推钢式加热炉进料端墙内衬结构优化

张 华

（武汉精鼎科技股份有限公司，湖北 武汉 430083）

1 概述

某钢厂蓄热式推钢加热炉大修工程，为技改工程项目，主要是将原有内置蓄热式改造为外置蓄热式。加热炉采用端进料侧出料的装出料方式，推钢作业，由推钢机将钢坯推送到炉内，额定加热能力为150 t/h（按冷坯）。加热炉采用高炉煤气燃料，双蓄热燃烧。

该厂蓄热式推钢加热炉在大修改造完毕投产4 个月后，进料端下端墙上层发现有耐材剥离脱落现象，起初在居中炉筋管的部位，垮料宽度约300mm，随着钢厂的连续生产作业，垮料情况开始加剧，在临近中心炉筋管的两旁侧炉筋管下方部位亦出现耐材剥离脱落情况。随着钢厂持续满负荷生产的进行，在钢坯加热过程中，进料端侧烧嘴喷射火焰由于炉内压及端墙耐材烧损的原因出现外窜，火焰对进料端墙钢结构直接加热使得钢结构变形加剧，进而增加耐材的剥落，进料端下端墙先后垮落的部位逐渐呈连续状态，同时火焰的直接作用增大了进料炉门的烧损程度。

2 垮料原因分析

根据进料端下端墙耐材垮落及钢结构烧损情况结合施工图纸，存在下列几个可能原因。

（1）进料端下端墙原耐材内衬结构形式的原因。蓄热式推钢加热炉的进料端下端墙原耐材内衬结构由里向外分为纤维板隔热保温层、轻质保温砖永久层和浇注料工作层，具体见图1 和图2，在下端墙均匀间隔布置锚固砖用作工作层浇注料的拉锚加固。这种结构的施工作业程序是先在下端墙钢结构墙面上按锚固件留设位置放线定位并焊接套筒，其次铺设硅酸铝纤维板和砌筑轻质保温砖，同时放设锚固砖，然后支设模板，并按设计要求固定膨胀缝用PVC 膨胀波纹板，最后按浇注料使用说明浇筑下端墙工作层，待工作层浇注料凝固到75% 强度后脱模。

图1 进料端下端墙原内衬结构俯视图

图2 进料端下端墙原内衬结构侧视图

进料端炉墙图纸膨胀缝留设要求为每间隔2000mm 左右留膨胀缝，膨胀缝宽8 ～10mm，内填PVC 膨胀缝板，膨胀缝为垂直缝，无水平缝。

由图1 和图2 所示结构形式结合膨胀缝留设要求，综合分析确定该种结构形式存在设计缺陷：①推钢式加热炉进料端支撑炉筋管的扇形托座定位在进料端钢结构横梁上，推钢作业的振动可以直接传递给炉墙，隔热保温层选用硅酸铝纤维板，其在工程完工烘炉后已部分吸收炉墙的膨胀量，炉墙耐材内衬各层之间无间隙，即推钢的振动可以直接传递到浇注料工作层。②进料端炉墙各层耐材内衬由炉底直接施工到炉筋管标高处，该厂加热炉的热装钢坯温度为600 ～800℃，钢坯代表规格为170mm×170mm×9900mm，当钢坯推进作业时若钢坯比较规整无挠曲情况，则钢坯可以顺利通过进料端墙宽度段，但当钢坯出现挠曲情况时，则钢坯的下挠部分就会剐蹭进料端墙顶部耐材，导致进料端墙顶部耐材分裂及层间隙扩大，间隙呈上大下小形状，炉墙整体有向炉内倾倒迹象。③进料端墙的膨胀缝留设，只有垂直缝无水平缝，当出现钢坯剐蹭耐材内衬时，不能有效阻隔进料端墙顶部耐材分裂及层间隙扩大趋势。

（2）生产工艺的原因。①推钢式加热炉的进料方式是由推钢机将码放整齐的钢坯推送到加热炉内，钢坯在耐热滑块上滑动，连续推钢作业时，钢坯和滑块之间的摩擦阻力会产生振动，该振动可以通过炉筋管的扇形托座直接传递给进料端墙。②加热炉连续作业时，为减少能耗，提高作业效率，尽可能实现产量最大化，在排产时采用热装方式，钢坯的温度为600 ～800℃，加上钢坯的长度比较长可达9900mm，钢坯在吊运、运转过程中会很大程度上出现挠曲的情况，推钢机前排钢时挠曲面朝下时有发生，则推钢入炉时钢坯的下挠部位会剐蹭进料端墙顶部耐材。

（3）进料端墙耐材内衬施工质量把控不严的原因。在进料端墙耐材内衬拆除恢复整改作业过程中，发现炉墙浇注料工作层的部分膨胀缝呈“/”型或“”型，未与炉墙面垂直，而炉墙垮落的部位首先出现在呈喇叭口处，由此可知在炉墙施工时存在如下质量把控不严的环节：①PVC 膨胀缝板的切割尺寸不精确，可能有超过浇注料工作层厚度的情况。②工作层浇注料浇筑作业时，对膨胀缝的留设未监督检查到位，出现膨胀缝板跑偏的情况。

3 进料端墙内衬结构优化方式及作业程序

（1）改进后的内衬结构形式。如图3 和图4 所示，改进后的进料端下端墙耐材内衬结构形式为：①所述内衬结构从外向内依次包括隔热层1、轻质保温层2 和工作层3，在阶梯状工作层3与轻质保温层2 之间的间隙内填充有次工作层4，在隔热层1、轻质保温层2 和工作层3 的上表面设有工作层4。②隔热层1 采用硅酸铝纤维毯铺设，轻质保温层2 采用轻质粘土砖砌筑，工作层3 采用预制砖砌筑，工作（次工作）层4 采用高铝砖砌筑。③工作层3 为阶梯状砖砌结构，具体是采用预制砖横平竖直、内外层错缝砌筑而成，且两相邻预制砖之间泥浆饱满度大于95%。

（2）新内衬结构的施工作业程序。施工作业时，先铺设纤维毯和砌筑轻质保温砖，再从底部退台式砌筑工作（次工作）层砖，砌筑时要求横平竖直、内外层错缝砌筑，泥浆饱满度大于95%。

4 进料端墙新结构形式的优势

对比原内衬结构形式，改进后的内衬结构是的推钢式加热炉在生产过程存在如下优势：

（1）纤维毯隔热层可以有效吸收推钢作业产生的振动，降低振动造成炉墙垂直方向疏松的影响，工作层采用预制砖阶梯状砌筑，可以对炉墙起到有效支撑作用。

（2）当钢坯下挠剐蹭下端墙顶部耐材时，剐蹭的结果只会造成进料端下端墙顶部部分砖的分离，不会出现耐材大面积的剥离情况。

（3）进料端耐材剥离部位可以在加热炉定检时给予及时处理，既快捷又方便，并且不用专门协调停炉时间，有效的减少了加热炉非工作时间。

图3 进料端下端墙新内衬结构侧视图

图4 进料端下端墙新内衬结构正视图

5 结语

通过分析推钢式加热炉进料端下端墙产生垮料的原因，制定了相应的内衬结构优化改进措施，然后严格按照施工方案组织施工，在进料端下端墙砌筑完成后，可以免去烘烤时段，使得加热炉可以短时间内恢复正常生产，满足了生产的需要，适应了钢厂的生产节奏。