濟鋼套筒石灰窯工藝研究與優化

梁有祥， 單為春， 齊向紅

（山鋼集團濟南分公司 a.裝備部；b.中厚板廠3500產線機動科，濟南 250101）

0 引言

濟鋼中厚板廠1號、2號套筒窯存在煅燒帶耐火材料燒損嚴重并有多處耐火磚脫落，窯內的氣流通道堵塞，內套筒金屬結構變形等諸多問題。我們在對原過橋系統的結構和受力進行分析、計算的基礎上，結合目前國內鎂鋁尖晶石磚的生產質量水平，對該窯過橋系統進行了專門的優化設計，并實施了多項技術研究與應用，經過2年的運行，改進效果明顯。

1 過橋系統優化

以往套筒窯要求過橋磚高溫抗折強度≥5 MPa（1 400℃，保溫0.5 h），但目前國內鎂鋁尖晶石磚制作廠家生產水平遠遠不能滿足此技術指標，故此次將鎂鋁尖晶石磚指標更改為：高溫抗折強度≥3 MPa（1 350℃，保溫0.5 h），以確保所用磚的技術指標，同時將工藝要求的套筒窯操作最高溫度由原來的1 400℃下降到1 350℃。

通過對原過橋系統整體結構和單拱受力分析，將過橋系統由原來飛拱外側面對準窯中心更改為單拱中心對準窯中心，大大改善了過橋飛拱的受力，減少了破壞應力，尺寸上由內外筒側的1 000 mm×1 800 mm更改為1 100 mm×1 750 mm，同時保證了整個過橋垂直投影面積基本與原來一致，如圖1所示，保證了各項工藝要求。

1）將過橋飛拱截面由原來的383 mm×250 mm的3層拱結構，更改為300 mm×300 mm的2層拱結構，一方面增強了拱的整體性，同時增大了平拱的空間，即加大了拱橋下方的燃燒空間，這對工藝也極為有利。

圖1 整個過橋系統優化設計示意圖

2）通過既定的抗折強度、飛拱的水平位置、飛拱的跨度、飛拱的拱高，結合過橋使用時的最大破壞應力計算，進行了過橋磚單磚厚度計算，發現過橋磚單磚最小厚度要求為69 mm，因此為了增大安全系數，將過橋磚單磚最小厚度定為73 mm。

3）通過拱腳發生相對位移時對拱橋系統造成應力破壞的分析、計算，發現一旦拱腳發生相對位移，飛拱內將產生較大的破壞應力，因此根據內外筒使用的材料高度和各種材料的線膨脹系數，分別對拱腳以下部位材料的膨脹量進行了計算，發現內外筒材料膨脹量不一致，相差39 mm，因此采取在窯殼托圈位置設置膨脹縫的辦法進行優化，采用了3 mm厚不銹鋼板制作50 mm厚的U型膨脹墊進行彌補。

4）將過橋頂部堆尖由原來的定型磚更改為鋼纖維澆注料結構，這樣在保證使用質量的前提下，大大減少了施工難度和材料的采購成本。

5）取消了原來定型磚拱腳結構，采用墻體磚現場加工拱腳結構，從而提高了拱腳的穩定性，同時提高了拱腳的強度。

2 窯殼托磚系統優化

濟鋼1號套筒窯原采用的是箱型托磚結構，新技術要求為套筒窯過橋系統配套的托磚系統為三角托磚結構，為了配套兩層拱過橋系統的使用及節省整個大修的改造成本和施工時間，因此針對此窯特點專門對托磚系統用磚進行設計，通過計算，仍然采用U型墊膨脹縫結構，托磚磚型分別采用了 W23、W24、W25，如圖 2所示。

3 改造取得的效果

整個窯殼的設計溫度按照煅燒帶80℃進行設計，經過點火至今，目前兩個燃燒室之間的窯殼溫度在65～85℃之內，實現了設計目標。

圖2 窯殼托磚系統優化示意圖

因為規范要求拱腳后不得采用保溫、隔熱耐火材料，但此次施工在拱腳后采用高強高鋁澆注料進行澆注，同時在70%的面積采用了無石棉硅鈣板進行隔熱，同時剩余30%面積與窯殼鋼結構進行接觸，同樣避免了拱腳的相對移動，實現了拱腳后窯殼溫度在150℃之內的目標。

燃燒室與窯殼交接部位的嚴密設計，砌筑過程中的嚴密監控，同時采用邊砌筑邊灌漿的施工工藝，使目前燃燒室和窯殼夾角部位的溫度均控制在200℃之內，也達到了預定的溫度控制目標。

4 結語

套筒石灰窯的維護、使用工藝革新的研究與應用，由于采用了一系列新技術，使1號套筒石灰窯在大修改造后的可靠性和工藝性得以提升，并為濟鋼另一座套筒石灰窯的進一步技術升級改造，提供了直接和可靠的借鑒。