基于空间受限的高炉大修施工技术分析

郭高峰

（上海宝冶冶金工程有限公司，上海 200941）

以南钢第一炼铁厂1#高炉（2 000 m3）大修工程为例，对高炉炉体系统快速拆装关键施工技术进行总结概述，以期对类似工程施工有所帮助。

1 南钢第一炼铁厂1#高炉工程概况

南钢第一炼铁厂1#高炉（2 000 m3）建成投产于2004年6月，高炉各系统均进入炉役后期，各系统的装备仍停留在修建时的配置水平，已不能满足高炉安全、环保、节能、低耗、高效的生产需要。

2 炉体系统拆装施工工艺概述

由于分块拆除、安装的常规施工方法具有工期长、工序之间交叉影响大、场地条件受限制、不确定因素多等问题，不能满足高炉短期化大修的要求。因此，需尽可能减少在线施工的工期，为下道工序提供充分的场地等条件，炉体系统采用快速维修工艺技术，旧炉体采用分块散拆，新炉体采用1～3带采用整圈正装，4a～19带采用整圈倒装。

3 旧炉壳拆除工艺

3.1 旧炉壳冷却壁拆除

旧炉壳冷却壁采用分块拆除的工艺，根据现场实际情况以单块冷却壁的大小进行炉壳分块，尺寸和重量便于倒运，分块后的炉壳和冷却壁一块拆除。根据炉身图纸确定炉身横切割位置，切割按照冷却壁分布的横缝切割，炉身纵切割位置在相邻两块冷却壁中间竖缝，确定好之后，在炉壳上进行画线。炉壳切割之前，根据冷却壁大小预画切割线。同时在预拆除的炉壳上开设圆孔，先预切，根据拆除情况再做分离。切割过程做好防止烫伤措施：规范穿戴防护服、防护眼镜、采用斜切方法防止伤人。

3.2 炉体管道拆除

炉体管道切割分段放在相邻的炉体平台上，在旧炉壳拆除到相应的炉体平台时，将分段的炉体管道放入炉内，通过出铁场平台的机械将拆除的管道倒运到出铁场平台，行车装车运到指定位置。

3.3 热风围管拆除

（1）作业人员利用移动式脚手架或爬梯作为切割操作站位点，在管道侧下方开一条宽约350 mm条形口，吊挂装置位置保留500 mm不切割，共开8条，管壳钢板切割完成后，作业人员撤离施工现场。

（2）履带式镐头机在出铁平台上，利用镐头将开口处钢板、浇注料及耐火砖破碎拆除，然后利用破碎锤敲击振动热风围管，使管内耐火砖及浇注料流出管道。

（3）流出的耐火砖及浇注料及时清理装车外运输。

（4）耐材拆除后的热风围管总重量不会大于80 t，平均分成8等份分段拆除，每段利用2个10 t葫芦放至出铁平台。

（5）作业人员固定好钢丝绳葫芦预受力，葫芦受力后开始切割，作业人员边切割边观察割缝的变化，根据割缝的变化随时调节葫芦受力。管道切割剩下1/20，采取边烘烤边切割，最后100 mm时先烘烤再切割，每次切割不得大于10 mm，直至葫芦受力调整至等于管道重量时方可完全切开。放至出铁平台分解装车外运输。

4 炉壳安装工艺

4.1 滑移平台安装工艺

在南侧出铁场东侧新增加一个滑移平台作为新炉壳的倒运平台，并安装滑移轨道、滑移小车及小车水平动力卷扬机作为倒运工具。滑移平台离线组装，停炉后整体安装。

4.2 液压提升工艺

1～3带炉壳采用正装法安装，利用液压提升装置将滑移到炉中心的炉壳下放到炉壳安装位置；4a～19带炉壳采用倒装法，组装好的19+18+17带炉壳滑移到炉中心，液压提升分装置将其提升固定，组装好的16+15+14带炉壳滑移到炉中心，上部炉壳下放到位，两部分炉壳安装焊接；同样的方式安装剩下的几组炉壳。

4.3 炉壳安装工艺

（1）炉壳安装工程。根据现场施工场地，经过综合考虑，750 t履带吊站位确定于南侧出铁场7号路位置，可覆盖高炉框架、炉壳以及上升下降管等结构的安装。

（2）高炉炉壳吊装。因现场实际情况，西边为出铁场，东侧为重力除尘，南侧为7号道路。炉壳分为11段。高炉新炉壳钢材采用BB503钢，高炉新炉壳标高41.2 m，新炉壳重量为690 t。

炉缸区安装：①因设备供货炉壳一圈4、5、6、8块，均在组装平台上组装。每一带炉壳组装之前均在组装平台上放标记线。同时圆中心设置观测控制点，组装完后及时进行精准度复测并做好记录。②炉壳的吊装随时进行观测控制，吊装上带炉壳前，需在下带已安装的炉壳上口布置一圈卡口挡板，采用在炉体平台上架立测量塔架配合炉壳的校正检测。③炉缸带炉壳吊装完方可拆除内部“米”字支撑，注意检测铁口中心、标高和水平度。

风口段炉壳为整个炉壳安装中最重要的一环，风口段炉壳的钢板厚、设备多、重量大、安装精度严格、调整的质量与相关设备安装和内衬砌筑密切相关，并对以后生产运行其着非常重要的作用。

1～3带炉壳安装。用750 t履带吊吊机对炉壳进行整圈吊装，先吊装至南侧出铁场东侧滑移平台，再滑移至高炉中心利用炉顶液压提升系统进行安装。

4～19带炉壳安装：①炉壳各段在制作出厂前均进行了预组装，检查合格后再分解出厂。现场安装时要尽量按组对中心组对，并连接好预组装时专用卡具，以期恢复到工厂预组装状态，再进行各项质量数据的检验，并作出检测记录。②4～19带炉壳的安装依然利用750 t履带吊吊机对炉壳进行整圈吊装，依旧先吊装至南侧出铁场东侧滑移平台，再滑移至炉中心利用炉顶液压提升系统进行安装。安装的顺序是19+18+17、16+15+14、13+12、11+10、9+8、7+6、5+4a、4，待上组炉壳焊接完成，利用炉顶液压提升系统提升，下组炉壳通过滑移胎架滑移到炉中心，进行测量找正，上部炉壳下放，两部分炉壳安装焊接；依次安装，最后安装第4带炉壳。

4.4 热风围管安装

在1～3带高炉炉壳和4a～19带炉壳安装完成，第4带炉壳安装前，进行热风围管的安装施工。热风围管施工分成2段进行，4a+5带炉壳组装到位后，液压提升系统将上部炉壳提升，北场方向一段热风围管通过滑移平台运输到位，开始南场方向一段热风围管滑移，通过8台10 t倒链将热风围管提升到安装好的支架处进行安装固定。安装完成后安装2 m长的热风主管，然后交于热风炉施工方进行耐材施工，期间耐材砌筑和我方沟通好砌砖和大礼帽开孔事宜，确保耐材砌筑完成大礼帽的开孔安装施工。热风围管安装完成，开始围管平台和第4带炉壳的施工。

4.5 冷却壁安装

炉壳安装完成后，开始冷却壁安装，在炉顶通过打水孔、探尺孔、导出管孔挂设5 t电动葫芦，用于冷却壁安装；在出铁场铺设轨道，用小车将冷却壁倒运至铁口，在铁口上方炉壳上挂设5 t倒链，倒链配合炉顶电动葫芦将冷却壁倒运到炉内，移到安装位置，炉壳外部用1 t倒链横向牵引，冷却壁安装到位，开始安装螺栓、定位销等冷却壁配件的安装。

（1）冷却壁安装时，从合门冷却壁对面开始，分两个作业组同时作业，最后安装合门冷却壁。

（2）安装前，全部冷却壁试压合格，镶砖砌筑完成，养护时间达到规范要求，并根据安装顺序运输到安装现场指定位置。

（3）在安装前将固定螺杆与冷却壁螺栓帽进行试拧，确保冷却壁螺栓丝扣质量。

（4）通过炉顶电动葫芦将冷却壁下放至安装位置后，然后在炉壳外侧通过冷却水管孔观察冷却壁的位置，使用铁钩钩住事先绑在冷却壁本体螺栓孔吊耳上的钢丝绳，拉至炉外挂到门型支架上的倒链上，一边通过倒链将冷却壁横向拉动，一边操纵电动葫芦进行配合，使冷却壁向炉壳位置就位。

（5）冷却壁完全就位（即螺栓、冷却管等穿出炉壳，螺栓凸台完全顶紧炉壳内表面）后，先将没有安装吊耳的螺栓孔上的螺栓装好，再松掉横向拉动的倒链，卸下吊耳，安装螺栓，最后将所有螺栓紧固到位。

（6）段冷却壁完全就位，经检查合格后，在距冷却壁端面5 mm处用气割割去吊耳。

（7）冷却壁的安装螺栓留有富余量，在现场安装拧紧螺母后，应在距螺母15 mm处切除多余部分，在去除毛刺，冷却壁安装完毕检验合格后，再焊上密封罩（螺栓与螺母、垫圈与炉壳之间不焊接）。

5 安装精度控制工艺

5.1 新炉体组装精度控制

根据本工程的实际情况，新炉体组装主要重点控制铁口标高、角度、风口标高、风口角度、炉顶法兰标高。

5.1.1 标高控制

新炉缸段标高控制主要控制铁口标高（铁口底面标高H1）及风口标高H2。根据工艺要求，H1允许偏差为0～-3 mm，H2允许偏差为0～-3 mm，H允许偏差为0-3 mm。

控制方法：对炉壳每带标高进行控制，以免造成累积误差。炉缸1段、炉缸铁口段、炉缸风口段横焊缝待全部安装后，实测铁口、风口标高后再行焊接。铁口、风口段标高实测值如与设计值不吻合，可以通过调整切除旧炉壳标高控制。

其中炉缸段的组装全部满足设计及规范偏差。铁口、风口的标高控制根据X调整。

5.1.2 铁口角度控制

铁口角度α允许偏差为±2′（±5 mm），铁口夹角9°。检查时将全站仪架设在炉内测量塔架上。同时对现有炉壳的2个铁口中心线进行检查，检查方法采用全站仪。控制方法：先调整炉壳四芯线，再通过调整立缝间隙调整铁口角度。

5.1.3 椭圆度控制

炉壳上口椭圆度允许偏差为：椭圆度（ㄧRmaX-Rminㄧ≤2R/1 000 mm且≤8 mm）：

检查方法：首先在炉壳上、下口拉设细钢丝，找出炉壳钢板圈实际中心。上、下口测点沿炉壳全周均布，且均不少于16个测点。用卷尺测量R、D。

5.2 上部炉体精度控制

利用前期建立的控制网，返测至炉底板并与炉底板分中轴线和标高进行闭合。以便炉缸1段和铁口段的安装，作为在基准。炉体安装中心必须由底贯穿至炉顶，其中在耐材砌筑多功能平台隔断处引投至平台顶面，作为上部炉体安装测量基准点。

5.2.1 铁口安装控制依据：

新炉缸标高主要控制铁口标高，停炉后实测原有铁口标高。

5.2.2 风口安装控制依据：

风口是根据停炉后切除风口大套保护罩，对均布一周的8个风口分中取坐标返投至框架上的原始点（标高、轴线）作为安装风口的依据。

如铁口与风口之间存在标高误差，通过焊缝平衡。

5.2.3 炉顶法兰安装控制依据：

炉顶法兰标高控制根据前期返投框架上的原始点作为安装依据。调节余量通过Ha与Hb之间的焊缝调节。

炉壳钢板圈中心对炉底理论中心的位移（F≤2（H1-h1）/1 000，且≤20 mm）：

测量方位为拉设细钢丝，找出炉壳钢板圈中心，从中心垂掉线锤至组装胎架，找出炉壳实际中心点，用钢板尺测量该中心与理论中心之间的距离F。

每带炉壳高度偏差（H≤5 mm），测点布置同上口椭圆度测量，且不少于8点。

6 结语

高炉系统短期化大修，借助于现代化的施工机械等条件，采用先进的模块化施工工艺，保障了项目工期。旧炉体采用分块拆除，新炉体采用滑移提升等关键技术，实现了项目安全、快速、优质目标，为高炉快速大修提供了有力保障，同时也给类似项目的短期化施工、滑移、液压提升等现代化机械设备技术的运用提供了一定的参考和启示。