摘  要  本文分析了国内外大型高炉大修技术的现状，阐述了模块化、绿色建造、智能建造是我国大型高炉大修技术的发展方向。

关键词  大型高炉  技术发展   趋势与展望

引言

我国目前在役生产的炉容4000m3以上的高炉达到25座，国内炉容4000m3以上的高炉建设的高峰期为2003年至2012年，期间建设了14座4000m3以上的大型高炉，第二个建设高峰期为2015年后，陆续建成了宝钢湛江、山钢日照、首钢京唐等大型高炉。可以说，高炉向大型化发展的趋势越来越明显，国家也先后制定了一系列政策逐渐淘汰了能耗高、污染大的小高炉。

1  国内外大型高炉大修技术现状

在国际上，日本较早进行了4000m3以上大型高炉建设，到了20世纪末，日本大部分4000m3以上高炉面临着一代炉龄到期需大修改造的状况。从1998年开始，日本开始新一轮的大型高炉大修扩容改造。为缩短大修时间，日本新日铁在千叶6号高炉大修中研发了旧炉体大块拆卸和新炉壳提前预组装配的大块安装方法，开启了大型高炉模块化快速大修技术的帷幕。其结果，大修仅用了62天比传统的大修缩短近一半的时间，该项技术的应用大大缩短了传统大修的施工工期。此后，日本在其他大型高炉大修中，多次采用快速大修技术，并成功得到实施【1】。

宝钢高炉是我国首批建设的4000m3以上大型高炉的钢铁厂，于上世纪80-90年代开始建设，炉容均为4000m3以上大型高炉，设计一代炉龄10-15年。进入21世纪，达到了需要高炉大修改造的年限。期间，宝钢于1996年对一号高炉进行大修，工期12个月。国内其他钢厂4000m3以上高炉由于比宝钢建设较晚，因此大修周期也相对晚，而国内4000m3以下高炉多采取常规大修方式，工期120-180天不等。

可以说在大型高炉快速大修施工技术方面，从一开始，在快速大修技术方面，我们是空白的，与国际先进水平的差距是显而易见的。

2  大型高炉快速大修必要性

2.1  传统高炉大修局限性

传统的高炉大修多先放残铁，将旧炉体分解为10t大小不等的模块进行拆卸，分块在线安装炉壳和冷却壁，需要投入大量的劳动力和时间，同时残铁处理和炉壳切割中产生大量烟气，污染环境。一般大型高炉按照传统施工方法至少需要150天。

2.2  传统高炉大修通常面临的技术难题：

2.2.1炉缸残留物清理

高炉停炉后，炉缸冷却后炉内剩余残铁与残渣，以4350m3高炉为例，炉内残铁剩余量约1500-2000t左右。通常采用爆破的方式分割成几十吨的小块运出，爆破、清理炉缸通常需要30天。即使大型高炉采取放残铁的措施也常常面临残铁放不出，存在安全风险，成本高等因素。

2.2.2  旧炉体拆除

将旧炉体分割成小件拆除，但由于数量较多以及场地狭小等因素，旧炉体拆除需要30天完成。传统的旧炉体分块拆除一般是利用吹氧切割，将炉壳及冷却壁分割成小块，重量约20-30吨以利于运输。该项作业劳动时间长、作业强度大、且产生大量的烟气污染环境。

2.2.3  新炉体安装

由于吊车及炉体框架的限制，需要将1000吨左右炉壳及1800吨左右冷却壁吊入炉内进行安装，且炉壳通常分为2-3块在线安装及焊接，由于数量较多，整个需要大约60天。整个作业效率低下，且安装作业环境比较差，工程质量难以保证。

由于传统方法需要消耗大量的资源及时间、污染环境，大型高炉停产对于钢铁的铁水需求带来巨大的影响，直接影响钢铁厂的经济效益，因此采用一种先进的快速施工技术也势在必行。

3  宝钢大型高炉快速大修研发过程

2002年，宝钢四号高炉启动建设，高炉炉壳采取分块安装的技术方案，成为高炉快速大修技术的雏形。宝钢二号高炉是国内首座实施模块化快速大修的4000m3以上大型高炉，通过自主集成于2006年形成了自由的高炉快速大修技术，并首先应用于2006年的2号高炉大修，大修总工期98天，开创国内大型高炉模块化快速大修先河。在二号高炉成功实现快速大修的基础上，针对1号高炉大修的特点，通过进一步优化施工工艺，克服系统性改造多、自主集成国产项目多、工程实物量大、工期短等特点，并首次实现了炉顶整体拆装工艺，实现了工期78天。

宝钢一二号高炉大修的成功，使我国掌握了大型高炉快速大修的成套核心技术，该项技术整体达到了国际先进水平。大型高炉快速大修的核心技术主要有以下几项技术：

（1）同步液压提升技术

由穿芯式提升液压油缸、液压控制阀站、计算机同步控制系统组成的同步提升系统实现大型物体的提升和下降。

（2）大吨位物体滑移技术。由滑靴、滑槽、钢架、推移油缸、液压控制装置、计算机同步控制系统等组成的大吨位滑移系统对大型物体实施滑移。主要是针对新旧炉体进行大吨位滑移。

（3）大面积混凝土钻孔、切割、充填及加固技术。为实现高炉停炉后快速拆除炉体下段，在停炉前对高炉基础进行了钻孔、切割、充填及加固，使停炉前高炉基础实现了一种无缝分离。

（4）在线监控技术。该系统通过应力监测法、激光投点监测法、光电液位测量法、振动加速度法及数据远程传输、计算机分析处理系统的综合开发应用，实现炉体拆装过程的在线实时监控，确保工程的安全。【2】

2013年，宝钢最长寿、一代炉龄19年的三号高炉开始面临大修，在总结一、二号高炉大修的基础上，宝钢首次确定不放残铁，以解决放残铁所产生的安全风险、环境污染及不可控因素。由于不放残铁，整个旧炉缸重量达到6480t，比前两次的最大运输重量重了约2000多吨。通过施工工艺的优化、滑移地基的处理加固，实际工期76天。同时为解决大吨位残铁处理的难题，上海宝冶研发了一种安全快速环保的残铁处理技术，改变了过去残铁只能依靠爆破或吹氧切割的方式，通过绳锯切割残铁的方式可以快速安全进行解体，同时又避免了环境污染。其后2014年宝钢四号高炉炉缸大修仅用72天完成，也是目前国内大型高炉快速大修最短工期。

宝钢4座高炉大修采用大型模块化施工方法，在停炉前将炉壳、冷却壁及部分耐材组装完成3个大型模块。停炉后通过专业化大型装备进行旧炉体模块化拆除与新炉体模块化安装，大大缩短了施工周期，形成了我国自主研发的大型高炉模块化施工成套技术。

2020年6月太钢五号高炉、2020年9月宝钢二号高炉将分别进行停炉大修，在总结以前的成熟高炉模块化工艺技术基础上，本次高炉大修又采用了多项先进施工技术。

（1）自动焊接技术，实现了大型高炉横焊、立焊全部自动焊接，既节约了劳动力、降低了作业强度，提高了效率，又确保工程质量。自动焊接技术实现了大型高炉智能建造的目的。

（2）BIM技术的应用，实现了高炉施工全过程的三维模拟，提前解决大修过程中的碰撞点，实现了可视化交底，大大提升了项目管理水平。

太钢五号高炉与宝钢二号高炉第二次快速大修证明，大型高炉模块化大修建造技术越来成熟，大大节省了工期，能够为钢铁企业带来良好的效益。

4  大型高炉大修技术的发展趋势与展望

4.1  模块化

 以宝钢的及国外大型高炉模块化大修的成功经验来看，模块化施工技术将成为我国大型高炉大修的必然选择，该项技术能极大提升效率、降低作业资源的消耗及安全风险、环境污染，实现模块化集成安装也符合我国倡导的装配式建筑施工技术相一致。

4.2  绿色建造

 传统的高炉大修往往采用放残铁，存在一定的安全风险，也对环境造成一定的影响。同时残铁的处理以往都是爆破或吹氧切割，环境污染较大，已经不符合现代绿色施工要求。大型高炉模块化整体拆装技术解决了大型高炉放残铁的难题，同时研发的绳锯切割技术解决了残铁劳动强度大、环境污染大的问题。

4.3  智能建造

新技术的应用越来越广泛，BIM等信息化技术将广泛应用与高炉大修，高炉大修是一项系统性综合性工程，传统的管理模式难以满足模块化大修的要求。将BIM信息化技术应用于高炉模块化大修项目，能够大大减少高炉改造过程中的碰撞，提高高炉项目管理效率。

4.4  装备自动化

大型高炉大修施工组织是一项系统性的大工程，施工组织难度大，短时间内容作业资源需求量大。而在国外，在组织高炉大修时，对于装备自动化使用程度相当高，尽量降低对人力资源的需求。我国的建筑市场劳动力资源也出现了萎缩，特别是专业型技能型人才更是越来越少，因此提高装备的自动化程度，是我国今后高炉大修的必经之路。

5  总结

经过这么多年的实践，大型高炉大修正在逐渐改变，不论是施工技术还是管理方式，都出现了新的变化，模块化、绿色化、信息化发展的趋势不可逆转，大量新技术的应用也比较促进我国大型高炉的快速发展。

6  参考文献

[1] 藤田昌男：大型高炉超短期大修技术，鞍钢技术，2006年第4期.

[2] 朱仁良等：宝钢大型高炉快速大修技术的发展与应用，炼铁，2001年4月.