任海荣  周金虎  李海云  李建忠  王安云

（山西中阳钢铁有限公司炼铁二厂）

摘  要  中阳钢铁公司1号1280m3高炉南出铁口冷却壁由于出水管烧损，煤气外泄，对高炉安全生产造成威胁，必须及时更换该冷却壁。本文重点介绍更换过程中，采取了冷却壁和炉壳同步拆除更换，既保证了工期和安全，又确保了检修质量。

关键词  高炉  冷却壁  快速  更换

1  概述

山西中阳钢铁有限公司1号1280m³高炉2010年投产设计，一代炉龄12年，已进入炉役后期。2019年4月21日15:15分发现南出铁口右侧冷却壁(T3)出水管断水，大量高温煤气外泄，关闭冷却壁进水，灌浆处理。该冷却壁长为2970mm，宽为1140mm，厚度为170mm，内置蛇形管整体铸造结构。

铁口区域更换冷却壁，在中阳钢铁尚属首次，在非事故状态下，所有技术人员均担心割开炉壳后铁水流出，情况不容乐观。公司上下十分重视，先后委派技术骨干赴本溪钢铁、山西太钢学习交流，同时积极联系专业公司商讨方案，了解到在不空料线前提下更换铁口区域冷却壁，安全风险极高，且要求检修周期长达5天左右。

经冷却壁破损断水后，持续对该冷却壁对应炉壳温度跟踪监测，数据分析认为，铁口区域的炉缸内衬基本完好，冷却壁烧坏的原因可能是铁口中心线下移，导致局部侵蚀烧损水管所致，更换时对铁口下方增设保护层即可。拆除后对冷却壁的破损情况分析与当初预判情况相吻合。

于2019年11月12日1号高炉休风计划检修。经过31小时25分的连续作战，成功更换南铁口两块冷却壁（T2、T3），于13日送风复产。目前铁口运行正常，冷却壁水温差均在正常控制范围内。

2  科学决策，方案制定

（1）高炉铁口区域空间狭窄，现场环境温度高，存在煤气泄漏现象，单独拆除南铁口右侧冷却壁（T3），工作难度较大，最终确定冷却壁和炉壳同时拆除，且更换左右两侧冷却壁（T2、T3）。

（2）现场预制件制作：在现场将左右两侧冷却壁、铁口框架、炉壳固定，整体安装，且炉壳与冷却壁之间缝隙用铁屑料填满夯实，提前运输到高炉出铁平台。该组件组合后面积5.67m2，厚度240mm，重量达11.23t。

3  冷却壁更换施工过程

3.1  更换前准备工作

（1）11月7日开始北场单口出铁，破坏性拆除南场主铁沟前两段8m左右钢壳，以便腾出施工空间，铁口外框架切割至与炉壳水平，焊接盲板封死。

（2）现场安装固定式报警仪，实时监测施工现场煤气浓度，确保施工安全，铁口下方平台黄沙满铺，对供水管路、仪表做好安全防护。

3.2  冷却壁拆除

（1）按照进出水管位置，结合图纸，确定炉壳切割框线，两边各放宽50mm，方便冷却壁取出。该切割框线略大于新炉壳制件，便于预制件顺利安装，为避免切割时应力集中，破坏炉壳结构，圆周四角均为弧形过渡。

（2）高炉休风前8小时，按照切割框线提前对炉壳切割，切割要求：炉缸二段区域炉壳板厚度50mm，切割深度不大于2/3，高炉休风后继续对剩余部分切割通透。

（3）在切割旧炉皮的表面上，焊接好上下勾头，均匀安装8颗50T千斤顶，将旧炉皮往外顶出，使用千斤顶时上下用力必须均匀，不能过猛。

（4）将原铁口浇注料、铁口通道打凿成凹形状，便于后续铁口框架浇注。

3.3  冷却壁安装

（1）原炉壳板材质为Q235C，新更换材质为Q355B-Z15，根据焊条选用就高不就低的原则，确定手工电弧焊时选取E5017型焊条，采用二保焊时，选用ER50-6型焊条；

（2）炉壳对接完成后，使新、旧炉壳板底部平齐，打卡则固定，将需焊接部位铁锈、油污等杂质清理干净，选用材质为Q235B、规格40*4扁钢，作为封底垫板，电焊固定，再次进行清理焊道。同时在铁口框架、新炉壳上预留5个灌浆孔。

（3）受现场环境条件限制，炉壳板垂直方向采用V型带垫板坡口进行焊接作业，坡口根部间隙≦15mm，单边坡度口角≦15°，焊缝宽度≦40mm；水平方向也采用V型带垫板坡口进行焊接，上边坡度口角≦20°，下边坡度口角≦5°，坡口根部间隙≦15mm，焊缝宽度≦40mm。

（4）对焊缝部位母材采用氧乙炔火焰加热到100~150℃，使用E5017型、φ3.2焊条电焊条进行打底焊，采用直流反接法焊接，对焊缝根部左右两侧进行焊接，施焊前焊条在350~400℃烘干1~2小时，利用多层多道的焊接办法将所有焊缝底部全覆盖，第一层焊缝厚度约4~5mm左右；

（5）焊接完第一层，立即采用电镐或气镐圆头钎对焊缝进行均匀锤击，锤击可以增加焊缝塑性，延展焊缝金属，减小焊缝拘束应力裂纹和冷裂纹倾向。每焊接完一遍必须使用磨光机对焊道进行清理并测量焊道温度，使焊道层间温度控制在100~150℃范围。温度过低，及时加热后再进行焊接。

（6）为了提高生产效率，焊接第二层时可采用二保焊焊接，选用ER50-6/φ1.2型焊丝，使用窄焊道进行多层多道填充第二层焊道，过程中注意防风，以避免发生焊接缺陷。使第二层焊道厚度约5~6mm左右，继续进行锤击并清理焊道，过程中注意观察焊道层间温度。

（7）由于板材较厚，焊缝较宽，严格控制使用较低的线能量，以减小热影响区范围，盖面也要采用多层多道盖面，焊接完成后，对焊接进行保温缓冷处理，确保焊接质量。

（8）焊接深度达到炉壳厚度的1/2时，组织对该区域灌浆，材质为高导热碳素压入料，同时安装连接冷却壁进出水管。冷却壁供水正常后，高炉送风复产，北场单口出铁，继续完善炉壳的焊接与主沟钢壳恢复。

4  结语

（1）本次更换制定了严格的施工方案和焊接工艺，在施工中精心组织，严格执行每个环节的操作规程，使整个拆除和安装工作进行得较顺利。

（2）在拆除过程中炉缸内衬碳砖壁保存完好，未受到破坏。休风前8小时按照切割框线提前对炉壳切割，切割深度不大于2/3；新旧炉壳焊缝深度达到炉壳厚度的1/2时，组织对该区域灌浆，安装连接冷却壁进出水管，提前送风，为更换冷却壁节约了时间。

5  参考文献

[1] 时彦林.炼铁设备维护[M]. 北京：冶金工业出版社，2013.

[2] 张亚军，张昊.钢结构加工焊接工艺与图解[M].北京：化学工业出版社，2013.