電爐煙道系統離線修復及在線更換技術研究

李偉

（山東鋼鐵萊鋼集團設備檢修中心，山東 萊蕪 271104）

1 背景介紹

特鋼50T 電爐4 孔煙道、移動煙道、直煙道系統是電爐余熱回收系統的重要組成部件，承擔電爐余熱煙氣引至電爐余熱系統。

因煙氣溫度持續在900 ～1050℃左右，并長期受到火焰烘烤，頻繁出現煙道漏水、開裂等故障，更換較困難，每次耗時約5 人7h，占用人力物力較多，制約整體檢修效率。

電爐移動煙道更換較頻繁，約每年更換12 個，下線的煙道多是管件彎頭處出現裂痕，使用普通焊接技術焊接較困難。檢修部組織專業人員進行研究，對煙道部件進行整體更換，確保焊接質量，提高煙道使用壽命。

2 實施計劃

2.1 方案編制

檢修部組織人員進行具體施工方案編制，先后組織特鋼事業部、檢修管理科、技術骨干進行多次研討改造方案，對方案進行多次修訂，確保項目安全順利開展實施。

2.2 工器具準備

提前完成電爐煙道專用工器具，專用吊裝工具，測量工具設計與準備。檢修部技術人員與生產單位相關人員進行協調研討，在對所有檢修項目進行研討同時，對檢修用專業工器具，吊裝工具、測量工具等都進行了詳細的整理準備，為項目的開展提供了有利的保證。

2.3 電氣焊培訓

圖1 檢修部培訓現場

檢修部針對當前檢修部人員的電氣焊知識相對較為缺少的情況，開展了電氣焊專業知識培訓，提高檢修部相關電氣焊專業技術力量，為檢修部項目開展及以后的檢修工作提供有利幫助（圖1）。

2.4 電爐移動煙道離線修復

針對原電爐煙道裂紋嚴重情況，首先，煙道主體材質為Q235A, 成分：C：0.14 ～0.22，Si：＜0.30，Mn：0.30 ～0.65，S：＜0.050，其余不記，抗拉強度要求高，故對其焊條要求較高。其次，煙道整體鋼結構焊接部位多，且鋼管較厚，焊接工藝需慎重選擇，根據當前檢修部焊接設備及現場情況，為更好地提高焊接效率及焊接質量，故選取焊機為二氧化碳氣體保護焊（簡稱二保焊）與交流焊機共同使用，同時為避免焊接引起的焊接變形情況，采取間斷焊接，對稱焊接等焊接工藝。因現場條件有限，故采取時效法應力消除，同時對部分位置進行加固，保證無變形情況。

焊條選擇方面，因煙道鋼管承受拉應力較大，現場發現的裂紋多為拉裂，故在焊接過程中不宜選用較為普通的J422焊條，應采用特種焊條φ4mm,J506 型，成分見表1，506 型焊條是一種低氫鉀型焊條，它是一種堿性焊條，可以焊接結構鋼材及典型的Q235 等鋼材，其抗拉強度相對于J422 型等普通焊條大得多，所以一般焊接受力較大或受動載荷的鋼結構焊接中。同時在冷焊第一遍后可采取二保焊大面積對稱焊接，同時注意焊接前焊絲加熱，以保證焊接質量穩定。

表1 J506 焊條成分表

普通鋼板焊接采用先交流焊機間斷焊接打底后，利用二保焊進行連續對稱焊接，保證焊接強度的同時，既能提高焊接質量，又能較好地提高焊接效率。

2.5 煙道在線更換技術

電爐移動煙道更換基本流程如下。

（1）先將移動煙道小車開出，通知泵房停泵，泄壓，掛牌，并告知主控人員。

（2）拆除移動煙道循環水管，防護后置于移動小車南側；移動煙道掛好鋼絲繩；氣割拆除移動煙道與支架各連接點；行車起鉤試吊，平衡后吊至電爐北側平臺下。

圖2 煙道水管拆除

圖3 煙道吊裝中

（3）移動煙道吊至合適安裝位，焊接于支架上；爐體搖平，移動小車開至煉鋼時工位，將移動煙道與彎煙道、直煙道對接，如對接間隙過大，則將煙道掛好鋼絲繩后，氣割拆除支架，調整支架位置直到找到合適位置后，將移動煙道支架焊接移動小車上，并對各焊接點拉筋焊接；安裝煙道冷卻水管道；根據移動煙道與直煙道之間間隙大小，制作并焊接移動煙道下側裙板。

圖4 煙道安裝至支架

圖5 煙道水管安裝

2.6 電爐四孔煙道改造

因電爐原使用的爐蓋四孔彎煙道外沿，是用鋼板焊接的，隨著局部溫度的升高，該處鋼板熔化變形。同時由于四孔煙道內壁上焊有掛渣釘，造成內部積渣嚴重，易粘渣堵塞，形成煙氣排除阻力，煙氣難以排出，同時清理積渣的難度大，使四孔堵塞嚴重，降低了抽氣的效果。

移動斜煙道接口高出爐蓋四孔煙道出口約260mm 的距離，不在同一水平面，造成冷風吸入煙道的量大，同時對進風口附近的鋼板形成較明顯沖擊，造成冷熱交替，易出現裂紋，所以檢修部技術人員通過與生產單位相關人員進行協商對四孔煙道進行必要改造：

（1）將四孔煙道外沿的鋼板去掉，在四孔煙道上部外側增加單邊寬140mm 的水冷環管，提高了煙道使用壽命，同時增大了煙道對接接觸面積，阻止冷風進入，有利于提高煙氣利用率，節約了原材料消耗成本。

（2）將大爐蓋四孔煙道孔徑增大200mm，爐蓋連接孔向北側擴大200mm，滿足瞬時煙氣外排的需求，有效減少了電爐煙氣及火焰自爐中心區處排出，使耐火爐蓋使用壽命提高，電極氧化程度減緩。

（3）將大爐蓋四孔煙道內壁掛渣釘去除，在內表面涂抹一層抗氧化劑，減少四孔積渣現象而不影響煙道使用壽命，減少了煙氣外排阻力，相當于增加了瞬時煙氣排放量，同時降低了清渣的勞動強度和工作時間。

（4）將移動斜煙道高度縮短260mm，使之與四孔煙道出口匹配，降低了煙道調整對接難度，提高了整個冶煉過程中的密封性，阻止冷風進入和煙氣外溢，提高了沉降室溫度的升高，滿足了蒸汽需求。

2.7 電爐移動煙道與四孔煙道更換快速對正

電爐四孔煙道在更換時需要對其進行重新找正，每次都要耗時約2h，而且多出現四孔煙道與移動煙道對不齊的情況，造成煙道口漏火，進風等情況，一是影響余熱系統穩定性，二是對移動煙道及四孔煙道均造成一定的損害，嚴重影響煙道的使用壽命。

特鋼檢修部技術人員與生產單位點檢人員聯合商議，對四孔煙道定位系統進行重新優化，在四孔煙道下部加大定位板，同時在爐蓋上方安設3 個定位銷，大大提高了四孔煙道的定位精度和更換效率，受到生產單位一致好評。

3 實施效果

電爐移動煙道離線修復、在線更換技術及四孔煙道改造研究與應用項目實施后，主要從以下幾個方面發生效益。

3.1 直接經濟效益

備件成本節約效益A：移動煙道利用率大大提高，由每年更換12 個備件變為現在每3 個月更換1 個煙道，按每件8.5 萬元計算，每年節約的備件成本效益

A=8.5 萬元×(12-4)=68 萬元

檢修力量節約效益B：項目實施前，移動煙道每年更換12 次，每次需要7 人5 小時，實施后每年更換4 次，需要5人4h，按人工費75 元/h 計算，每年節約的維修人工成本

B=12 次×7 人×5h×75 元/h-4 次×5 人×4h×75 元/h=25500 元

綜上所述，項目實施以后，年可直接節約費用為：

M=A+B ＝68 萬元+2.55 萬元＝70.55 萬元。

3.2 間接經濟效益

（1）增加了區域除塵效果，改善了工作環境，有明顯的環保效果。

（2）在四孔煙道定位系統改造后，提高了四孔煙道定位精度和檢修質量，同時降低了檢修人員勞動強度。

綜上所述，經過項目實施后，特鋼檢修部在煙道焊補修復技術儲備方面有了較大提高，為以后特鋼檢修部拓寬市場提供了有利基礎。