转底炉耐火材料砌筑新工艺

1.概况

为了发展循环经济，落实科学发展观，实现固体废物的深度循环利用，马钢在新区配套建成了钢渣处理线、高炉污泥和转炉污泥闭路处理等系统。考虑到含锌废物循环给高炉操作带来的危害，使含锌废料得到高质量的循环利用，马钢寻求到了新日铁工程公司当今最先进的处理工艺——转底炉工艺。

2.转底炉的内部结构及外部图

转底炉的主要功能是处理新区烧结、高炉和转炉的含锌粉尘，设计年处理干量为20万吨以上，其产品为DRl (Direct Reduction Iron)，可作为高炉原料，转底炉产生的粉尘含锌较高，可作为锌厂的原料，炉子排出的废气经余热锅炉后可产生蒸汽，该项目可使高炉瓦斯泥、转炉OG泥在厂内经济循环利用,其工艺流程为高炉瓦斯泥、转炉OG泥经浓缩、脱水、烘干后与各种除尘灰和粘结剂按比例配料经润磨、造球、筛分，合格生球，再经干燥后均匀布到转底炉环形台车上，利用炉内1300℃高温还原性气氛及球团中的碳产生还原反应，在10〜20 min时间内，将氧化铁大部分还原为金属化铁，同时将氧化锌大部分亦还原为锌，并被汽化，随烟气一并排出。还原后生成的金属化球团使高温水冷螺旋从炉内排出，随即进入圆桶状的一次冷却器。桶内有氮气防止高温成品金属球团氧化。桶外有喷淋系统，以热传导方式冷却桶内球团。一次冷却后成品球团温度从1100℃降至300℃，再经筛分，合格品进成品料仓加入高炉，筛下物返回烧结。从转底炉出来的烟气先通过余热蒸汽锅炉进行余热回收，然后通过热交换器进一步降温。最后再由袋式除尘器净化后外排，锌矿粉通过余热蒸汽锅炉、热交换器、袋式除尘器被回收。

3.工艺特点及施工难点

转底炉主要是公司废物利用环保项目，核心采用日本新日铁公司技术。在耐火材料砌体结构方面采取三项措施。一是炉墙采用分片方式，耐火材料结构为多面体结构;二是炉底内外侧采用锚固锁扣结构;三是膨胀缝结构复杂。总之，该工程的设计起点高，采用标准高，结构复杂，施工难度大。转底炉炉膛长时间受到高温、高侵蚀炉气的冲刷和温度变化的热应力作用以及炉渣的侵蚀，工作条件十分恶劣，因此转底炉耐火材料砌筑质量也直接关系到使用寿命。其施工难点主要有以下几点：

(1) 耐火材料品种繁多，830吨材料，品种50多种，规格型号百余种;

(2) 各处尺寸复杂，相互制约，模具制作困难;

(3) 膨胀缝尺寸复杂，在砌筑施工技术上提出了更高的要求。

4施工措施

4.1施工顺序

转底炉耐火材料筑炉施工顺序是:

炉墙下部耐火材料施工→炉底两侧浇筑料施工→炉墙上部砌筑打料→炉顶打料→炉底耐火砖砌筑。

外围部分施工可根据工程网络计划，合理利用劳动力和施工机具材料，灵活机动安排。

4.2主要部位施工工艺

(1)炉底施工工艺

图4给出炉底结构图。炉底耐火材料砌体为轻型结构，由7层组成，厚度为400 mm。最底层为25mm厚的纤维毡，两层为50mm厚的纤维板，1层厚114 mm的轻质砖LBK-23、1层65 mm厚的轻质砖LBK-26、1层10mm厚的纤维毯，最上面为84 mm镁粉。炉底耐火材料分层施工，靠炉墙位置为浇筑块，先施工炉底两侧浇筑料，浇筑料采用钢制异型模具，制作图纸见后，考虑外方的质量标准较高，模具制作外形尺寸要求准确，内环浇筑块为48件，外环72件，制作模具分别为12件和18件。 锁块为10件，采用木制模具制作，数量30件。施工时首先待炉墙下部施工后并拆除模板完毕后进行，寻按照设计要求挂设锚固件，下部垫预先制作好的小预制块，保证锚固砖水平，模具支设前必须进行刷油处理，便于脱模。模具隔花支设，便于施工。浇筑时，注意模具不得变形跑模。待内外环两侧浇筑料施工完毕后，转移到对炉墙上部的施工，待炉墙以及炉顶施工完毕后，再施工炉底中间的绝热板、轻质砖等。在铺设耐火砖时，采用人字形砌法，要求灰浆饱满，砖列整齐美观。膨胀缝的留设严格按照设计图纸进行。炉底砌筑时必须按规定留设膨胀缝。相邻两层砌体的膨胀缝应错开。砖列到两侧可用同材质的浇注料填充。最后铺设镁砂。

(2)炉墙

图5给出炉墙结构图。炉墙耐火材料的结构 U四层，厚度为435 mm。最外层是25 mm厚的 纤维毯，依次是50 mm厚的纤维板、65 mm厚 的轻质砖、289 mm厚的耐火浇注料。

炉墙浇注料应在砌砖部分检查合格后进行 浇注。锚固砖从下往上挂设(如右图)，在铺设 连热层和砌筑轻质砖的过程中放置，锚固砖周围 要用纤维毯或纤维棉填实，避免出现缝隙。然后 进行烧注料施工。烧注炉墙时，每片留设膨胀缝膨胀缝宽25〜32 mm，米用可拆式聚氯乙稀板制 宁，膨胀缝外侧砌耐火砖密封。拆模后用纤维毯填充。

炉墙分两次施工，首先施工下部530 mm部 ‘立，并检查金属锚固件的布置是否符合设计要 求，同时按照图纸的要求布设金属锚固件，品种 为18种2215件。锚固件外部刷0.5 mm的沥青 漆。膨胀缝为20 _，采用聚氯乙烯制作。模板采用木模和钢模相结合制作。等炉底浇注料施工完毕后，再施工上部炉墙。所有支设模具必须注意孔洞的留设。孔洞采用定制的聚氯乙烯制作，观察孔订做 一种规格，然后现场调节。烧嘴采用钢板制作。

炉墙烧咀处为高铝质耐火浇注料。施工时将有烧咀的区域按要求作为一个整体浇注高铝质烧注料。

上部炉墙施工时，首先检查挂设件的布置是否符合设计要求，挂设杆的制作角度是否符合要求，锚固砖是否水平。待该步骤验收合格后，施工绝热层和挂设锚固砖，然后搭设脚手架，并支设模板。在模板支设前，进行刷油处理，便于拆除。支设完毕后，检查模板是否牢固，是否密封，待确认后进行浇注料的施工。

浇注料施工应严格按照《工业炉砌筑工程施工及验收规范》(GBJ211-87)中“耐火浇注料”有关规定进行。若耐火材料供货商有特别说明，则施工时应参照该说明。

在烧咀、挡板、炉门框、窥孔等开孔处，与砌体接触之处一定要填实，防止气体逸出，使钢板受热变形。

砌筑砖缝厚度、表面平整度和垂直误差均按国家规范执行。膨胀缝内必须填充耐火纤维毯，缝内得有其他任何杂物。

(3)炉顶施工

炉顶耐火材料砌体厚380mm，其结构由上往下依次为50mm厚的纤维，50 mm厚的纤维毯2层，230 mm厚的耐火浇注料，胀缝上方盖有耐火砖。

炉顶施工时要注意锚固砖的挂设。低水泥浇注料、纤维浇注料均按照规范及耐火材料厂家提供的说明书进行施工。

吊挂炉顶沿炉长和炉宽方向分段留有25 mm膨胀缝，具体位置参见设计图，胀缝宽度最终的施工尺寸应按耐火材料供货商给定的数值修正。

必须认真铺设用于炉顶绝热的硅酸铝耐火纤维毡，纤维毡与锚固砖之间不得留有空隙。顶层纤维施工时，在锚固沟周围要留凹坑，不允许将锚固钩埋在绝热材料内。

支模板时，吊挂砖与模板尽量靠近，间隙为5mm左右，但不能接触，以免脱钩，使吊挂砖失去作用。

4.3改进措施

(1) 模具的改进

一是对炉底边砖进行了改进。采用分片式组合模具，解决了形状复杂、无法脱模的难题。二是采用聚氯乙烯、PVC等材料组合，解决了膨胀缝、异型孔洞的支设难题。

(2) 施工工艺的改进

以往环形炉的施工采用连续作业方式，由于在转底炉上炉墙为分片式多边体，而且膨胀缝要求的形 状各异，所以无法保证设计要求。本文对炉墙和炉顶采用跳格式施工方法，结合膨胀缝的留设，其效果 理想。

5  效果和经济效益

实际施工中，由于冬季施工，采用了蒸汽保暖措施。模具设置合理，各处尺寸准确、美观，但由于现场设备备件以及安装偏差，对炉底边砖模具进行了适当的修改。由于准备充分，提前消化，转底炉筑施工质量良好，原计划4个月的工期，只需要3个月，并且避免了不必要的窝工，施工质量一次性验收通过。

直接经济效益：按照投入施工人员35人计算，可节约一个月的工期，按照一人一天成本150元，节约人工费为35x30x150=157500元。减少管理人员费用为6x30x300=5400元。两项合计节约211500元。

间接经济效益：由于进度加快，转底炉提前投产，为公司循环经济作出积极的贡献，同时为职工降低了劳动强度，为企业赢得了信誉。

6.结束语

本次施工在施工技术上是一次飞跃，采用组合钢模具以及异型模具代替了传统施工工艺，不仅锻炼了施工队伍，而且该施工工艺还可用于不同炉型和其他疑难工程的借鉴和推广。