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高爐陶瓷杯及風口大型預制塊砌筑技術

  陶瓷杯由陶瓷墊和陶瓷杯壁兩部分組成,大中型高爐一般杯底墊及杯壁為多種形狀的大型預制塊結構,陶瓷杯壁外側一般為環砌炭磚,當爐缸采用這種混合結構時,應先砌筑陶瓷杯壁后砌筑環狀炭磚,該施工方法可有效地防止鐵水滲透和磚漂浮現象。
  雖然高爐向大型化發展,爐底用材質和構造形式有所不同,但仍采用綜合爐底較多,在爐底、爐缸內襯砌筑復合式爐襯,即“陶瓷杯”。
  陶瓷杯的主要特點是用低導熱的陶瓷材料,將1150℃等溫線(即鐵水凝固線)阻滯在陶瓷層中,使炭磚避開800℃~1100℃的脆性斷裂區,由于陶瓷杯的存在使鐵水不直接與炭磚接觸,從結構設計上緩解了鐵水及堿金屬對炭磚的滲透、沖刷破壞,同時所用的剛玉質材料是低導熱的陶瓷材料,具有較高的抗滲透性和抗沖刷性。本文以宣化鋼鐵公司1800m3高爐為例,介紹陶瓷杯砌筑施工技術。
  砌筑特點
  陶瓷墊磚為防止磚漂浮,采取大型一層800mm高且有自鎖結構的灰剛玉預制塊,由兩塊半月中心磚形砌成圓錐臺,逐環由中心向外側砌筑,為保證磚縫及合門磚能正好砌筑上,應逐環控制砌筑半徑。每環砌最后幾塊時進行干排驗縫。
  陶瓷杯壁大型預制塊形狀特異,左右帶翅膀,上下層采取插入咬合,砌筑時要保證磚塊垂直度和水平度,否則將造成砌筑困難,插縫磚插不下去,側面需大面積磨磚,費工費力,并直接影響工程質量。陶瓷杯壁砌塊合門時,因杯壁大型砌塊硬度高難以加工,加工質量也無法保證,因此,施工時在每層砌最后幾塊磚時進行干擺,通過調整磚縫的辦法或稍微調整砌筑半徑進行合門。
  陶瓷杯墊及杯壁為大型預制塊,形狀各異,且上表面較小,不宜使用真空吸盤和夾具吊裝。采取在砌塊上表面預留1~2個吊裝孔,用專用起吊栓吊裝砌筑,既安全可靠又方便施工。一層磚砌好后,將孔吹掃干凈,用同材質澆注料將吊孔填實。
  施工工藝
  1爐缸底部陶瓷墊砌筑
  砌筑爐底陶瓷墊磚要按預砌圖進行,砌筑前,要求下層的滿鋪微孔炭磚層的水平標高控制在±1mm范圍內,且炭磚層頂面平整度控制在≤1mm/3m。并且在炭磚面上用鉛油標出0°~180°和90°~270°相互垂直的軸線經爐子中心線!   
     陶瓷墊磚高度為800mm,最大單塊質量達991kg,最小單塊質量達337kg,總共244塊。磚上下左右均帶臺階,每環合門后均自鎖成一體,防止鐵水滲透后磚塊漂浮。砌筑時,兩片半月形中心磚的中心線必須對正在爐子中心0°~180°、90°~270°相互垂直的軸線的交點上。
  砌筑時在炭磚上表面涂抹剛玉質RL85M泥漿,半月形磚底面及側面涂抹泥漿,然后砌筑就位,兩塊中心磚就位后拉線找正。由于預制塊為不燒制品,泥漿失水較快,形成“花臉”較多,泥漿飽滿度不易達到要求。施工時涂抹泥漿前先用毛刷沾水潤濕磚面,涂抹泥漿采用刮板,磚面上的泥漿要求涂抹均勻,并迅速就位。
  各壞磚環砌時要按預砌圖編號逐環逬行,先預擺后砌筑,而且在剩下4~5塊磚時再次預擺,確定好磚縫后砌筑,防止合門磚磚縫太大或磚砌不邊去造成整環返工。由于每環磚均帶上下左右臺階方式的自瑣結構,施工時每環從起點磚只能往一個方向從外面臺階一塊壓一塊的方式進行,只有合門磚是從外往該環內塞插邊去。不允許從起點往兩方向同時進行,因另一方向每塊磚只能側插進去,臺階部位泥漿易擠出,造成臺階接觸面泥漿不滿。施工過程中,陶瓷杯磚縫設計為3mm。為有效控制磚縫大小,采用3mm厚20mm寬100mm長的鋼片插入磚縫合門后撥出,再將縫用泥漿勾實。為了保證磚縫泥漿飽滿,除了涂抹泥漿時要均勻,厚度盡可能一致外,采用千斤頂擠壓法砌筑,每塊磚就位后用兩個千斤頂分別從側面及環外側加木方頂緊預制塊,千斤頂逐漸加力至磚縫擠出泥漿,磚縫大小合格為止。
  每壞磚合門處是泥漿飽滿度薄弱壞節,且無法檢查,故合門磚位置要相互錯開,且遠離鐵口區域。
  施工過程中,為保證每環砌筑半徑,在中心磚的中心點處用小鐵釘插在中心點上,砌筑每塊磚時均要拉尺檢查半徑大小,半徑誤差控制在+5mm以內,防止半徑過大時每壞磚的磚與磚間縫加大。陶瓷墊磚全部砌筑完后,用壓縮空氣將吊裝孔吹掃干凈,用剛玉澆注料將吊孔填搗密實。
  2爐缸陶瓷杯壁磚砌筑
  爐缸陶瓷杯壁磚共有480塊,單重最大1067kg。砌筑陶瓷杯壁磚時,由于每塊磚均是兩面涂抹剛玉泥漿后由上往下插砌,因此磚的水平縫和垂直度應是施工中的重點。水平縫易被擠下的泥漿填塞,磚縫容易超大,涂泥漿時要涂抹薄些。當磚吊裝就位、卸去起吊栓后,要用大錘墊木方敲擊震動,擠出泥漿,使水平縫合格。垂直度包括磚的正面和側面,要保證磚就位后不前后傾斜,不左右歪倒。使用鐵水平檢查其垂直度。尤其側面垂直度必須保證,以保證每環的每塊磚均能插入進去,避免磨磚。施工過程中側面采用千斤頂頂緊找正,效果較好。
  3風口組合磚砌筑
  該高爐風口帶共有26套風口組合磚,見圖3。由風口下蓋磚、風口下環磚、風口上環磚、風口過渡磚組成,風口下環磚每塊1602kg。風口帶磚的砌筑全部使用起吊栓和鐵扁擔起吊磚塊。
  砌筑前,先找平陶瓷杯壁磚頂部標高和平整度,再按圖預擺風口下蓋磚。砌筑時磚塊兩面打灰漿,風口下蓋磚留有兩道約60mm縫隙寬的調整縫,用于調節蓋磚的半徑尺寸和合門縫隙,在該兩層磚砌完后,用剛玉澆注料填充搗實。
  砌筑風口上下環磚時,磚一定要放在設計的理論位置上,磚面中心對準各風口中心線,就位后必須檢查磚的水平度,垂直度及磚與風口套的預留間隙,且檢查磚的放射線,不合適的部位均需調整,合格為止。因為各個風口的開口角度存在一些偏差,在設計26套風口組合磚時,每套風口組合磚理論上留有65mm的調整間隙,以調整風口的角度間距。下環磚砌完,調整合適后,調整縫用木楔封堵,用剛玉澆注料充填振搗密實。風口組合磚上環磚砌筑方法與上相同。下環磚與冷卻壁間的炭素料搗實要求同前。風口套下半環與磚間填充緩沖泥漿,上半環磚與中套間澆注自流澆注料,磚與冷卻壁間炭素料搗實。
  結  論
  高爐陶瓷杯大型預制塊施工較小塊磚砌筑減輕了工人勞動強度,全部采用電動葫蘆、鐵扁擔、起吊栓等工具裝配式施工,是今后施工的發展方向。
  但由于預制塊體積大,質量重,形狀特異,材料的運輸和倒運比較困難,尤其鐵口、風口尺寸不夠大,材料進爐是施工中的難題,在宣鋼1800m3高爐,我們在出鐵場平臺上搭設一座39m高的上料架,將磚運到高爐▽40m平臺上,從爐頂檢修門利用卷揚機系入爐內,解決了材料進爐問題。
  由于大型預制塊體積大,且磚形特異,帶自鎖結構,所以施工中一定要嚴格控制磚縫、半徑、垂直度及泥漿飽滿度,避免造成大量返工和加工、磨磚。


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