电炉烟道系统离线修复及在线更换技术研究

李伟

（山东钢铁莱钢集团设备检修中心，山东 莱芜 271104）

1 背景介绍

特钢50T 电炉4 孔烟道、移动烟道、直烟道系统是电炉余热回收系统的重要组成部件，承担电炉余热烟气引至电炉余热系统。

因烟气温度持续在900 ～1050℃左右，并长期受到火焰烘烤，频繁出现烟道漏水、开裂等故障，更换较困难，每次耗时约5 人7h，占用人力物力较多，制约整体检修效率。

电炉移动烟道更换较频繁，约每年更换12 个，下线的烟道多是管件弯头处出现裂痕，使用普通焊接技术焊接较困难。检修部组织专业人员进行研究，对烟道部件进行整体更换，确保焊接质量，提高烟道使用寿命。

2 实施计划

2.1 方案编制

检修部组织人员进行具体施工方案编制，先后组织特钢事业部、检修管理科、技术骨干进行多次研讨改造方案，对方案进行多次修订，确保项目安全顺利开展实施。

2.2 工器具准备

提前完成电炉烟道专用工器具，专用吊装工具，测量工具设计与准备。检修部技术人员与生产单位相关人员进行协调研讨，在对所有检修项目进行研讨同时，对检修用专业工器具，吊装工具、测量工具等都进行了详细的整理准备，为项目的开展提供了有利的保证。

2.3 电气焊培训

图1 检修部培训现场

检修部针对当前检修部人员的电气焊知识相对较为缺少的情况，开展了电气焊专业知识培训，提高检修部相关电气焊专业技术力量，为检修部项目开展及以后的检修工作提供有利帮助（图1）。

2.4 电炉移动烟道离线修复

针对原电炉烟道裂纹严重情况，首先，烟道主体材质为Q235A, 成分：C：0.14 ～0.22，Si：＜0.30，Mn：0.30 ～0.65，S：＜0.050，其余不记，抗拉强度要求高，故对其焊条要求较高。其次，烟道整体钢结构焊接部位多，且钢管较厚，焊接工艺需慎重选择，根据当前检修部焊接设备及现场情况，为更好地提高焊接效率及焊接质量，故选取焊机为二氧化碳气体保护焊（简称二保焊）与交流焊机共同使用，同时为避免焊接引起的焊接变形情况，采取间断焊接，对称焊接等焊接工艺。因现场条件有限，故采取时效法应力消除，同时对部分位置进行加固，保证无变形情况。

焊条选择方面，因烟道钢管承受拉应力较大，现场发现的裂纹多为拉裂，故在焊接过程中不宜选用较为普通的J422焊条，应采用特种焊条φ4mm,J506 型，成分见表1，506 型焊条是一种低氢钾型焊条，它是一种碱性焊条，可以焊接结构钢材及典型的Q235 等钢材，其抗拉强度相对于J422 型等普通焊条大得多，所以一般焊接受力较大或受动载荷的钢结构焊接中。同时在冷焊第一遍后可采取二保焊大面积对称焊接，同时注意焊接前焊丝加热，以保证焊接质量稳定。

表1 J506 焊条成分表

普通钢板焊接采用先交流焊机间断焊接打底后，利用二保焊进行连续对称焊接，保证焊接强度的同时，既能提高焊接质量，又能较好地提高焊接效率。

2.5 烟道在线更换技术

电炉移动烟道更换基本流程如下。

（1）先将移动烟道小车开出，通知泵房停泵，泄压，挂牌，并告知主控人员。

（2）拆除移动烟道循环水管，防护后置于移动小车南侧；移动烟道挂好钢丝绳；气割拆除移动烟道与支架各连接点；行车起钩试吊，平衡后吊至电炉北侧平台下。

图2 烟道水管拆除

图3 烟道吊装中

（3）移动烟道吊至合适安装位，焊接于支架上；炉体摇平，移动小车开至炼钢时工位，将移动烟道与弯烟道、直烟道对接，如对接间隙过大，则将烟道挂好钢丝绳后，气割拆除支架，调整支架位置直到找到合适位置后，将移动烟道支架焊接移动小车上，并对各焊接点拉筋焊接；安装烟道冷却水管道；根据移动烟道与直烟道之间间隙大小，制作并焊接移动烟道下侧裙板。

图4 烟道安装至支架

图5 烟道水管安装

2.6 电炉四孔烟道改造

因电炉原使用的炉盖四孔弯烟道外沿，是用钢板焊接的，随着局部温度的升高，该处钢板熔化变形。同时由于四孔烟道内壁上焊有挂渣钉，造成内部积渣严重，易粘渣堵塞，形成烟气排除阻力，烟气难以排出，同时清理积渣的难度大，使四孔堵塞严重，降低了抽气的效果。

移动斜烟道接口高出炉盖四孔烟道出口约260mm 的距离，不在同一水平面，造成冷风吸入烟道的量大，同时对进风口附近的钢板形成较明显冲击，造成冷热交替，易出现裂纹，所以检修部技术人员通过与生产单位相关人员进行协商对四孔烟道进行必要改造：

（1）将四孔烟道外沿的钢板去掉，在四孔烟道上部外侧增加单边宽140mm 的水冷环管，提高了烟道使用寿命，同时增大了烟道对接接触面积，阻止冷风进入，有利于提高烟气利用率，节约了原材料消耗成本。

（2）将大炉盖四孔烟道孔径增大200mm，炉盖连接孔向北侧扩大200mm，满足瞬时烟气外排的需求，有效减少了电炉烟气及火焰自炉中心区处排出，使耐火炉盖使用寿命提高，电极氧化程度减缓。

（3）将大炉盖四孔烟道内壁挂渣钉去除，在内表面涂抹一层抗氧化剂，减少四孔积渣现象而不影响烟道使用寿命，减少了烟气外排阻力，相当于增加了瞬时烟气排放量，同时降低了清渣的劳动强度和工作时间。

（4）将移动斜烟道高度缩短260mm，使之与四孔烟道出口匹配，降低了烟道调整对接难度，提高了整个冶炼过程中的密封性，阻止冷风进入和烟气外溢，提高了沉降室温度的升高，满足了蒸汽需求。

2.7 电炉移动烟道与四孔烟道更换快速对正

电炉四孔烟道在更换时需要对其进行重新找正，每次都要耗时约2h，而且多出现四孔烟道与移动烟道对不齐的情况，造成烟道口漏火，进风等情况，一是影响余热系统稳定性，二是对移动烟道及四孔烟道均造成一定的损害，严重影响烟道的使用寿命。

特钢检修部技术人员与生产单位点检人员联合商议，对四孔烟道定位系统进行重新优化，在四孔烟道下部加大定位板，同时在炉盖上方安设3 个定位销，大大提高了四孔烟道的定位精度和更换效率，受到生产单位一致好评。

3 实施效果

电炉移动烟道离线修复、在线更换技术及四孔烟道改造研究与应用项目实施后，主要从以下几个方面发生效益。

3.1 直接经济效益

备件成本节约效益A：移动烟道利用率大大提高，由每年更换12 个备件变为现在每3 个月更换1 个烟道，按每件8.5 万元计算，每年节约的备件成本效益

A=8.5 万元×(12-4)=68 万元

检修力量节约效益B：项目实施前，移动烟道每年更换12 次，每次需要7 人5 小时，实施后每年更换4 次，需要5人4h，按人工费75 元/h 计算，每年节约的维修人工成本

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

综上所述，项目实施以后，年可直接节约费用为：

M=A+B ＝68 万元+2.55 万元＝70.55 万元。

3.2 间接经济效益

（1）增加了区域除尘效果，改善了工作环境，有明显的环保效果。

（2）在四孔烟道定位系统改造后，提高了四孔烟道定位精度和检修质量，同时降低了检修人员劳动强度。

综上所述，经过项目实施后，特钢检修部在烟道焊补修复技术储备方面有了较大提高，为以后特钢检修部拓宽市场提供了有利基础。