設(shè)有工作層4。②隔熱層1 采用硅酸鋁纖維毯鋪設(shè)，輕質(zhì)保溫層2 采用輕質(zhì)粘土磚砌筑，工作層3 采用預(yù)制磚砌筑，工作（次工作）層4 采用高鋁磚砌筑。③工作層3 為階梯狀磚砌結(jié)構(gòu)，具體是采用預(yù)制磚橫平豎直、內(nèi)外層錯縫砌筑而成，且兩相鄰預(yù)制磚之間泥漿飽滿度大于95%。

（2）新內(nèi)襯結(jié)構(gòu)的施工作業(yè)程序。施工作業(yè)時，先鋪設(shè)纖維毯和砌筑輕質(zhì)保溫磚，再從底部退臺式砌筑工作（次工作）層磚，砌筑時要求橫平豎直、內(nèi)外層錯縫砌筑，泥漿飽滿度大于95%。

4 進(jìn)料端墻新結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)勢

對比原內(nèi)襯結(jié)構(gòu)形式，改進(jìn)后的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)是的推鋼式加熱爐在生產(chǎn)過程存在如下優(yōu)勢：

（1）纖維毯隔熱層可以有效吸收推鋼作業(yè)產(chǎn)生的振動，降低振動造成爐墻垂直方向疏松的影響，工作層采用預(yù)制磚階梯狀砌筑，可以對爐墻起到有效支撐作用。

（2）當(dāng)鋼坯下?lián)蟿幉湎露藟敳磕筒臅r，剮蹭的結(jié)果只會造成進(jìn)料端下端墻頂部部分磚的分離，不會出現(xiàn)耐材大面積的剝離情況。

（3）進(jìn)料端耐材剝離部位可以在加熱爐定檢時給予及時處理，既快捷又方便，并且不用專門協(xié)調(diào)停爐時間，有效的減少了加熱爐非工作時間。

圖3 進(jìn)料端下端墻新內(nèi)襯結(jié)構(gòu)側(cè)視圖

圖4 進(jìn)料端下端墻新內(nèi)襯結(jié)構(gòu)正視圖

5 結(jié)語

通過分析推鋼式加熱爐進(jìn)料端下端墻產(chǎn)生垮料的原因，制定了相應(yīng)的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)措施，然后嚴(yán)格按照施工方案組織施工，在進(jìn)料端下端墻砌筑完成后，可以免去烘烤時段，使得加熱爐可以短時間內(nèi)恢復(fù)正常生產(chǎn)，滿足了生產(chǎn)的需要，適應(yīng)了鋼廠的生產(chǎn)節(jié)奏。