高炉风口大套在线修复技术及应用
炼铁高炉在炉役中后期由于风口中套上翘风口角度发生变化后对炉缸和喷煤都有一定影响且风口大套密封面被挤压变形致使风口中套与大套密封失效高炉煤气外泄影响高炉安全生产为此研制出一种利用高炉大中修时在线修复风口大套新技术并在安钢两座高炉大修时使用取得良好效果。下面一起来看下高炉风口大套在线修复技术及应用。
高炉进风系统包括风口大套、风口中套、风口小套、直吹管、补偿器和鹅径管;风口大套为铸钢件无水冷与高炉炉壳焊接固定一起;风口中套为铜件水冷结构与风口大套采用锥面密封用4个顶丝定位;风口小套为纯铜件水冷结构下斜5°与风口中套采用锥面密封下沿用顶杆定位;直吹管外壳为钢结构内部浇筑耐火材料前端部球头有水冷煤枪从侧面插入与风口小套采用球面密封与补偿器采用法兰连接下部用拉杆拉紧保证与小套密封;补偿器外壳为钢结构两组波纹管内部浇筑耐火材料波纹管处耐火材料为迷宫式结构与鹅径管采用法兰连接;鹅径管外壳为钢结构内部浇筑耐火材料与热风围管焊接在一起。热风从热风围管经补偿器、直吹管、风口小套进入炉内。
风口中套上翘对高炉生产的影响
1)对炉缸的影响风口中套上翘后改变了高炉进风角度热风从风口进入炉内后不是按照原设计的向下斜5°吹向炉缸中心而是不同程度地向上发生了偏移造成炉缸吹不透严重的会导致炉缸堆积尤其是炉缸边缘不活非常容易造成烧风口小套。
2)对喷煤的影响风口中套上翘后，烟气分析仪小套的安装角度也随之发生变化而直吹管的安装位置及煤枪插入角度都是固定的造成煤枪插不到风口小套中心在当今高炉大煤比喷吹的情况下极易磨坏风口小套有时通过调整煤枪的弯曲程度使煤枪出口接近风口中心但稍有不慎煤枪可能会从中间磨漏发现不及时将发生吹管烧的恶性事故;甚至有些上翘严重的风口已无法进行喷煤对高炉喷煤指标影响较大。
3)煤气泄漏风口中套上翘后中套与大套之间的相互挤压久而久之风口大套被挤压变形使大套和中套之间的密封失效高炉煤气泄漏给高炉安全生产带来隐患。
治理措施及在线修复工艺研制
高炉风口中套发生上翘后对炉内操作和炉外安全都是隐患但生产过程中无法处理只能在高炉检修时更换风口中套来缓解一下上翘程度从根本上解决不了问题而且造成备件成本升高。由于风口大套密封面已变形即便更换了风口中套煤气泄漏仍未解决严重时整个风口平台煤气浓度均在200ppm以上，风速仪靠近风口区煤气浓度更大生产期间操作人员上风口平台都必须佩戴防毒面具。为治理煤气泄漏采取了很多办法进行封堵但都收效甚微只能靠轴流风机强制通风来降低煤气浓度。
安钢2#高炉炉容2800m3有30个风口除1#和16#为法兰连接外其它均为焊接结构炉役后期风口中套不同程度上翘大套密封面跑煤气严重高炉大修时决定彻底处理但由于风口大套与炉壳焊接的特殊结构如果更换就必须对炉壳进行切割和焊接且风口带炉壳比较特殊焊接工艺复杂不可控因素较多若留下焊接缺陷将影响下一代炉役的生产另因更换风口大套将占用大修主工期且时间较长故决定采用在线修复的方法进行处理高炉大修前夕经与设计院和施工单位共同研究试验研制出一种可在线修复高炉风口大套的装置如图2所示动力箱6是利用车床的床头箱改装后做为动力源主轴2由前支撑1和后支撑5固定，时代布氏硬度计前后两支撑均镶铜套前支撑1固定在风口大套前端面后支撑5固定在风口大套外端内壁上成型刀架4穿在主轴2上配有滑键可在主轴2上滑动加工风口大套时用定位螺钉固定成型刀架上安装有进刀台进刀台的安装角度与风口大套密封面锥度一致车销进刀时保证密封面1: 4的锥度动力箱6固定在底板7上底板7为厚度100mm的钢板。在线加工修复时动力箱6带动主轴2旋转成型刀架4随主轴2一起转动手动进刀进行切销。
风口大套在线修复实施
1)高炉停炉大修时炉内炉料残渣铁清理干净特别是风口大套前端的作业空间要满足施工要求需更换的冷却壁全部拆除后保证进入炉内的作业安全。
2)拆除风口小套、风口中套、直吹管及相关附件风口平台清理干净。
3)数据测量将风口大套密封面清理干净用内径千分尺对大套密封面内径进行测量测出变形量如表1是安钢2#高炉大修时实测的风口大套数据。
4)铺设底板安装时底板上平面要保证水平根据风口大套的中心高和动力箱的外形尺寸底板上面标高要留有动力箱调整的空间底板作为动力箱的支撑平台固定要牢靠避免加工过程中动力箱产生振动或位移底板位置调整好后底板下部支撑点受力均匀底板前端与炉壳焊接连接3～4处后端与风口平台焊接加固必须采用型钢焊接的方式进行加固。
5)前支撑安装前支撑的结构如图3所示大端直径为900mm安装前在风口大套前端面上以大套中心为圆点画出 Φ900的圆作为参考线将前支撑吊到位调整位置使前支撑大端外圆与风口大套前端面参考线重合同时用水平仪测量内孔处于水平状态焊接固定。
6)主轴用成型刀架安装主轴的安装精度直接影响到风口大套的修复质量主轴安装调整分两步进行［3］。
⑴粗略定位先将成型刀架和后支撑安装到主轴上整体吊装至风口大套内成型刀架如图4所示对称有四个支撑臂支撑臂端部是经过加工外形与风口大套密封面尺寸一致在两个支撑臂之间安装有进刀台安装角度与风口大套密封锥面斜度一致轮毂上设有滑键槽和定位螺钉。调整主轴和成型刀架使支撑臂插入风口大套密封面内主轴前端插入前支撑铜套主轴用水平仪测量保持水平用钢板尺测量主轴在风口大套外端圆周四个方向的尺寸调整为一致焊接固定后支撑。
⑵精确找正首先用水平仪测量通过微调前、后支撑将主轴调整水平;再用百分表测量风口大套锥形密封面大端垂直方向尺寸采用刀杆整体调整的办法将刀杆中心与风口大套中心在竖直方向调整一致用同样的方法在风口大套密封面小端将刀杆中心与风口大套中心水平方向调整一致;之后结合之前的测量数据采用借料加工的找正方式用百分表测量通过微调前后支撑和刀杆使刀杆旋转中心与风口大套中心重合误差需控制在0．05mm以内。
7)动力箱安装根据已找正的主轴利用百分表、水平仪及角度尺调整动力箱体位置使动力箱卡盘回转中心与刀杆中心重合连接主轴并将动力箱固定在底板上。
8)修复加工将成型刀架后退使四根支撑臂脱离风口大套密封面紧固定位螺钉将成型刀架固定在主轴上根据风口大套锥形密封面的变形量选择合适的刀具和切削用量确保密封面加工后的精度和粗糙度分多次车削修复直至密封面90%以上被加工到且同一点轴向无贯通状未加工痕迹加工完成后拆除所有装置用砂纸手工打磨抛光密封面;用内径千分尺检验并用提前准备好的模具进行试装用塞尺检查装配间隙达到大套与中套的密合面间用0．10mm塞尺检查塞入深度不大于接触长度的三分之一为合格。
9)风口大套修复检测结果安钢2#高炉风口大套在线修复后经过用内经千分尺对锥形密封面实测其不圆度均小于0．10mm风口中套安装后恢复了水平状态用0．10mm塞规对密封面逐个检测插入深度均小于密封面接触长度的三分之一符合国家标准GB50372－2006《炼铁机械设备工程安装验收规范》中对风口大、中套安装验收标准要求。高炉投产后检查无煤气泄漏同时也解决了煤枪插不到风口中心的隐患达到了预期效果满足了高炉生产工艺需求。
炼铁高炉在炉役中后期生产过程中风口组合砖由于长期受K、Na、Zn、Pb等有害元素侵蚀破坏作用使风口组合砖上涨不断挤压风口大套和中套下部造成风口中套不同程度上翘［1］风口进风角度发生变化后对炉缸和喷煤都有一定影响;风口大套密封面被挤压变形致使风口中套与大套密封失效高炉煤气外泄影响高炉安全生产。高炉风口大套大部分设计为与炉壳焊接结构更换难度较大为此研制出一种利用高炉大中修时在线修复风口大套新技术并在安钢两座高炉大修时使用取得良好效果。
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