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    高爐耐火材料砌筑施工方案

    發布日期:2022-04-01 19:07:47

    湘鋼2580m3高爐耐材砌筑施工含高爐本體,出鐵場系統及粗煤氣凈化系統三大塊,高爐本體基礎標高1.0m,爐底封板面標高4.50m爐底水冷管中心標高4.70m,鐵口中心標高10.0m,風口中心標高14.00m,爐頂鋼圈面標高43.10m,爐缸內徑Φ11.30m,爐腰內徑Φ12.60m,爐喉內徑Φ8.10m,高爐設3個鐵口,30個風口。爐內采用磚壁合一全冷卻技術。爐底下部平砌五層碳磚,其中下兩層為國產半石墨碳磚,上三層為國產超微孔碳磚,全高2.005m,陶瓷杯底為兩層,全高為0.802m,杯底與杯壁內側均采用微孔剛玉磚,陶瓷杯外側則采用進口UCAR小塊碳磚,爐內保護磚采用高鋁磚,風口組合磚采用微孔剛玉磚砌筑。

    筑爐工程實物量高爐本體2302t(爐內鋼平臺制安約5t),出鐵場1553t(351m3),粗煤氣系統830t。

    工程特點

    1、中冶南方在設計中采用了易操作矮胖強化爐型,磚壁合一薄內襯結構,全冷卻壁(鑄鐵+銅),推薦聯合全軟水密封閉循環冷卻技術,一代爐役壽命≥15年。
    2、高爐內襯根據爐內各層區域不同的侵蝕原因,選用不同的內襯材質,以適應長壽的要求。
    3、該爐在內襯砌筑施工中的主要難點是復合型爐底,爐缸及風口帶,所以在 砌筑施工中必須精心組織、精心施工,確保內襯砌筑質量。

    砌筑技術方案

    湘鋼2580m3高爐系統,耐材砌筑施工含高爐本體,出鐵場系統及粗煤氣凈化系統三大塊,高爐本體基礎標高1.0m,爐底封板面標高4.50m爐底水冷管中心標高4.70m,鐵口中心標高10.0m,風口中心標高14.00m,爐頂鋼圈面標高43.10m,爐缸內徑Φ11.30m,爐腰內徑Φ12.60m,爐喉內徑Φ8.10m,高爐設3個鐵口,30個風口。爐內采用磚壁合一全冷卻技術。
    爐底下部平砌五層碳磚,其中下兩層為國產半石墨碳磚,上三層為國產超微孔碳磚,全高2.005m,陶瓷杯底為兩層,全高為0.802m,杯底與杯壁內側均采用微孔剛玉磚,陶瓷杯外側則采用進口UCAR小塊碳磚,爐內保護磚采用高鋁磚,風口組合磚采用微孔剛玉磚砌筑。
    預砌一般在生產廠家進行,業主及施工單位派人驗收,預砌合格后,編號按順序裝箱。

    進場條件

    2.1 爐頂鋼圈以下安裝并驗收完畢,辦理相關的工序交接。
    2.2 爐內冷卻壁安裝試壓合格,冷卻壁勾縫完畢。
    2.3 爐底密封鋼板及水冷管安裝完畢,并通水試壓合格。
    2.4 鐵口框及風口大、二套安裝就位,各口中心偏移檢查合格;各風口相交點與爐底、爐缸中心線偏差在允許范圍內并符合規范要求。
    2.5 鐵口框內空尺寸符合設計要求。
    2.6 出鐵場平臺土建完工,出鐵場棚屋面安裝完,天車能交筑爐使用,平臺上下交筑爐堆放機具和材料。
    2.7 爐內炭磚砌筑保護棚安裝并試車完畢,各施工機具到位,調試合格。
    2.8 爐身以上冷卻壁鑲磚宜在倉庫試壓合格后同步進行,鑲磚達到設計要求后,才進行鑲磚冷卻壁安裝。倒扣冷卻壁后的澆注料也是在倉庫冷卻壁試壓合格后同步進行。
    2.9 爐頂封板、鑄鋼封板安裝完。

    高爐本體砌筑施工順序

    3.1 爐基耐熱砼澆注;
    3.2 密封鋼板下的壓力灌漿,然后割管、封孔;
    3.3 鐵口銅冷卻壁及五段-八段銅冷卻壁澆注料澆注;
    3.4 冷卻壁與冷卻壁之間勾縫,及鐵屑填料的填充;
    3.5 九段-十段鑄鐵冷卻壁的鑲磚及倒扣冷卻壁澆注料的澆注,高溫涂料施工;
    3.6 爐頂封板以上水冷管中心線以下的耐熱混凝土澆注;
    3.7 爐底水冷管中心線以上搗打炭搗料;
    3.8 爐底碳磚砌筑;
    3.9 砌爐缸碳磚急出鐵口組合磚;
    3.10 砌綜合爐底及陶瓷杯磚;
    3.11 砌風口帶組合磚;
    3.12 爐腹至爐身下部噴涂(即五至八段銅冷卻壁噴涂);
    3.13 爐喉鋼磚空腔內灌澆注料;
    3.14 爐頂封板澆注料施工、勾縫及灌漿。



    水平、垂直運輸

    根據現場施工場地狹窄的情況只能堆放少量耐火材料,而大批材料則只能根據工程進度分期分批按需供料。
    4.1 工程材料、施工用料及施工機具用汽車運至出鐵場平臺下,用出鐵場天車吊至平臺上各處定點堆放。
    4.2 砌筑爐底和爐缸時用天車將炭磚或陶瓷杯磚吊至風口進料平臺上的輥道上,推至爐內進料平臺上,通過爐腹保護棚的環吊裝置吊入爐內各砌筑部位。該方案要求預留三個風口,只安裝大套,以備穿鋼絲繩進人和設備用。具體位置現場定(如圖示)。
    4.3 當爐缸砌筑完畢,爐身結構也已安裝完畢時,拆掉保護棚環吊裝置,在爐內搭設卷揚塔,將保護棚改為吊盤。

    高爐爐底碳磚運輸及施工示意圖
    4.4 高爐爐腹及爐身下部(即5-8段冷卻壁)噴涂施工時,噴涂站設置于風口平臺和爐頂平臺上(如圖示)。

    各部位砌筑方法

    5.1 爐底密封鋼板與耐熱基墩間的縫隙無水壓入泥漿施工要領
    ① 確定開孔位置焊好壓入短管(帶絲扣),灌漿管Φ48,L=150mm。
    ② 準備好足夠的圓木塞(或堵頭)。
    ③安裝好壓漿機和攪拌機及輸漿用高壓橡膠管,并經壓送潔凈水檢驗泄漏現象,且滿足 0.4Mpa 壓力的要求。安裝好爐內外通迅聯絡設備。

    高爐爐身上部及圍管砌筑方案圖
    ④ 架好水準儀對封板標高進行監測,然后開始壓入料的施工。壓入時,應按短管編號從1開始后順號進行。先用扣件將輸送軟管頭與壓入短管聯接好,然后開啟旋塞,爐內指揮人員通知 爐外操作人員送漿。作業時在壓入口旁立好標桿,通過水平儀觀測,發現爐底封板凸起達到2mm時,應立即停止送漿,或軟管上的壓力表指示達到0.4Mpa時也應立即停止送漿,關閉旋塞。然后將軟管頭聯接到下一個壓力短管上繼續作業,當相鄰的灌漿口溢出漿時,應立即塞上木楔,繼續壓入,直到達到上面兩個停止作業條件,在壓入軟管拔出短管時,應立即將木楔塞上,溢出過的短管不可再進行壓漿。壓漿作業結束后,自然養護,待其固化后,即可割掉短管和焊上封板,然后滿測爐底封板凸起標高,并作好記錄。
    5.2 爐底密封鋼板上炭質搗打料的施工要領
    密封鋼板上炭質搗打料按照水冷管的分布安裝控制扁鋼條,扁鋼條上沿與炭素料設計高度相同,炭素料一次鋪料100,沿一個方向鋪,風鎬一錘壓半錘,確保壓縮比達到45%,其容重達到設計標準,每層取若干個樣做檢驗,合格后再搗上層。
    炭素料標高及平整度的控制:用扁鋼條標高來控制炭素料的成型高度。搗打成型時炭素料略高于模板3~5mm,然后用重軌刮刀,以扁鋼條上沿為導面進行鏟平,使其表面平整度用2m鋼靠尺檢查小于1mm,超過處進行打磨。
    5.3 鐵屑填料勾縫施工要領
    在冷卻壁、風口套、鐵口框、爐喉鋼磚安裝的過程中,在它的間隙外緊貼著冷卻壁和鋼磚的背面安裝好0.5m厚的鋼板條和在風口套及鐵口框外塞緊石棉繩,然后用特制勾縫刀將鐵屑填料往縫內塞滿勾實,外表面壓平收光(如圖示)。
    攪拌鐵屑填料時,先按配比將干料混合均勻后,再逐漸加水玻璃調制成干濃泥料狀,以手能捏成團狀為好,即可使用。一次拌料不要太多,隨用隨拌,拌好的料1小時內用完。
    掛鐵皮(鋼板條)與冷卻壁安裝同步進行。
    5.4 爐底半石墨質炭塊砌筑
    砌筑前,測定和畫出每層炭塊的層高和耐火磚磚列的控制線,即通過鐵口中心標高返出每一層標高,測出十字中心線。炭塊頂架基準線是在平行于十字中心線的一根線向一側移3/2炭塊,加一條平行線,作為炭塊支撐架設置的控制線,頂架裝時,應嚴格按線控制,調整頂撐面的上下位置,只有上下兩條都與控制線重合,才可據此進行炭塊的摞底。

    根據炭塊預砌筑圖編號,將2列炭塊準確地沿頂架干排完后,即可作為第一列(中心列)炭塊的導面。每塊炭塊必須從中心開始往兩邊砌筑。砌炭塊時,先鋪上炭素泥漿,并用刮油刀刮勻,使炭素泥漿保持3mm厚,再將炭塊左右前后揉動幾下后砌上,以保證縫內炭油均勻飽滿。每砌完一列,在兩端脹縫內要及時用木楔楔緊,往下依次逐列進行炭塊的干排和砌筑。按同樣的程序,砌完六列左右,拆除頂架,兩側炭塊列同時砌筑。樹脂結合的炭油攪拌后直接用,焦油系列配制的炭油需隔水加熱至 50℃~70℃才可使用。每砌完一層,清掃周邊縫內雜渣,分段取出木楔,分層搗打周邊粗縫糊,每次鋪料厚度 100mm, 用風鎬以一錘壓半錘的方式搗打 3~4 趟,粗縫糊的壓縮比不應小于40%即可,并分層取樣,模子容重要達到相關要求。
    搗打完周邊炭素料后,即可找平,放線砌筑下一層,砌筑時熱電偶的開槽與其套管的安裝應配合進行。開槽前,根據預留孔洞的位置和設計要求的方位、尺寸,在炭塊砌體表面劃出定位線,然后用炭塊開槽機對準定位線開槽。熱電偶套管嵌入槽內后及時用粗縫糊填實找平。
    5.5 混合爐底砌筑要點
    本混合爐底系中間為微孔剛玉磚,周邊是進口炭磚組成。先砌一層環形炭磚,接著是環形炭磚與冷卻壁間隙內的炭素料搗料,然后是砌中間剛玉磚,再搗打剛玉磚與環形炭磚之間間隙的炭素粗縫糊,炭素搗打料與炭素粗縫糊要求搗勻,搗實并取樣檢測,模子容重達到相關要求。
    環形炭磚砌筑主要注意事項:首先放線要正確,其次必須干排半數以上炭塊進行驗縫;第三,只能用木錘或鐵錘墊木板敲打;第四,每砌 4~6塊必須塞上木楔 (在炭塊與冷卻壁之間);第五,要保證合門順利,合門區必須是3~5塊磚砌上時,同時向爐殼方向退20~30mm,并用木楔頂到設計位置。第六,合門前,用千斤頂把合門位置盡量頂到位,再根據尺寸、加工合門磚。磚縫需達到設計要求。
    中間微孔剛玉磚砌筑,首先一定要安裝好4根表面平整和互成直角的導向方木,作為砌筑中心十字形的依據,其次必須按預砌的定位角度和編號砌筑。砌筑時必須做到:穩沾(大面和小面都沾滿泥漿);低靠(沾好漿的磚往已砌好的磚上靠時,應盡量放低);短拉、重揉(上下拉動距離不超過30mm,揉漿的動作要重而抵緊)。由于結構安裝尺寸誤差,必要時對不能達到設計要求的微孔剛玉磚進行切割加工。磚縫需達到設計要求。
    5.6 爐缸砌筑要點
    爐缸主要由環形炭塊和鐵口組合磚組成,該區域砌筑首先必須從組合磚開始,鐵口組合磚砌到略高于一層環形磚時,再砌鐵口兩側環形炭磚,其它砌筑要求同前。
    爐缸保護層跟隨環形炭磚同步往上砌筑,每砌1200mm高搭設一步滿膛腳手架。
    5.7 風口組合磚砌筑要點
    風口區組合磚砌筑前,應分別測定風口大套對爐體中心的半徑偏差及相鄰風口大套之間的夾角偏差。并根據偏差的大小對砌體內徑和組合磚組中心進行適當調整,砌筑時必須按預砌筑的編號順序進行,每砌一層就搗打一層組合磚與冷卻壁間的剛玉質搗打料,以確保填料密實。風口套與風口組合磚間的間隙,在砌筑過程中及時用干濃耐火緩沖泥漿填滿塞實。
    5.8 爐腹爐腰噴涂作業
    噴涂作業采用鋼吊盤作為工作平臺。吊盤設置四個吊點,固定在高爐頂部爐殼上,提升方式采用倒鏈式,具體實施時應根據現場實際情況確定。
    (1)噴涂層順序及設計厚度控制
    噴涂層順序可由上至下分段進行作業。
    設計厚度控制可采用方格網板控制法;原理為在每段冷卻壁上按適當的間距劃分噴涂區域,并用縱向板條分割,板條厚度同噴涂層設計厚度。再用弧度刮板以板條為導軌,進行噴涂層厚度控制。
    (2)噴涂作業要點
    噴涂作業對爐體來說,質量往往影響到爐體的密封性能和保溫性能,噴涂作業連續性強,噴涂操作時要根據噴涂料的輸送距離,高度及時調節風壓和加水量,因此,噴槍手應由技術熟練者擔任。
    噴涂前應準備好的工作:
    噴涂設備的調試:風壓、水壓能否達到規定標準值,設備運轉情況是否正常,并進行負荷試車。
    噴涂材料的準備:噴涂料的數量應滿足連續作業要求,配比應嚴格控制,噴涂前進行試噴檢驗。
    噴涂設施的完成情況:吊盤承載試驗,上下提升運行情況良好,并設置安全保護設施,上下通訊聯絡信號暢通,在確認安全的情況下方可使用。
    上述工作完成后由噴槍手通知攪拌站開始噴涂作業。
    噴涂操作者在開噴前,應用高壓風吹掃噴涂面并用水濕潤后方可開始噴涂,通知下面開閥送料。
    噴涂作業順序應為“送風、送水、送料”停噴時間則相反。
    噴涂作業可由上往下,從左至右,按Ф300~400mm劃圓循環漸進移動,每次噴涂厚度宜控制在40~50mm左右,如設計厚度超過此厚度時,可通過逐步循環方式達到目標。噴涂作業中噴槍離工作面垂直距離宜控制在1.0~1.2m,根據噴涂距離隨時調整風壓、水壓,噴涂效果應以噴涂面微微滴水為佳,噴涂厚度大于50mm的,可分兩次噴涂,相隔時間不得超過初凝時間。
    噴涂層噴到一定的面積后,應進行粗修,將凸面刮平整,而后再進行清整,此外還應及時對噴涂后厚度或半徑尺寸進行檢查,使之符合設計要求。
    5.9 爐殼與銅冷卻壁間澆注料施工(5-8段銅冷卻壁)
    高爐本體銅冷卻壁中澆注料施工時,要緊隨安裝,冷卻壁安裝安裝完一段,經驗收后,支模,吊縫,澆注。澆注時逐層往上施工,每層不超過50mm,并逐層振搗密實,每段澆注時上口預留10mm不澆注,方便上下冷卻壁之間的鐵皮吊縫。
    5.10 爐殼與冷卻壁間灌漿要領(1段-4段、11段-14段)
    灌漿采用大于1.6Mpa的壓漿泵施工。爐皮灌漿孔的定位及分布情況由設計確定,并在爐殼安裝時開好孔,同時焊好灌漿孔。灌漿從下往上逐層進行。灌漿時,相鄰管孔冒漿時,停止半小時后再補灌一次,然后用木楔(或堵頭)塞緊。下層灌完后,再灌上一層,待烘爐結束后,將所有的灌漿孔封閉補焊牢固,以免生產時冒煤氣。

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