大型高炉内置压力设备及维修方法研究

吕亚鸣

（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司检修事业部，山东 济南 271104）

随着社会经济发展，钢铁行业作为我国社会经济发展的重要支柱，新时期背景下，其面临着产能过剩、竞争激烈、利润率低等多种问题，因此，钢铁企业需不断改革创新，对于高炉设备维护工作要利用现代化技术对其进行维修养护，使其加快转型升级步伐。且由于高炉内置设备较复杂，其工序和维护数据信息独立存在，缺乏科学合理维护管理技术，因此，要加大对其相关数据信息的整合，通过对数据进行分析和加工利用信息化、智能化在线维修技术，使其充分发挥自身价值，推动高炉设备维护工作有效开展。 通过建立信息化、智能化维护管理模式，最大程度提高企业生产效率，有效控制生产成本，提升企业经济效益，提高企业市场竞争力[1]。

1 大数据时代下高炉设备的发展

新时代背景下，通过利用现代化科学技术手段构建高炉维护管理作为关键大数据处理中心。有效结合信息技术、物联网技术等多种技术，构建大数据处理中心，将高炉相关工序和数据信息进行整合，将其由部分组成整体。

大型高炉风口设备是炉前重点设备之一，其主要包含风口小套和风口中套(下称风口和中套)，设备材质为纯铜。由于高炉生产时的高温冲刷、炉内悬料的坠落，往往会导致风口和中套设备损坏，进而致使设备内部的水冷循环系统外露，在这种情况下高炉必须休风对中套设备进行更换。使其在维护时综合所有工序进行，有效确保其设备的正常运行，针对其主体工序和附属工序数据信息可实现同步采集和预处理，从而为高炉在线维护管理集约化、精确化的实现提供基础和前提。如图1所示为高炉大数据网络平台。

针对大型高炉设备本体和其附属工序相关数据信息，通过大数据云平台能够实现数据信息采集自动化。对于其具体采集数量、采集周期需结合数学模型、可视化监控系统相关要求进行。高炉设备维护管理大数据云平台通过充分利用现代化先进技术，将附属工序和主体有机结合，促使高炉整体数据链充分融合。同时，通过利用全方位高炉风口 CCD 图像，借助其图像识别技术搭建高炉风口回旋区三维模型，能够将回旋区分布情况可视化呈现给工作人员，使维护人员及时发现风口区出现的问题等，有效判断高炉炉缸工作状态。并在多种影响因素情况下能够实现对其侵蚀三维可视化监控，对其进行详细具体的侵蚀诊断和安全评估，科学合理掌握炉内安全厚度和安全预警线，从而制定针对性安全维护技术措施，确保高炉质量安全。近几年，我国高炉逐渐完成转型，且高炉维护技术不断提高，为高炉在线维护管理规范化、标准化实现提供了有力保障。确保高炉维护管理中能够进行智能分析、预测、诊断，从而实现可视化管理，促进钢铁企业健康长久发展。

图1 高炉大数据网络平台

2 新时代背景下大型高炉设备维修中存在的问题

随着社会经济发展，钢铁企业发展快速，但其生产过程中大型高炉设备中仍存在一些问题。

（1）高炉设备热风炉炉顶开裂。主要表现为其焊缝出现裂缝，维修人员将其进行焊接，使用后再次出现拱顶焊缝开裂，并发现靠近炉壳板焊缝地方出现大量裂纹，其母体上也出现部分裂纹。首先，由于在炼铁过程中，大型高炉内部设备缝隙间焊接质量较差，其咬边、未熔合等焊接不足之处突出，焊接时的不足导致设备承受应力集中，使得焊缝裂开。其次，高炉内部设备受硫、氯根等多种腐蚀性较强物质腐蚀造成炉壳出现点蚀和均匀腐蚀的情况，从而形成较大的腐蚀坑，且其底部突出部分出现应力集中点。最后高炉设备中，受烧炉期和送风期不断交替影响，炉内压力具有周期性，很大程度上会产生交互变化应力，进一步导致应力集中部分开裂或已开裂位置裂纹不断扩大。残缺应力、腐蚀物质、交互变化应力作为大型高炉设备炉壳开裂的主要影响因素，其开裂本质是应力腐蚀严重导致的设备疲劳开裂。如图2所示：

图2 高炉设备运行燃烧控制原理

（2）大型高炉设备炉管道温度过高。其设备在正常工作中焊缝出现开裂漏风，导致炼铁生产工作不能顺利进行，其锅炉内设备金属管道部分波纹补偿器出现温度高、焊缝开裂的情况，通常是由于耐热材料缝隙过大和耐火砖开裂或脱落等，从而使得炉内设备出现窜气问题。

（3）高炉内金属结构系统腐蚀严重。高炉设备中金属支管出现腐蚀导致气体泄漏，主要表现为金属管道的壁厚逐渐变薄，预热效果明显下降。其原因是由于金属管道和预热器受腐蚀严重，腐蚀物质主要是硫化物和氯根两种，而氯根含量最大。虽在实际工作中高炉设备维护人员会在高炉内部中喷洒碱液，然而这种方法只是减轻了设备的腐蚀，没有彻底根除腐蚀物对设备的危害。

3 高炉设备在线维修的有效措施

3.1 建立健全相关高炉维修管理制度

结合大型高炉设备炉顶及热风管道的实际情况，企业应加强温度检测和器件形变检测手段，建立健全相关维护管理制度，严格按照相关标准对其进行维修，使其处于控制范围内，有效规避安全隐患发生，及故障恶化。根据目前设备情况，改善传统设计风温使用，结合实际情况，确保其温度符合相关标准要求，有效降低温度。同时，其设备在维修养护时，要严格检测耐热材料综合多种因素对其进行分析，并和设计进行比较，其中，针对最为重要的拱顶、出风管道三岔口、波纹补偿器、管道接口等极易出现故障的区域，需制订针对性应对措施，不断完善相关设计方案。且工作人员要总结以往安全事故教训，以实际问题为主，制定针对性高炉设备紧急事故预案，从而有效确保其设备的正常使用，将其安全事故彻底根除或将其控制在最小范围内。可更换金属管道，增加管道壁厚，炉内刷防腐漆预防安全事故发生。通过将预热器换为板式换热器，能够有效解决其不足，有效提高传热效率，加强其腐蚀性，延长其设备使用寿命等。有效确保大型高炉设备高水平运行，减少材料的消耗，降低高炉设备运行和维修成本。且根据高炉设备特性，制定检修、养护等一系列安全维护措施，确保工作人员安全。

3.2 加强大数据云平台维修系统建设

通过利用现代化科学技术进行大型高炉设备的维修，健全大数据云平台，将其相关数据信息进行综合整理，从而有效加强对高炉生产维修的管理控制，为其设备操作人员工作开展提供帮助，通过建立数学模型能够实现其设备的在线维修，如机理数模对设备进行特性分析，工艺计算模型能够对设备进行相关数据计算整合，确保其设备在线维修的标准化和规范化，有助于提高工艺水平，建立全方位智能化体系，并在其前提下实现集成化和精准化，确保高炉设备各工艺维修阶段和其监测预警系统的全面合理。不断加强大数据挖掘，建立其设备综合风险评估系统、异常预警和诊断系统，促使高炉设备能够得到及时维修养护管理，通过根据高炉内原燃料条件变化，对其数据库进行实时修改和完善，确保其设备在线维修的实效性，有效解决传统设备维修过程中存在的不足，最大程度提高设备维修水平[2]。由于大型高炉工序复杂，数量庞大，种类繁多，且其分布范围广，因此，在对其相关设备进行在线维修时，相关维修人员在日常维修工作开展中，能够根据大数据平台实时掌握设备情况，通过对其数据特征分析和故障诊断，从而制定针对性解决措施，有效减少维修时间，降低维修成本，提高企业市场竞争力。

3.3 强化高炉内部设备综合维护

高炉内部设备的在线维修需加强对其的综合维护。首先，在高炉设备的维修设计或新建时设计人员要选取长寿技术，例如，科学合理设计其炉型、采取现代化先进设备提高其制造质量、具备高效的冷却系统、高质量的耐热材料、较高的专业能力和水平。其次，钢铁企业要强化对于高炉的操作工艺管理，严格根据相关标准要求选择原燃料。最后，需提高高炉炉体维修养护技术，使其能够有效对高炉设备进行维护，确保其设备能够正常运行。因此，要做好高炉设备在线维护需按照上述三种方式进行，是高炉设备顺利健康运行的有力保障，能够有效延长其设备的使用寿命。通过不断改进完善高炉操作工艺和炉体维修养护技术等多种措施保证高炉设备工作开展，对钢铁企业炼铁具有重要的影响和作用。

4 结语

总而言之，新时代发展过程中，钢铁企业大型高炉设备的在线维修工作需严格按照相关规定和标准进行，而高炉大数据在线维修逐渐成为钢铁行业发展中的必然趋势，通过充分利用发挥大数据挖掘和综合检测、评估、分析等作用，找出其内在联系和规律，结合其特性，对其设备情况进行有效评价、预测和诊断，对其操作人员进行操作指导，实现对高炉生产维修的实时监控，确保高炉设备的正常运行。有效提高企业生产效率，促进企业生产活动绿色、高效、可持续开展[3]。