推鋼式加熱爐進料端墻內襯結構優化

張 華

（武漢精鼎科技股份有限公司，湖北 武漢 430083）

1 概述

某鋼廠蓄熱式推鋼加熱爐大修工程，為技改工程項目，主要是將原有內置蓄熱式改造為外置蓄熱式。加熱爐采用端進料側出料的裝出料方式，推鋼作業，由推鋼機將鋼坯推送到爐內，額定加熱能力為150 t/h（按冷坯）。加熱爐采用高爐煤氣燃料，雙蓄熱燃燒。

該廠蓄熱式推鋼加熱爐在大修改造完畢投產4 個月后，進料端下端墻上層發現有耐材剝離脫落現象，起初在居中爐筋管的部位，垮料寬度約300mm，隨著鋼廠的連續生產作業，垮料情況開始加劇，在臨近中心爐筋管的兩旁側爐筋管下方部位亦出現耐材剝離脫落情況。隨著鋼廠持續滿負荷生產的進行，在鋼坯加熱過程中，進料端側燒嘴噴射火焰由于爐內壓及端墻耐材燒損的原因出現外竄，火焰對進料端墻鋼結構直接加熱使得鋼結構變形加劇，進而增加耐材的剝落，進料端下端墻先后垮落的部位逐漸呈連續狀態，同時火焰的直接作用增大了進料爐門的燒損程度。

2 垮料原因分析

根據進料端下端墻耐材垮落及鋼結構燒損情況結合施工圖紙，存在下列幾個可能原因。

（1）進料端下端墻原耐材內襯結構形式的原因。蓄熱式推鋼加熱爐的進料端下端墻原耐材內襯結構由里向外分為纖維板隔熱保溫層、輕質保溫磚永久層和澆注料工作層，具體見圖1 和圖2，在下端墻均勻間隔布置錨固磚用作工作層澆注料的拉錨加固。這種結構的施工作業程序是先在下端墻鋼結構墻面上按錨固件留設位置放線定位并焊接套筒，其次鋪設硅酸鋁纖維板和砌筑輕質保溫磚，同時放設錨固磚，然后支設模板，并按設計要求固定膨脹縫用PVC 膨脹波紋板，最后按澆注料使用說明澆筑下端墻工作層，待工作層澆注料凝固到75% 強度后脫模。

圖1 進料端下端墻原內襯結構俯視圖

圖2 進料端下端墻原內襯結構側視圖

進料端爐墻圖紙膨脹縫留設要求為每間隔2000mm 左右留膨脹縫，膨脹縫寬8 ～10mm，內填PVC 膨脹縫板，膨脹縫為垂直縫，無水平縫。

由圖1 和圖2 所示結構形式結合膨脹縫留設要求，綜合分析確定該種結構形式存在設計缺陷：①推鋼式加熱爐進料端支撐爐筋管的扇形托座定位在進料端鋼結構橫梁上，推鋼作業的振動可以直接傳遞給爐墻，隔熱保溫層選用硅酸鋁纖維板，其在工程完工烘爐后已部分吸收爐墻的膨脹量，爐墻耐材內襯各層之間無間隙，即推鋼的振動可以直接傳遞到澆注料工作層。②進料端爐墻各層耐材內襯由爐底直接施工到爐筋管標高處，該廠加熱爐的熱裝鋼坯溫度為600 ～800℃，鋼坯代表規格為170mm×170mm×9900mm，當鋼坯推進作業時若鋼坯比較規整無撓曲情況，則鋼坯可以順利通過進料端墻寬度段，但當鋼坯出現撓曲情況時，則鋼坯的下撓部分就會剮蹭進料端墻頂部耐材，導致進料端墻頂部耐材分裂及層間隙擴大，間隙呈上大下小形狀，爐墻整體有向爐內傾倒跡象。③進料端墻的膨脹縫留設，只有垂直縫無水平縫，當出現鋼坯剮蹭耐材內襯時，不能有效阻隔進料端墻頂部耐材分裂及層間隙擴大趨勢。

（2）生產工藝的原因。①推鋼式加熱爐的進料方式是由推鋼機將碼放整齊的鋼坯推送到加熱爐內，鋼坯在耐熱滑塊上滑動，連續推鋼作業時，鋼坯和滑塊之間的摩擦阻力會產生振動，該振動可以通過爐筋管的扇形托座直接傳遞給進料端墻。②加熱爐連續作業時，為減少能耗，提高作業效率，盡可能實現產量最大化，在排產時采用熱裝方式，鋼坯的溫度為600 ～800℃，加上鋼坯的長度比較長可達9900mm，鋼坯在吊運、運轉過程中會很大程度上出現撓曲的情況，推鋼機前排鋼時撓曲面朝下時有發生，則推鋼入爐時鋼坯的下撓部位會剮蹭進料端墻頂部耐材。

（3）進料端墻耐材內襯施工質量把控不嚴的原因。在進料端墻耐材內襯拆除恢復整改作業過程中，發現爐墻澆注料工作層的部分膨脹縫呈“/”型或“”型，未與爐墻面垂直，而爐墻垮落的部位首先出現在呈喇叭口處，由此可知在爐墻施工時存在如下質量把控不嚴的環節：①PVC 膨脹縫板的切割尺寸不精確，可能有超過澆注料工作層厚度的情況。②工作層澆注料澆筑作業時，對膨脹縫的留設未監督檢查到位，出現膨脹縫板跑偏的情況。

3 進料端墻內襯結構優化方式及作業程序

（1）改進后的內襯結構形式。如圖3 和圖4 所示，改進后的進料端下端墻耐材內襯結構形式為：①所述內襯結構從外向內依次包括隔熱層1、輕質保溫層2 和工作層3，在階梯狀工作層3與輕質保溫層2 之間的間隙內填充有次工作層4，在隔熱層1、輕質保溫層2 和工作層3 的上表面設有工作層4。②隔熱層1 采用硅酸鋁纖維毯鋪設，輕質保溫層2 采用輕質粘土磚砌筑，工作層3 采用預制磚砌筑，工作（次工作）層4 采用高鋁磚砌筑。③工作層3 為階梯狀磚砌結構，具體是采用預制磚橫平豎直、內外層錯縫砌筑而成，且兩相鄰預制磚之間泥漿飽滿度大于95%。

（2）新內襯結構的施工作業程序。施工作業時，先鋪設纖維毯和砌筑輕質保溫磚，再從底部退臺式砌筑工作（次工作）層磚，砌筑時要求橫平豎直、內外層錯縫砌筑，泥漿飽滿度大于95%。

4 進料端墻新結構形式的優勢

對比原內襯結構形式，改進后的內襯結構是的推鋼式加熱爐在生產過程存在如下優勢：

（1）纖維毯隔熱層可以有效吸收推鋼作業產生的振動，降低振動造成爐墻垂直方向疏松的影響，工作層采用預制磚階梯狀砌筑，可以對爐墻起到有效支撐作用。

（2）當鋼坯下撓剮蹭下端墻頂部耐材時，剮蹭的結果只會造成進料端下端墻頂部部分磚的分離，不會出現耐材大面積的剝離情況。

（3）進料端耐材剝離部位可以在加熱爐定檢時給予及時處理，既快捷又方便，并且不用專門協調停爐時間，有效的減少了加熱爐非工作時間。

圖3 進料端下端墻新內襯結構側視圖

圖4 進料端下端墻新內襯結構正視圖

5 結語

通過分析推鋼式加熱爐進料端下端墻產生垮料的原因，制定了相應的內襯結構優化改進措施，然后嚴格按照施工方案組織施工，在進料端下端墻砌筑完成后，可以免去烘烤時段，使得加熱爐可以短時間內恢復正常生產，滿足了生產的需要，適應了鋼廠的生產節奏。