本發(fā)明涉及高爐改造施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法及其結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)內(nèi)外各大鋼鐵企業(yè)普遍使用的高爐內(nèi)襯主要形式有厚壁內(nèi)襯和薄壁內(nèi)襯。中小型高爐采用厚壁內(nèi)襯較多，薄壁內(nèi)襯多為大型高爐采用。近些年來(lái)，隨著磚壁合一、薄壁內(nèi)襯結(jié)構(gòu)被廣泛推廣應(yīng)用，取得了良好的效果，新建或在建高爐均采用磚壁合一的薄內(nèi)襯結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)中小型高爐設(shè)計(jì)大多采用砌磚厚壁內(nèi)襯，隨著高爐一代爐齡到期，厚壁爐襯侵蝕嚴(yán)重，爐役后期高爐的操作爐型與設(shè)計(jì)爐型差別較大，同時(shí)，厚壁內(nèi)襯高爐耐材耗量大，投資高，需對(duì)高爐進(jìn)行大修。目前厚壁高爐大修的方法主要有恢復(fù)性大修(即維持原設(shè)計(jì)，重新更換設(shè)備)和改造性大修(重新設(shè)計(jì))。

目前國(guó)內(nèi)中小型厚壁高爐大修存在的問(wèn)題有：1)爐役后期高爐爐型與設(shè)計(jì)爐型差別較大；2)高爐砌筑周期時(shí)間長(zhǎng)；3)大修費(fèi)用高等問(wèn)題。

經(jīng)檢索，中國(guó)專利申請(qǐng)，公開(kāi)號(hào)：CN202688343U，公開(kāi)日：2013.1.23，公開(kāi)了及一種新型高爐內(nèi)襯結(jié)構(gòu)。在高爐爐底和爐缸部位設(shè)有焙燒炭塊加陶瓷復(fù)合的爐襯結(jié)構(gòu)，其包括由下向上依次鋪設(shè)的三層焙燒炭塊層和立砌的兩層345mm塑性相結(jié)合剛玉復(fù)合磚內(nèi)襯層，以及在爐缸部位與渣、鐵水接觸的熱面處設(shè)有的塑性相結(jié)合剛玉復(fù)合磚層和在冷面處設(shè)有的碳磚層；在風(fēng)口區(qū)域設(shè)有剛玉氮化硅組合磚內(nèi)襯層；在爐腰、爐腹及爐身下部的銅冷卻壁上設(shè)有高鋁質(zhì)噴涂層內(nèi)襯層；在爐身中部鑄鐵冷卻壁內(nèi)設(shè)置有氮化硅結(jié)合碳化硅磚的內(nèi)襯層，在爐身上部鑄鐵冷卻壁內(nèi)設(shè)置有真空浸磷粘土磚內(nèi)襯層。該實(shí)用新型雖然能夠提高高爐使用壽命，但改造周期長(zhǎng)，費(fèi)用高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的中小厚壁高爐大修時(shí)爐役后期差別大、修復(fù)時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高以及噴涂法改造不徹底的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法及其結(jié)構(gòu)。它可以實(shí)現(xiàn)維持原高爐爐殼開(kāi)孔及框架不變的情況下厚壁改薄壁的目的，而且，造價(jià)相對(duì)較低，施工時(shí)間短，投資??；高爐內(nèi)型接近操作內(nèi)型，達(dá)產(chǎn)時(shí)間快，高爐生鐵日產(chǎn)量提高。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法，將高爐原厚壁改為薄壁，步驟為：

步驟一、設(shè)計(jì)：維持原高爐爐殼，保留其開(kāi)孔、整體框架及爐底爐缸碳磚，并重新設(shè)計(jì)爐型內(nèi)襯；

步驟二、拆除：拆除原高爐爐殼冷卻壁內(nèi)部砌磚結(jié)構(gòu)、冷卻壁凸臺(tái)及冷卻板；

步驟三、改造：爐喉處擴(kuò)大爐喉鋼磚內(nèi)徑；爐身、爐腰及爐腹內(nèi)壁固定鑲磚冷卻壁；鑲磚冷卻壁的結(jié)構(gòu)為條狀間隔排列的鑲磚與鑄鐵筋板，熱面為平面，具有便于掛渣的特點(diǎn)，以提高高爐內(nèi)襯的使用壽命，而且，鑲磚冷卻壁無(wú)需冷卻壁凸臺(tái)及冷卻板等部件的支撐，磚壁合一在現(xiàn)有爐殼上固定，其厚度小于厚壁高爐耐火磚砌筑的砌磚結(jié)構(gòu)(需冷卻壁凸臺(tái)及冷卻板的支撐)，將高爐內(nèi)襯厚壁改為薄壁，高爐有效爐容能夠擴(kuò)大10％～20％，用磚量省50～60％。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，上層爐身處固定光面冷卻壁或鑲磚冷卻壁；鑲磚冷卻壁表面噴涂一層涂料層，涂料層堅(jiān)實(shí)，收縮緊，耐高溫，抗沖刷效果好。而光面冷卻壁的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、導(dǎo)熱性好，熱面為光面，厚度一般為70～140mm，起到冷卻高爐爐缸內(nèi)襯的作用以緩解鐵水對(duì)內(nèi)襯的侵蝕、滲透和沖刷。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，爐喉鋼磚和上層爐身之間預(yù)留隔層，并用緩沖泥漿填充。緩沖泥漿的收縮堅(jiān)固，線收縮率大，對(duì)熱量的緩沖效果好。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，上層爐身處光面冷卻壁為C型倒扣光面冷卻壁，C型結(jié)構(gòu)，與爐喉鋼磚結(jié)合后起到很好的抵抗?fàn)t料沖擊和磨損的作用；所述涂料層厚度為25～35mm，是發(fā)明人經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)、數(shù)據(jù)采集、分析等創(chuàng)造性勞動(dòng)得到的結(jié)果，過(guò)薄影響保溫效果，過(guò)厚則影響庫(kù)容。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，隔層的厚度為180～220mm，在原厚壁高爐30～50mm的基礎(chǔ)上，提高了隔層的厚度，以最大可能的隔開(kāi)爐喉鋼磚11和爐身之間的距離。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，爐腰以上，以鑲磚冷卻壁表面為基準(zhǔn)的爐身角的角度為79°～82°；爐腰以下，以鑲磚冷卻壁表面為基準(zhǔn)的爐腹角的角度為76°～78°，保持了不變的爐身角和爐腹角，最大可能的保證了整個(gè)高爐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，爐腹處的鑲磚冷卻壁的外表由上至下依次固定設(shè)置有澆注料層或噴涂涂料層和砌磚結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高對(duì)爐腹的保護(hù)。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，步驟三中，爐腰內(nèi)徑擴(kuò)大，高爐有效容積擴(kuò)容，爐喉鋼磚內(nèi)徑需要相應(yīng)的擴(kuò)大，爐喉鋼磚內(nèi)徑擴(kuò)大100～200mm，以適應(yīng)整個(gè)高爐內(nèi)型結(jié)構(gòu)的變化。

進(jìn)一步的技術(shù)方案，鑲磚冷卻壁用磚為碳化硅-氮化硅磚或碳化硅磚，抗腐蝕性強(qiáng)、強(qiáng)度大、耐高溫效果好，為厚壁改造薄壁奠定了基礎(chǔ)；爐腰處的爐腰冷卻壁為爐型內(nèi)型爐腰。

一種中小型厚壁高爐爐壁改造結(jié)構(gòu)，從上至下依次為：爐喉內(nèi)襯的爐喉鋼磚結(jié)構(gòu)層、上層爐身內(nèi)襯的光面冷卻壁或鑲磚冷卻壁結(jié)構(gòu)層、爐身內(nèi)襯的鑲磚冷卻壁結(jié)構(gòu)層、爐腰內(nèi)襯的鑲磚冷卻壁結(jié)構(gòu)層、爐腹內(nèi)襯的鑲磚冷卻壁結(jié)構(gòu)層，其中，爐腹內(nèi)襯的鑲磚冷卻壁結(jié)構(gòu)層外由上至下依次還襯有澆注料層或噴涂涂料層和砌磚結(jié)構(gòu)。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法，鑲磚冷卻壁的結(jié)構(gòu)為條狀間隔排列的鑲磚與鑄鐵筋板，熱面為平面，具有便于掛渣的特點(diǎn)，以提高高爐內(nèi)襯的使用壽命，而且，鑲磚冷卻壁無(wú)需冷卻壁凸臺(tái)及冷卻板等部件的支撐，磚壁合一在現(xiàn)有爐殼上固定，其厚度小于厚壁高爐耐火磚砌筑的砌磚結(jié)構(gòu)(需冷卻壁凸臺(tái)及冷卻板的支撐)，將高爐內(nèi)襯厚壁改為薄壁，高爐有效爐容能夠擴(kuò)大10％～20％，用磚量省50～60％，并省掉了砌磚的時(shí)間，集成化裝配鑲磚冷卻壁，用時(shí)短，大大縮短了改造周期和改造成本，高爐內(nèi)型接近操作內(nèi)型，達(dá)產(chǎn)時(shí)間快，高爐生鐵日產(chǎn)量相當(dāng)于提高10％～20％；

(2)本發(fā)明的一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法，采用的涂料層后，高爐內(nèi)襯堅(jiān)實(shí)，收縮緊，耐高溫，抗沖刷效果好，使用壽命長(zhǎng)；光面冷卻壁的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、導(dǎo)熱性好，熱面為光面，起冷卻高爐爐缸內(nèi)襯的作用以緩解鐵水對(duì)內(nèi)襯的侵蝕、滲透和沖刷；

(3)本發(fā)明的一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法，隔層能夠防止?fàn)t殼變形影響安裝；緩沖泥漿對(duì)隔層的填充后，收縮堅(jiān)固，線收縮率大，對(duì)熱量的緩沖效果好，避免由于受熱引起的膨脹；

(4)本發(fā)明的一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法，C型倒扣光面冷卻壁的C型結(jié)構(gòu)，與爐喉鋼磚結(jié)合后起到很好的抵抗?fàn)t料沖擊和磨損的作用；涂料層厚度為25～35mm，是發(fā)明人結(jié)合其成分，經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)、數(shù)據(jù)采集、分析等創(chuàng)造性勞動(dòng)得到的結(jié)果，過(guò)薄影響保溫效果，過(guò)厚則影響庫(kù)容；

(5)本發(fā)明的一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法，在原厚壁高爐30～50mm的基礎(chǔ)上，提高了隔層的厚度，以最大可能的隔開(kāi)爐喉鋼磚11和爐身之間的距離；

(6)本發(fā)明的一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法，保持了不變的爐身角和爐腹角，最大可能的保證了整個(gè)高爐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；

(7)本發(fā)明的一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法，注料層或噴涂涂料層和砌磚結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高對(duì)爐腹的保護(hù)和保溫效果；

(8)本發(fā)明的一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法，由于厚壁改薄壁而提高了庫(kù)容，爐腰及爐喉鋼磚內(nèi)徑需要相應(yīng)的擴(kuò)大，以適應(yīng)整個(gè)高爐內(nèi)型結(jié)構(gòu)的變化；高爐爐型更趨向于矮胖型，利于高爐操作生產(chǎn)以及高爐長(zhǎng)壽，而且，布料也更精確；

(9)本發(fā)明的一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法，碳化硅-氮化硅磚或碳化硅磚，抗腐蝕性強(qiáng)、強(qiáng)度大、耐高溫效果好，為厚壁改造薄壁奠定了基礎(chǔ)；爐型內(nèi)型爐腰的爐腰內(nèi)徑擴(kuò)大，高徑比減小，高爐爐型趨于矮胖型，更有利于高爐操作生產(chǎn)，促進(jìn)高爐長(zhǎng)壽；

(10)本發(fā)明的中小型厚壁高爐爐壁結(jié)構(gòu)，適用于有效容積為2000m³以下的高爐，克服了厚壁改薄壁的技術(shù)難題，通過(guò)優(yōu)化現(xiàn)有高爐冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用技術(shù)成熟的薄壁內(nèi)襯，根據(jù)維持高爐爐體框架不變及保留爐殼及開(kāi)孔位置不動(dòng)的情況下，實(shí)現(xiàn)了大修節(jié)省投資，縮短施工周期，減低成本，擴(kuò)大高爐有效容積的目的，最大程度滿足了設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行需求。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的中小型厚壁高爐爐壁內(nèi)襯結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2本發(fā)明的中小型厚壁高爐爐壁內(nèi)襯結(jié)構(gòu)示意圖。

示意圖中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明：1-爐喉；2-爐身；3-爐腰；4-爐腹；5-隔層；6-鑲磚冷卻壁；7-涂料層；11-爐喉鋼磚；21-上層爐身；22-冷卻壁水管；23-爐身冷卻壁；24-砌磚結(jié)構(gòu)；25-光面冷卻壁；26-冷卻壁凸臺(tái)；27-冷卻板；31-爐身角；32-爐腰冷卻壁；41-爐腹角；42-澆注料層。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的中小型厚壁高爐爐壁改造方法，一種中小型厚壁高爐爐壁改造方法，將高爐原厚壁改為薄壁，步驟為：

步驟一、設(shè)計(jì)：維持原高爐爐殼，保留其開(kāi)孔(比如冷卻壁水管22的孔、固定螺栓用孔等)、整體框架及爐底爐缸碳磚，并重新設(shè)計(jì)爐型內(nèi)襯；

步驟二、拆除：拆除原高爐爐殼冷卻壁內(nèi)部砌磚結(jié)構(gòu)24、冷卻壁凸臺(tái)26及冷卻板27；

步驟三、改造：爐喉1處擴(kuò)大爐喉鋼磚11內(nèi)徑；爐身2、爐腰3及爐腹4內(nèi)壁固定鑲磚冷卻壁6。

本實(shí)施例的中小型厚壁高爐爐壁改造后，鑲磚冷卻壁6的結(jié)構(gòu)為條狀間隔排列的鑲磚與鑄鐵筋板，熱面為平面，具有便于掛渣的特點(diǎn)，以提高高爐內(nèi)襯的使用壽命，而且，鑲磚冷卻壁6無(wú)需冷卻壁凸臺(tái)26及冷卻板27等部件的支撐，磚壁合一在現(xiàn)有爐殼上固定，其厚度小于厚壁高爐耐火磚砌筑的砌磚結(jié)構(gòu)24(該結(jié)構(gòu)需冷卻壁凸臺(tái)及冷卻板的支撐)，將高爐內(nèi)襯厚壁改為薄壁，高爐有效爐容能夠擴(kuò)大10％～20％，用磚量省50～60％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的中小型厚壁高爐爐壁改造方法，基本步驟同實(shí)施例1，不同和改進(jìn)之處在于：步驟三中，上層爐身21處固定光面冷卻壁25，光面冷卻壁25的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、導(dǎo)熱性好，熱面為光面，厚度一般為70～140mm，起冷卻高爐爐缸內(nèi)襯的作用以緩解鐵水對(duì)內(nèi)襯的侵蝕、滲透和沖刷。

步驟四、噴涂：在鑲磚冷卻壁6和光面冷卻壁25的表面均噴涂一層涂料層7，厚度為35mm，耐高溫，抗沖刷效果好，使用壽命長(zhǎng)。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的中小型厚壁高爐爐壁改造方法，基本步驟同實(shí)施例2，不同和改進(jìn)之處在于：步驟三中，整個(gè)爐身冷卻壁23處固定鑲磚冷卻壁6；爐喉鋼磚11和上層爐身21之間預(yù)留隔層5，并用緩沖泥漿填充，隔層5的厚度為220mm，在原厚壁高爐30～50mm的基礎(chǔ)上，提高了隔層5的厚度，以最大可能的隔開(kāi)爐喉鋼磚11和爐身之間的距離，緩沖泥漿的收縮堅(jiān)固，線收縮率大，對(duì)熱量的緩沖效果好。涂料層7的厚度為25mm。

實(shí)施例4

本實(shí)施例的中小型厚壁高爐爐壁改造方法，基本步驟同實(shí)施例2，不同和改進(jìn)之處在于：上層爐身21處光面冷卻壁為C型倒扣光面冷卻壁，C型結(jié)構(gòu)，與爐喉鋼磚11結(jié)合后起到很好的抵抗?fàn)t料沖擊和磨損的作用；所述涂料層7厚度為30mm。隔層5的厚度為180mm。爐腰3以上，以鑲磚冷卻壁6表面為基準(zhǔn)的爐身角31的角度為79°～82°；爐腰3以下，以鑲磚冷卻壁6表面為基準(zhǔn)的爐腹角41的角度為76°～78°，保持了不變的爐身角31和爐腹角41，最大可能的保證了整個(gè)高爐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

實(shí)施例5

本實(shí)施例的中小型厚壁高爐爐壁改造方法，基本步驟同實(shí)施例4，不同和改進(jìn)之處在于：步驟三中，爐喉鋼磚11內(nèi)徑擴(kuò)大100～200mm，由于提高了庫(kù)容，爐喉鋼磚11內(nèi)徑需要相應(yīng)的擴(kuò)大，以適應(yīng)整個(gè)高爐內(nèi)褲結(jié)構(gòu)的變化。

步驟五、澆注：爐腹4處的鑲磚冷卻壁6的外表由上至下依次固定設(shè)置有澆注料層42或噴涂涂料層7和砌磚結(jié)構(gòu)24，進(jìn)一步提高對(duì)爐腹的保護(hù)。

鑲磚冷卻壁6用磚為碳化硅-氮化硅磚或碳化硅磚，這兩種磚優(yōu)于原厚壁所用的高鋁磚，抗腐蝕性強(qiáng)、強(qiáng)度大、耐高溫效果好，為厚壁改造薄壁奠定了基礎(chǔ)；爐腰3處的爐腰冷卻壁32為爐型內(nèi)型爐腰。

本實(shí)施例的一種中小型厚壁高爐爐壁改造結(jié)構(gòu)，從上至下依次為：爐喉1內(nèi)襯的爐喉鋼磚11結(jié)構(gòu)層、上層爐身21內(nèi)襯的光面冷卻壁25或鑲磚冷卻壁6結(jié)構(gòu)層、爐身2內(nèi)襯的鑲磚冷卻壁6結(jié)構(gòu)層、爐腰3內(nèi)襯的鑲磚冷卻壁6結(jié)構(gòu)層、爐腹4內(nèi)襯的鑲磚冷卻壁6結(jié)構(gòu)層，其中，爐腹4內(nèi)襯的鑲磚冷卻壁6結(jié)構(gòu)層外由上至下依次還襯有澆注料層42或噴涂涂料層7和砌磚結(jié)構(gòu)24。

本實(shí)施例的一種中小型厚壁高爐爐壁改造結(jié)構(gòu)，適用于有效容積為2000m³以下的高爐，克服了厚壁改薄壁的技術(shù)難題，通過(guò)優(yōu)化現(xiàn)有高爐冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用技術(shù)成熟的薄壁內(nèi)襯，根據(jù)維持高爐爐體框架不變及保留爐殼及開(kāi)孔位置不動(dòng)的情況下，實(shí)現(xiàn)了大修節(jié)省投資，縮短施工周期，減低成本，擴(kuò)大高爐有效容積的目的，最大程度滿足了設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行需求。

以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。