高炉耐材砌筑施工技术总结

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1、宝钢高炉耐材砌筑施工技术总结一、工程概况宝钢四号高炉是在引进、学习、消化、推广国内外先进技术与新鲜经验的基础上，由我国自行设计、制造、安装的一座特大型高炉，炉容为4350m3。其中热风炉系统的耐材砌筑由我公司承担施工，耐火材料总量约2.5万吨，筑炉工期11个月。1、热风炉及附属设施四号高炉由4座新日铁外燃式热风炉本体，以及热风管道、废气系统、余热回收装置等附属设施组成。每座热风炉包括蓄热室、燃烧室、混风室三个炉体，各炉体之间通过水平管道连成一体。2、主要工艺参数（1）送风量： 最大7900m3/分（2）送风温度： 最大1310（3）送风压力： 最大0.5MP（4）拱顶温度： 最大1450（5）

2、冷风温度： 最大180（6）废气温度： 最大350（7）助燃空气预热温度： 185（8）混合煤气预热温度： 190（9）格子砖加热面积： 约80910/座（10）格子砖高度： 35.01m（11）格子砖形状、孔径： 六角七孔型，40mm（12）格子砖通道面积： 24.7（13）单位加热面积： 44.9/m3鼓风（14）燃料： 高炉煤气和焦炉煤气（15）操作制度： 交错并联送风3、炉体内衬结构设计特点（1）根据热风炉炉体各部位不同的工作条件，正确选择不同材质，结构合理的耐火材料。A蓄热室和燃烧室的拱顶、炉墙以及格子砖上部高温区，采用荷重软化点高，耐高温蠕变性能好和结构稳定性强的硅砖。B燃烧室底部

3、三孔式陶瓷燃烧器，具有排气均匀、燃烧完全、炉内温度波动小等特点，为防止水蒸汽和碱性氧化物的影响，下部砖墙工作面用气孔率低、密度大、防水性好的V7粘土砖；上部温差大，采用耐冲刷、耐剥落、耐急冷急热性能良好的莫来石质堇青石砖。C混风室拱顶冷风入口处温度变化剧烈，选用耐高温、耐急冷急热性能好、残余收缩小的高铝砖。D为防止炉壳的晶间应力腐蚀，在热风炉高温区即上部约25m范围内（包括蓄热室和燃烧室拱顶，联络管及蓄热室锥体部，燃烧室直筒上段）的炉壳内表面涂抹一层防酸漆，再喷涂一层Mix678耐酸料。E热风炉各部位使用与优质耐火砖相适应的耐火泥，并且所用耐火泥浆普通采用了外加剂，如NM11P、NM12P、N

4、M13P等磷酸泥浆，外加一定量的外加剂（固体磷酸盐+抑制剂），不仅改善了泥浆的施工性能，而且免去了过去捆料的麻烦，提高了泥浆的常温和高温强度，从而增强了整个砌体的质量。（2）设计充分考虑了膨胀应力对内衬砌体结构稳定性的影响。A蓄热室锥部和蓄热室、燃烧室、混风室拱顶部的炉壳间，均分别设置了23层托砖板，将锥部、拱顶部砌体的荷重直接传至炉壳，使各部互为独立的砌体，沿高度方向能上下自由膨胀，从而避免由于工作温度不同，引起砌体不均匀膨胀和热应力作用破坏砌体的稳定性。同时采用迷宫式结构，防止独立砌体的接触面窜风漏气。B在每层托砖板下部填充导热性能好的SiC浇注料，能迅速将托砖板的热量通过炉壳放散到炉外，

5、以维持托砖板的工作强度。（3）炉壳或管壳的内表面普遍采用耐火喷涂料和隔热喷涂料，使其内壁形成一个完整的耐火保护层，既增加了炉子或管道的气密度和隔热保温性能，防止其生产过程受热炉壳或管壳烧红而产生龟裂。同时某些喷涂料还兼有吸收砌体径向膨胀作用和耐酸性能。通过适量调整喷涂料厚度还能起到“找圆”的作用。（4）合理的炉衬砖型设计，有助于提高砌体的密封性和结构的稳定性，主要体现在以下方面：A全部孔洞和开口部的耐火砖均采用组合砖结构。整个热风炉系统共计组合砖151组，总砖数49512块。从由几块异型砖组合而成的简单结构到由几百块异型砖组成的多层复杂结构，形状多种多样。采用这种新颖的炉衬结构，对延长热风炉炉

6、衬使用寿命起到了有效作用，为实现最快的施工进度和最好的工程质量创造了优越的条件。从而改变了以往的热风炉孔洞和开口部位一直沿用在现场边加工、边砌筑，劳动强度大、施工质量差的落后局面。B高温区炉墙工作面的耐火砖，均为两面或四面带凹凸缘的异型砖，拱顶为阶梯状的异型砖，相互咬合砌筑，使砌体成为一个整体，减少了砖缝“窜火”、“跑气”的可能。C水平管道及较大孔洞的拱顶合门砖，由3块组成，留有加工余量。这种形状结构合理，能避免合门砖出现“抽签”现象。D使用六角七孔型带凹凸缘的格子砖，有利于工程质量提高。六角形状使任何一行砖都不可能沿自己的中心线移动；七孔型（孔径40mm）使格子砖受热面积增大,上下凹凸缘不仅

7、能使上下层格子砖咬合砌筑形成互锁结构；而且通过A、B、C三种排列形式改变了十字砌筑中心线，使上下层互相交错，更增强了格子砖的整体稳定性，施工又不易踩动踩活。（5）合理留设各种形式的膨胀缝，是保证炉衬砌体稳定的重要条件。新日铁外燃式热风炉各部位膨胀缝留设情况及具体作法如下：A格子砖膨胀缝留设。每层格子砖相邻两块之间留有膨胀间隙。间隙大小分别是：粘土质格子砖4mm；高铝质格子砖6mm；硅质格子砖812mm。其作用除吸收格子砖水平方向的膨胀量之外，还能调整格子砖宽度方向的尺寸公差。缝中充填的皱形纸板有一定压缩率，在烘炉生产着火燃烧后生成的灰分随废气一起排走。为确保炉子在加热升温过程中，避免炉墙砖与格

8、子砖互相挤压，在格子砖周围与炉墙砖之间从下至上也留有203mm的膨胀间隙，但不填充间隙材料。B炉墙、拱顶和联络管、热风出口管等部位设置了径向、环向膨胀缝，以吸收炉衬砌体不同方向的膨胀量。膨胀缝充填材料有发泡苯乙烯（软质、硬质两种）、陶瓷纤维制品（散状、毡状和纸状三种）和矿渣棉三大类。炉墙膨胀缝一般使用硬质发泡苯乙烯，在带凹凸缘耐火砖的辐射缝方向使用软质发泡苯乙烯。发泡苯乙烯的特点具有燃点低、无灰分、有一定压缩性。拱顶和联络管、迷宫部的膨胀缝多采用陶瓷纤维制品，共有CWA、CWB、CWC、CP2、纤维毡等五种。其优点是压缩率高，在使用温下不燃、不熔，既能收缩又能起密封作用。一般是:12mm的沉降

9、伸缩缝用陶瓷纤维纸CP2；312mm的膨胀缝和小孔洞组合砖间的环向胀缝用陶瓷纤维毡；大于12mm的胀缝用散状陶瓷纤维；热风出口等水平管道上部120度范围内喷涂或充填一层陶瓷纤维以吸收耐火砌体向上的膨胀量。二、施工工艺1、施工流程（参见附图）2、材料运输及施工设施A材料运输热风炉耐火材料全部装在带有底板的木质小集装箱内，用汽车运输，叉车装卸。使用时再用叉车直接将小集装箱放在炉前的平板小车上，通过轻轨、转盘由卷扬塔将材料提升至热风炉各层平台上，分别转运到蓄热室、燃烧室、混风室各进料口附近开箱。蓄热室：共有层上料平台，其中7层为设计的钢平台，2层为现场制作安装的临时平台。当耐火材料到达各层平台后，采

10、用人工传递，从进料口经皮带机送至炉内施工点。燃烧室:在16.6m钢平台上位于蓄热室和燃烧室之间，用扣件式钢管搭设一层通长的工作平台，并分别与炉前卷扬塔连通，平台顶面标高以燃烧室的助燃空气孔下沿为基准。装有耐火材料的平板小车从卷扬塔上来后，经轻轨、转盘运至空气孔处，用人工传入炉内罐笼沿竖井架提升到吊盘上。混风室：如同燃烧室一样，当耐火材料运到混风室人孔处由人工传入炉内吊笼，提升到施工作业面上。B施工设施（参见图）3.各部位耐火内衬的砌筑（1）炉底耐热砼浇注由于高温高压,为使热风炉减少结构应力,防止底板变形漏风,炉底板和直筒段采用圆弧连接.锅底形结构的炉底不仅增加了砌砖的困难,同时由于各孔洞组合砖

11、的普遍采用,要求底部基层耐火砌体的标高和水平度控制更加严格。为此，蓄热室、燃烧室、混风室的锅底均施工耐热混凝土作为基层,既可取消大量的砖加工,又容易保证上面的标高和水平度，为其上各孔洞组合砖的砌筑打下良好的基础。蓄热室、燃烧室、混风室三个部位的耐热砼表面标高确定基准分别是烟道支管口、高炉煤气入口和混风室热风出口水平中心,但也应兼顾所在部位其它孔洞的水平中心标高。参见图、（2）炉体内衬砌筑顺序热风炉的耐火内衬一般是由耐火喷涂料,隔热砖,耐火砖及膨胀间隙充填料组成的多层结构，其施工顺序是从炉壳开始向炉内逐层砌筑,如图所示,而不采用由内向外砌的传统方法。这样的砌筑顺序便于环环检查，控制砖缝泥浆是否饱

12、满,砌体是否同缝等，对砌筑质量有保证。尤其像迷宫部等多砖层的部位,同时借助已砌完的隔热砖表面可以弹出工作面耐火砖的砖层线,便于层层控制水平度,这对采用组合砖砌筑的部位更有必要。（3）采用中心管和半径轮杆检查、控制砌体的圆度为了适应砌筑顺序的改变,组合砖的大量使用,边缘格子砖的预加工及陶瓷燃烧器的砌筑等施工特点。必须严格控制砌体的圆度和水平管道的中心标高。而要控制砌体砌筑内径的关键,是要把好喷涂质量关，选择合适的喷涂中心线。如图所示，借助中心管、半径轮杆和修整工具,用调整喷涂料厚度的办法找圆，纠正炉壳制造、安装误差。在迷宫部、球顶部、各开口部和燃烧器等重要部位砌筑时,还应二次安装中心管和各种形式

13、的半径轮杆从炉壳到炉内环环控制砌体的圆度和标高，否则，砌筑困难,质量无保证。（4）膨胀缝的留设留设膨胀缝是实现砌体稳定的重要条件。在热风炉耐火材料的施工中,严格按照设计要求,正确留设计膨胀缝,重点检查、控制膨胀缝的形状、尺寸, 膨胀缝中是否干净,充填材料是否正确、饱满密实等。为此, 膨胀缝的施工要有正确的方法。.炉墙环向膨胀缝, 缝内满铺硬质发泡苯乙烯板,板的厚度等于膨胀缝宽度；蓄热室锥部下大上小,可视实际情况加工乙烯板.炉墙、迷宫部等部位的膨胀缝是充填散状陶瓷纤维,施工时应用中心轮杆严格控制膨胀缝内外两环砖的砌筑半径,砌完12层砖后,将缝中的泥浆或杂物清除干净,仔细填充纤维,并复盖一层薄纸保

14、护,再继续往上砌砖.联络管等水平管道砌体的环向胀缝(垂直于铁壳方向)砌完胀缝一侧的砌体后,夹入与胀缝尺寸相同厚度的木板,再砌筑另一侧砖。待下半环砌完后取出木板,将缝内清扫干净填入纤维,并用薄纸复盖保护，再支设拱胎砌筑上半圆。.蓄热室直筒上部的隔热砖、硅砖辐射缝方向的膨胀缝随着砌砖留设,夹入相应形状、尺寸的发泡苯乙烯板。为保证缝内干净,防止泥浆挤入,并为砌体受热膨胀有一定的自由滑动面,砌体胀缝表面用浆糊粘贴薄纸条保护。E.拱顶砖与喷涂层之间的膨胀缝,随着拱顶砖的砌筑,及时清除砖上面的泥浆、杂物后，充填纤维。F.相邻格子砖之间的膨胀缝，在砌格子砖的同时，用浆糊把膨胀材料（如波纹纸板）粘贴在砖的背面

15、。如图所示位置。（5）组合砖砌筑A.对于孔洞小，组合砖块数少的部位，找好中心，预摆砖块确定底面标高后，按图“对号入座”即可（如火焰检测孔等）。B.对于复杂部位（如拱顶联络管、热风出口管等）的组合砖砌筑，应在下半圆支设中心管，用半径轮杆严格控制每环砖的内径进行砌筑；上半圆支设拱胎，并以拱胎为导面进行砌筑。环数多的孔洞组合砖，还应按展开图一环环，一块块“对号入座”。C.陶瓷燃烧器上部层堇青石组合砖，砖形复杂，砖号多，砖量大，为保证砌筑质量，宜在燃烧室圆墙砖面上标出15度控制线（即将圆周24等分），按各层组装配砖图，逐块“对号入座”，按每15度控制线砌筑。D.组合砖砌筑必须遵守“一个原则、五个严格、

16、一个严禁”的操作方法。即遵守按组装图“对号入座”依次砌筑的原则；严格保证组合砖底部砖层标高和水平度，严格控制十字中心线，严格控制砌体椭圆度，严格控制砌筑砖缝，严格做好质量检查和交接班工作；严禁在砌筑过程中随意加工任何一块子砖。（6）格子砖砌筑A.准备工作选砖配层：按厚度（即高度）公差选分格子砖，每个砖号分为3、2、1，共6个等级。级别符号逐块打印在砖的侧面，按材质、砖号、级别装箱发货。施工方根据各个砖号、各种级别砖的数量，进行四座蓄热室格子砖的配层工作，最好是同一层格子砖厚度一样，即用同一个级别。如果遇到砖数量不足等情况，可以将相邻两个级别的格子砖摆在同一层，但宜将厚砖砌在中间，薄砖摆在四周。

17、按同一层完整格子砖与加工砖厚度一致的原则，确定四周预加工砖的级别和数量，编入配砖表中。预加工：与炉墙接触处的四周格子砖的加工，可事前在砖加工厂内进行。即在平坦的地面上按图纸尺寸放大样，或在检查、验收合格的炉篦子上按图纸要求正式进行砌筑。首先，分别确定A、B二种排列的各种加工砖的形状、尺寸和数量，绘大样图编号，制作样板；然后参照B排列图的编号，按对称关系确定C排列加工砖编号。加工后的砖作好标志，分门别类堆放。采用这种预加工砖的方法既可以提高施工质量加快施工进度，又可以避免炉内加工可能造成砌体松动和堵孔的现象。炉篦子的检查和验收。精度要求见下表。 炉箅子施工精度表 单位：毫米测定项目目标值容许值备

18、注半径0-10+5-15表面平整度是用水平仪分别测定规定的各点标高,以最低点为零,其它点与最低点的标高差就是该点表面平整度的误差值。表面平整度57相邻蓖子板错台11.5相邻篦子板间隙-2+8-5+10B.砌筑方法砌格子砖与砌大墙的关系：两者交替施工，通常是先砌10层大墙砖，后砌68层格子砖。格子砖砌完后在其上满铺一层56mm厚的橡胶皮保护，这样既能起缓冲作用，使已砌完的格子砖不错动，又确保砌筑大墙砖时，灰渣等杂物不落入格孔中；弹线：按图所示，在已砌好的大墙上，沿高度和炉子的0、90、180、270四个方向分别弹出A、B、C排列的中心控制线，作为各层格子砖拉十字中心线的依据。砌筑要点：第一层即A

19、排列格子砖应对准炉篦子中心格孔拉好十字线进行砌筑，不允许用浓泥浆或干灰找平。经检查确认格孔与炉篦子孔相吻合，表面平整度符合要求后，方可进行第二层格子砖的砌筑。各层格子砖均按大墙上相应的A、B、C三种排列控制线拉好十字中心，先砌好十字砖列，再依次从四个角向炉墙方向砌筑。边砌格子砖边在砖侧面粘贴间隙材料。完整格子砖全部砌完后，按排列图的编号顺序放上四周的预加工砖。为保证格子砖的砌筑质量，可借助带有刻度的“木比尺”每隔23层砖检查一次，并用锹把似的圆木棒（或钢管）插入格孔，调整砖的位置。由于炉壳变形和安装误差等原因，造成炉篦子中心与大墙砌筑中心不相符时，为使第一层格子砖的格孔与炉篦子格孔相吻合，并保

20、证大墙砖与炉篦子外沿之间有10mm的间隙，第一层格子砖以炉篦子中心为基准砌筑，从第二层开始，砌筑用的十字控制线从炉篦子中心逐渐过渡到大墙砌筑中心（也是格子砖正式的砌筑中心），但格孔偏移而产生的上下错台控制在3mm之内。格子砖砌筑中容易出现中间低、四周高的现象，其原因：一是格子砖与大墙交替施工时，砌墙用的泥浆、杂物等可能掉在四周加工格子砖面上；二是四周格子砖与格子砖之间（主要是加工砖部分）的间隙材料往往被遗忘，造成砖表面歪斜不平、晃动；三是采用湿式切砖机加工的格子砖，湿灰可能残留在加工砖面上，未清除干净就上炉砌筑，四周必然偏高而中间偏低。四周偏高在砌体上的表现是四周格子砖与大墙间隙偏大，而部分砖

21、与砖间的间隙明显偏小。有时相邻格子砖呈现“张嘴”现象，这也是由于表面高低不平的缘故。发现格子砖表面高低不平，平整度不好的问题后，应及时找原因，从操作上、砖加工上加以改进解决，视实际情况也可以在高的部位改用薄砖或低的部位改用厚砖砌筑调整，调整用砖宜用相邻级别的砖。（7）拱顶砌筑蓄热室、燃烧室拱顶及其连络管砌筑，是整个热风炉施工最为复杂而又重要的部位，砌筑质量好坏直接影响到炉子的使用寿命。A.施工基准连络管中心，以喷涂层实际中心作为基准；拱顶垂直中心线，一般以通过炉顶人孔法兰盘实际中心的垂直线作为基准；半球形拱顶圆心的确定，一般以连络管砌砖中心返下200mm与拱顶垂直中心线的交点作为半球形拱顶的圆

22、心点。B.施工方法拱顶各部位施工，如图所示，分别借助拱胎、样板、轮杆、万向轮杆等进行施工。直筒部立中心管，用轮杆依次控制各环砖的砌筑圆度。连络管端口部组合砖下半圆如部图所示，使用带板轮杆控制砌筑；上半圆如部图所示，支设拱胎，并用自在轮杆定位砌筑。半球顶第114层砖如部图所示，用转动样板控制检查内径，如图10所示挂钩临时固定拱顶砖。半球顶第1520层砖如部图所示，支设球面插板式拱胎一层层砌筑。半球顶第2123层砖如部图所示的方法进行砌筑。半球顶第20层砖以顶部人孔法兰盘中心为基准，支设转动样板，按图11所示划线加工砌筑。半球顶顶部人孔砖背后的隔热砖如图12所示进行加工。 16拱顶、联络管、直筒上

23、部耐酸料喷涂拱顶、联络管砌筑直筒部砌筑拆除井架、吊盘安装拱顶平台燃烧器砌筑安装喷涂吊盘炉底耐热砼 浇 注炉底版下耐材施工蓄热室燃烧室直筒下段纤维棉喷涂拆除吊盘直筒上段重质料喷涂锥部砌筑拱顶、联络管、直筒上部耐酸漆涂抹炉底耐热砼浇注安装井架吊盘热风出口管砌筑炉底耐热砼 浇 注拱顶筒体纤维喷涂拱顶、筒体重质料喷涂冷风管砌筑拱顶砌筑筒体砌筑安装钢管架 平 台炉底砌筑混风室安装钢管架 平 台拆除钢管架 平 台安装钢管架 平 台搭设钢管架 平 台拆除钢管脚 手 架拱顶、联络管砌筑搭设钢管架 平 台拆除钢管平台拱顶、联络管、锥部耐酸料喷涂拱顶、联络管、锥部耐酸漆涂抹炉底、大墙保护砖砌筑直筒部砌筑拆除拱顶平台炉底砌筑直筒部重质料喷涂拆除钢管脚 手 架