大型高爐冷卻壁安裝誤差的控制

章 銳

（馬鞍山鋼鐵公司修建工程公司，安徽 馬鞍山 243000）

與大型高爐不同的是，中型高爐可以在爐殼安裝后，利用冷卻壁樣板在爐殼內(nèi)劃線、開孔，而大型高爐的冷卻壁孔，在工廠制作的平板下料時(shí)，即已開出，因此冷卻壁的安裝誤差來源，不僅存在于冷卻壁的制造及現(xiàn)場(chǎng)安裝的調(diào)整中，還在于爐殼的設(shè)計(jì)、制造及組裝中。

一座高爐爐殼，有上萬個(gè)冷卻壁孔，在密集處可達(dá)到16個(gè)/m2，一旦控制失誤，不僅影響到冷卻壁的正常安裝，嚴(yán)重時(shí)還可導(dǎo)致爐殼的報(bào)廢。所以，在施工中要認(rèn)真分析，妥善處理，本文在此通過馬鋼2 500 m3及4 080 m3高爐的施工實(shí)踐，從誤差的不同來源，具體說明在冷卻壁的施工中，是如何對(duì)誤差進(jìn)行控制的。

1 冷卻壁安裝誤差的主要來源

冷卻壁安裝誤差的來源很多，涉及到從設(shè)計(jì)到安裝的全過程，主要有：

（1）設(shè)計(jì)中所給的每帶爐殼長(zhǎng)度不明確，制作時(shí)容易將其誤認(rèn)為下料尺寸；

（2）設(shè)計(jì)中部分冷卻壁的開孔不垂直于爐殼，而爐殼開孔的孔徑又未適當(dāng)擴(kuò)大；

（3）設(shè)計(jì)中以爐殼內(nèi)皮放樣，以冷卻壁的弦長(zhǎng)代替弧長(zhǎng)確定開孔中心，又要求制作后劃線的一面為爐殼外皮。

（4）爐殼在卷制過程中，受滾床碾壓、擠壓產(chǎn)生變形；

（5）平板下料時(shí)所開的圓孔，在爐殼成型后為橢圓型，孔的中心發(fā)生偏移；

（6）爐殼組裝時(shí)，以分片爐殼的下口找平，不是以已定型的孔為基準(zhǔn)；

（7）爐殼帶與帶之間墊板厚度設(shè)置的不夠準(zhǔn)確；

（8）爐殼的焊接變形；

（9）爐殼安裝后，本身存在的橢圓度；

（10）冷卻壁本身的制造誤差；

（11）爐殼上已裝設(shè)備對(duì)冷卻壁安裝的影響等。

2 解決問題的方法

（1）按設(shè)計(jì)尺寸及坡口形式確定爐殼的下料尺寸及爐殼帶與帶之間墊板厚度。

（2）不垂直于爐殼的開孔，如屬于測(cè)溫孔，要按實(shí)際安裝位置在爐殼制作時(shí)適當(dāng)移位，如屬于水管孔，要按水平管在垂直于爐殼的孔中位置放樣，保證其與爐皮孔間的間隙不小于設(shè)計(jì)要求的尺寸，并以此確定爐殼的實(shí)際開孔直徑。

（3）爐殼開孔位置，要在以中性層所放的爐殼大樣中，以每層冷卻壁的數(shù)量和在爐殼上所處的位置先等分爐殼，再確定所開孔的中心位置。

（4）考慮到設(shè)計(jì)中以爐殼內(nèi)皮放樣，制作后劃線的一面為爐殼外皮、爐殼在卷制過程中，受滾床外力產(chǎn)生的變形以及平板下料時(shí)所開的圓孔，在爐殼成型后為橢圓型和發(fā)生偏移，所有的開孔，按設(shè)計(jì)孔徑的大小擴(kuò)大3～5 mm。

（5）分片的爐殼在現(xiàn)場(chǎng)組裝為整圓時(shí)，以已定型的某一類孔的中心作為基準(zhǔn)，不能以爐殼的上口或下口找平。

（6）爐殼在焊接前，要量出跨焊縫處相鄰孔間的尺寸，并要考慮到焊縫的收縮余量。

（7）爐殼在安裝后要用冷卻壁的木模樣板復(fù)核各孔。

（8）要按冷卻壁的外形尺寸及開孔位置制作冷卻壁的樣板，對(duì)冷卻壁進(jìn)行復(fù)核。

3 主要施工方法

3.1 爐殼的下料尺寸及墊板厚度的確定

以25 000m3高爐第四帶爐殼為例。

（1）按設(shè)計(jì)圖紙尺寸畫出第3～第5帶爐殼的尺寸，如圖1。

圖1

圖2

圖3

圖4

（2）為保證工藝控制的拐點(diǎn)A、K的標(biāo)高及爐殼的坡口型式，畫出爐殼下料尺寸如圖2所示，在該圖中可確定出第4帶的下料尺寸為3 087.04 mm。

（3）畫出第3～第5帶爐殼的坡口，從第4帶爐殼的下坡口低點(diǎn)作第3帶上坡口的垂線DE，量取DE=2.74 mm。

從上即可看出，第4帶如按3 073 mm下料，整帶爐殼的尺寸會(huì)少14.04 mm；如按8 mm墊第3與第4帶間的橫縫，則誤差8-2.74=5.26 mm。

（4）圖4為按3 073 mm下料，又要保證工藝確定的標(biāo)高A點(diǎn)時(shí)，第5帶與第4帶間的間隙尺寸，如果第4帶按圖紙尺寸開平坡口，則間隙為FG=15.65 mm，如果第四帶上坡口不作處理，則間隙為FH=6.69 mm，同樣如果第3帶不作上坡口處理，則第3、第4帶間隙尺寸為DK=-1.34 mm，如果作上坡口處理，則間隙尺寸為DR=2.74 mm。

（5）爐殼尺寸的改變，對(duì)跨焊縫安裝的冷卻壁影響很大，施工中一定要引起高度重視。

3.2 爐殼開孔位置的確定

（1）以爐殼的中性層放出爐殼的展開大樣，根據(jù)每層冷卻壁的數(shù)量和在爐殼上所處的位置等分爐殼，等分線須是每塊冷卻壁的中心線。

（2）以冷卻壁的等分線為準(zhǔn)，按制造圖中冷卻壁的水管孔和螺栓孔的間距，在爐殼的展開大樣中，號(hào)出各孔的開孔中心位置。

圖5

圖6

（3）圖5為按爐殼外皮放出的爐殼開孔大樣圖。在該圖中，相鄰兩塊冷卻壁螺栓孔的間距分別是786.8 mm及1 120.1 mm，通過計(jì)算，其所對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)應(yīng)為787.6 mm及1 121.2 mm，說明在確定開孔位置時(shí)，以冷卻壁的弦長(zhǎng)代替弧長(zhǎng)所產(chǎn)生的誤差不大，在施工中可以不予考慮。

（4）圖6為按爐殼內(nèi)皮放出的爐殼開孔大樣圖，在該圖中相鄰兩塊冷卻壁螺栓孔的間距分別是779.8 mm及1 113.1 mm，分別比按外皮放出的尺寸大7 mm，說明必須以爐殼的中性層確定爐殼的開孔中心，設(shè)計(jì)中所給的內(nèi)皮開孔圖，不能直接用于爐殼的開孔。

3.3 水管與爐皮開孔不平行時(shí)的孔徑修正

以2 500 m3高爐第8層銅冷卻壁的爐皮開孔為例。

圖7

圖8

圖9

（1）當(dāng)冷卻壁的水管或螺栓在安裝時(shí)不平行于爐殼的開孔時(shí)，要按設(shè)計(jì)尺寸畫出兩者的相互位置圖，如圖7所示。

（2）從圖中可以看出，水管與爐殼的間隙分別為10.1 mm和8.7 mm，雖然均符合圖紙要求的不小于6 mm的尺寸，但實(shí)際上這種間隙是無法保證冷卻壁的正常安裝的，何況由于套管的存在，當(dāng)其穿過爐皮時(shí)，其與爐殼的間隙僅為4.2 mm和5.6 mm。

（3）按冷卻壁的水管平行于爐殼的開孔時(shí)，設(shè)計(jì)中所給的開孔尺寸是水管尺寸的1.44倍計(jì)算，本例應(yīng)按75.8 mm考慮開孔尺寸為110 mm，而不是95 mm。

（4）加上其他因素的影響，實(shí)際的開孔尺寸應(yīng)定位于115 mm。

3.4 冷卻壁制造誤差的處理

冷卻壁單塊的外型尺寸，一般都能符合設(shè)計(jì)圖紙的要求，但其水管、螺栓孔的位置與相對(duì)應(yīng)的爐殼開孔位置，大部分都偏差過大。為此，在施工中必須使用冷卻壁樣板對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。

（1）爐殼的開孔布置與冷卻壁布置相對(duì)應(yīng)，因此樣板上的開孔應(yīng)根據(jù)冷卻壁的類型，按以中性層所放的爐皮開孔大樣進(jìn)行開孔，樣板的外型按設(shè)計(jì)的冷卻壁的幾何尺寸制作，樣板上的中心線，應(yīng)與冷卻壁設(shè)計(jì)圖上的中心一致。

（2）使用冷卻壁樣板對(duì)冷卻壁進(jìn)行校核時(shí)，冷卻壁要設(shè)置模擬螺栓，樣板必須與冷卻壁的凸臺(tái)相接觸。

（3）將樣板放在冷卻壁上，調(diào)整樣板開孔與水管、螺栓的間隙，當(dāng)其滿足圖紙中要求的最小尺寸，而冷卻壁的外型尺寸也在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)時(shí)，可認(rèn)為該冷卻壁是合格的。

（4）如果樣板開孔與水管、螺栓的間隙，不能滿足圖紙中要求的最小尺寸時(shí)，應(yīng)當(dāng)把實(shí)際間隙記錄下來，作為爐殼擴(kuò)孔的依據(jù)。

（5）如果冷卻壁的外型尺寸偏差過大，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)要合理調(diào)配，避免同一類型的誤差趕在一起，造成積累誤差，影響其他冷卻壁的安裝。

4 結(jié)束語

影響冷卻壁安裝精度的因素，雖然很多，但只要分析清楚誤差的來源，處理起來并不很難。在4 080 m3高爐的冷卻壁施工中，馬鋼修建工程公司沒有在爐殼上擴(kuò)一個(gè)孔，而且所有的冷卻壁安裝都符合圖紙和施工驗(yàn)收規(guī)范的要求，證明我們冷卻壁的施工工藝是成熟的，對(duì)冷卻壁安裝誤差的控制是成功的。