馬鋼3號高爐出鐵場改造實踐

侯玉偉，王海鵬，周慶子

（馬鋼集團設計研究院有限責任公司，安徽 馬鞍山 243000）

馬鋼股份第二煉鐵總廠3號高爐于2004年5月建成投產，設計年產煉鋼生鐵90萬t，配置東西雙矩形出鐵場，全混凝土結構形式，結構平臺板設置在渣鐵溝底部平面。為滿足工藝要求，出鐵場平臺板上部填墊砂層1.5～2m并砌筑1層耐火磚面層。高爐爐前平臺是高爐區域操作環境最惡劣、環境污染最多的一個區域[1]。2016年10月，3號高爐大修期間進行了出鐵場平坦化改造。

1 原出鐵場存在的問題

馬鋼3號高爐一代爐齡生產過程中，出鐵場陸續暴露出以下不足：（1）出鐵場偏小；（2）出鐵場坡度較大，最大高差約1.2m，且表面凹凸不平，不利于爐前設備和渣鐵溝的維護和檢修，不便于檢修設備的運行；（3）除塵效果不理想；（4）渣鐵溝混凝土擋墻上部破損嚴重，溝蓋板變形嚴重，不能有效封閉，大量跑冒煙氣，爐前環境惡劣；（5）東西出鐵場之間沒有專用通道，爐前工人需穿過風口平臺，通行不方便；（6）風口平臺擁擠。

2 改造方案選擇

出鐵場平坦化改造一般采取以下2種方法：（1）墊砂層平坦化。原有出鐵場梁柱保持不變（或加固改造），四周擋墻、渣鐵溝混凝土擋墻增高，內填墊砂層，出鐵場上表面鋪設平臺面層。此種改造方法要求原有出鐵場梁、柱、平臺以及基礎能滿足平坦化改造后的荷載條件，具有投資省、施工周期短的特點。（2）無墊砂層平坦化。原有出鐵場梁、柱、基礎、結構樓板保持不變（或局部加固），在其結構樓板上部植筋，新增梁、柱和新結構樓板（平臺），新老結構樓板（平臺）之間形成架空層。

由于馬鋼3號高爐大修工期非常緊張，資金投入有限，經對出鐵場梁、柱、基礎和平臺板現場安全檢測和結構校核后，決定采用墊砂層平坦化方法改造原出鐵場。

3 具體改造方法

出鐵場平坦化改造總體方案：東出鐵場平坦化改造，南側出鐵場平臺擴建（與東出鐵場平坦化改造同時進行），西出鐵場平坦化改造，爐前除塵系統改造，風口平臺改造和擴建。馬鋼3號高爐出鐵場平坦化改造后平面布置示意圖如圖1所示。

圖1 馬鋼3號高爐出鐵場平坦化改造后平面布置示意圖

（1）出鐵場平坦化。保護性拆除出鐵場泥炮、開口機、爐前操作室內液壓設備，拆除出鐵場上構筑物，拆除清理出鐵場耐火磚、墊砂層、渣鐵溝擋墻。拆除和清理工作完成后，對出鐵場四周擋墻上表面、渣鐵溝擋墻底板基礎鑿毛、打孔、高壓水洗凈后，進行植筋、綁筋、支模工作，驗收合格后澆筑耐熱混凝土。新澆筑的混凝土擋墻檢驗合格后，底部填砂并夯實。填砂層上部鋪300mm厚碎石，夯實找平后在其上部綁鋼筋并澆筑300mm厚混凝土，待養護期結束后，用切割機切出膨脹縫。考慮到渣鐵溝兩側混凝土受熱、受壓后易開裂、粉化的特性，在其兩側1.2～1.5m范圍內采用230mm×114mm×75mm高鋁磚立砌，同時考慮一定坡度，防止出鐵場沖洗水等進入渣鐵溝。渣鐵溝砌筑并烘烤完成后，安裝溝蓋板密閉渣鐵溝，溝蓋板上表面與渣鐵溝上沿平齊。渣鐵溝改造前后斷面示意圖如圖2、圖3所示。

圖2 馬鋼3號高爐渣鐵溝改造前斷面示意圖

圖3 馬鋼3號高爐渣鐵溝改造后斷面示意圖

（2）出鐵場擴建。出鐵場擴建采用鋼結構框架形式。在出鐵場南側新建65.5m×6m鋼結構平臺。出鐵場擴建時，同時進行如下3項工作：①在鐵路線之間開挖、綁筋、支模、澆筑A線鋼結構框架柱5～8基礎，養護期結束并驗收合格后，安裝鋼結構柱；②拆除原東西出鐵場鐵水罐位平臺（6.0m標高）上方除塵頂吸罩，將鐵水罐位平臺混凝土柱頂鑿毛、打孔、高壓水洗凈后，植入專用螺栓，二次灌漿。養護期結束后安裝鋼結構柱1～4、9～12；③在出鐵場B線混凝土柱1～12外側8m標高處制作安裝鋼結構梁埋件，鑿毛、打孔、高壓水洗凈后，植筋并焊接預埋鋼板，鋼板與出鐵場混凝土柱之間灌漿，共8處，以便后續安裝平臺主梁。植筋時，使用化學強力劑加強處理，保證植筋質量。上述3項工作完成后，安裝出鐵場擴建平臺主梁、次梁和平臺板，東西出鐵場貫通，并安裝鐵水罐位側吸除塵罩。出鐵場擴建平臺上部制作、安裝廠房和屋頂，屋頂下方設10t電動葫蘆，方便爐前小件備品備件在東西出鐵場之間倒運。考慮到爐前行車極限無法吊裝溝蓋板10、19，10t電動葫蘆軌沿鐵溝軸向方向伸入1.5m。出鐵場擴建平臺上表面綁1層鋼筋，澆筑80mm厚耐熱混凝土，并安裝鐵水罐位觀察孔8處（東西出鐵場各4處，常用鐵水罐位處呈“品”字形布置），以便觀察鐵水罐上方鐵水下落情況。

（3）爐前除塵系統改造。原東西出鐵場除塵捕集點布置情況：鐵口頂吸各1處、側吸各2處，鐵水罐位頂吸各2處，撇渣器除塵與鐵口除塵共用。受原始條件限制，出鐵場除塵總管不在同一標高，立面方向上呈“U”形布置，標高分別為9.0m、12.9m，布置在出鐵場邊上。新除塵總管外移3.7m，在A線柱頂制作安裝除塵總管管托，安裝除塵總管，管中心標高15.4m，與布袋入口標高基本保持一致。針對撇渣器處除塵效果不佳的情況，此次除塵系統改造新設計東西出鐵場撇渣器獨立除塵捕集點各1處，新增撇渣器除塵管道穿過出鐵場平臺板在下部與鐵口區除塵管相接。考慮到除塵風機和布袋未做改造，為保證風量的合理分配，經計算后，封堵東西出鐵場鐵口遠端側吸口各1處，并對鐵口區域進行了封閉處理，保證煙塵被最大限度通過出鐵場除塵系統吸走。鐵水罐位上方原頂吸罩改為側吸罩。運行實踐表明，改造后的出鐵場除塵系統除塵效果得到了極大改善。

（4）風口平臺改造和擴建。原風口平臺與出鐵場同寬，南北兩側各布置爐體冷卻水集水槽一排，檢修空間有限，不利于送風支管、大中小套檢修和更換。原風口平臺是在混凝土表面砌筑一層耐火磚，因此表面高低不平，灰塵清理困難[2]。風口平臺改造方法：拆除、清理風口平臺上部集水槽和耐火磚；風口平臺北側安裝新集水槽，在原位置外移至混凝土梁邊緣；風口平臺南側新建18m×2.9m鋼結構平臺，頂部綁1層鋼筋，澆筑80mm厚耐熱混凝土，同時安裝外移的集水槽及回水管；原風口平臺上部澆筑耐熱混凝土，由爐體向外留一定坡度。為解決爐役后期爐體打水時的排水問題，沿風口平臺南北外側混凝土梁邊緣內側設置混凝土排水溝各1處，通過管道與干炸坑外側排水溝相接。擴建的風口鋼結構平臺與下層出鐵場擴建平臺之間的空間封閉后，作為爐前小件備品備件庫和專用工器具室。

4 結束語

馬鋼3號高爐出鐵場平坦化改造采用出鐵場平坦化改造和擴建、除塵系統改造、風口平臺改造和擴建，溝蓋板密閉渣鐵溝，出鐵場廠房彩瓦更換、采光帶擴大，出鐵場綜合管線整治更換、廠房防腐等一系列措施，使得爐前環境得到了極大改善。（1）出鐵場機械化水平得到有效提升，進一步降低了勞動強度和改善了勞動條件，有利于爐前設備、渣鐵溝的維護和檢修以及檢修設備的運行。（2）東西出鐵場的貫通，方便物料、小件備品備件的運輸和爐前工人的穿行。（3）專用工器具室設置，解決了爐前堆放雜亂的問題。（4）10t電動葫蘆的設置，有利于小件備品備件的運輸。（5）渣鐵溝蓋板封閉、除塵總管改造、鐵口區域封閉、撇渣器除塵點的增加、鐵水罐位除塵頂吸改側吸，使得爐前除塵效果得到了極大改善。（6）風口平臺改造和擴建使得送風支管、風口設備檢修和更換更加方便。運行實踐表明，馬鋼3號高爐出鐵場平坦化設計和改造效果明顯，達到了改善爐前環境、滿足生產需要的目的，具有推廣應用價值。