摘要  本文主要从莱钢3200m³高炉大修放残铁的制约因素、绳锯残铁前的准备以及绳锯残铁的过程措施三个方面讲述高炉大修不放残铁而采用金刚石串珠绳锯残铁的应用实践。

关键词  高炉大修  制约因素  金刚石串珠  绳锯

一、高炉简介

莱钢3200m³高炉2010年3月16开炉投产，截至2022年1月已连续运行11年10个月，单位容积产铁10500t/m³以上。由于后期高炉强化冶炼，产量提升，炉缸侵蚀加重，高炉炉役后期征兆明显，于2022年1月2日停炉大修。

莱钢3200m³高炉炉底结构为碳砖+镶嵌陶瓷杯复合结构：炉底四层大炭块满铺碳砖加两层陶瓷垫。第一层为高导热石墨碳砖0.4m；第二、三、四层为超微孔碳砖（3*0.6m），陶瓷垫为（0.4m*2）；总厚度为3m；炉缸碳砖：47层UCAR小块炭砖+3层国产大炭块，铁口通道全为炭砖砌筑，铁口区砖衬厚度1.6m。非铁口区的炭砖厚度为：第一层陶瓷垫对应侧壁炭砖厚度为1.6m，第二层陶瓷垫对应侧壁碳砖厚度为1.372m。高炉设计有4个铁口，铁口之间的夹角。78°度和102°，铁口区冷却壁为7块铜冷却壁（分布在每个铁口四层上下两块，三层三块），炉缸第二段冷却壁为铜冷却壁（长：2.01m），其余炉缸冷却壁为光面铸铁冷却壁。如图1所示

图1  炉缸、炉底剖面图

二、传统放残铁的制约因素

1、安全环保因素

传统放残铁需要炉前工将炉皮、碳砖以及冷却壁割开，劳动强度较大，安全风险大，并且现场的烟尘排放量大，当前环保检查形势严峻、安全提级管理风险加大，因此传统放残铁的方法在目前的政策环境中不再适用。

2、残铁量因素

高炉停炉时降料线至风口中心线，计算停炉料中金属铁出净。因此炉缸内残铁即为死铁层铁量。理论死铁层容积为416m³，考虑到炉缸内焦炭以及炉役后期死铁层容积扩大影响，初步估算残铁总吨位约1800吨。

3、放残铁空间因素

根据炉缸检测系统侵蚀模型和炉皮测温结果残铁口选在2#铁口与3#铁口之间2层冷却壁的区域，但是炉基部位空间狭窄，有液压站油管、除尘管道以及线缆桥架等各种管线，并且残铁沟与铁水罐之间有承重墙阻挡，施工难度大。

4、铁水罐因素

根据残铁量计算需要铁水罐约15个，由于铁口下方铁道长度受限只能容下10个罐位，存在残铁放不净的安全风险，并且增加炉缸清理的工程量影响大修的工期进度。

三、绳锯残铁的准备

1、打水凉炉

由于炉缸内残铁采取绳锯的形式清理，所以打水凉炉是停炉以后的第一个重要工作。1月2日停炉以后进行高炉凉炉打水，为缩短凉炉时间采取炉顶打水枪和风口平台临时打水枪同时打水的方法。凉炉时注意事项：打水要保证达到均匀雾化效果，顶温控制250℃以内，顶压小于20kPa。凉炉初期严格控制打水量，以炉顶放散蒸汽量判断、控制打水，严格遵循“少打、勤打”、打水量由小到大的原则，对炉料进行冷却，密切观察蒸汽及外喷火情况，严禁出现风口大喷火；1月4日9:00开始逐个打开1#、2#、3#、4#铁口，并在铁口通道内安装电偶，实时监测铁口通道温度，4日21:30铁口通道逐渐出水，通道内温度为102℃左右，停止打水，炉顶打水和风口平台临时打水共计打水量约3600m³。

2、清理炉缸

绳锯残铁之前需要将炉内冷却壁以及炉缸内部的耐材、炉料清理干净。因此打水凉炉完成以后陆续在1#铁口处和高炉正西侧二层冷却壁处开2个炉门，用于清理炉缸以及后期炉缸砌筑工作。1月6日-27逐步割除8-18层冷却壁联管并推入炉内，并通过1#铁口处炉门将冷却壁清理出来。1月27日-2月8日清理炉缸内耐材料、环碳砖以及焦炭。2月9日-2月16日继续将3-8层冷却壁推入炉内，17日将炉缸内残铁周围的耐材、以及炉底第四层碳砖以上的环碳清理干净。

四、绳锯过程

1、支顶作业

2月18日在炉缸清理工作完成以后，从扒渣口把残铁底部的碳砖清除，在炉缸残铁周向安装3台500T液压顶将残铁整体从炉底顶起高约20cm（此前计算残铁量1800t左右，由于在清理炉缸时将部分残渣铁块随炉缸环碳砖清理，此时预计炉缸内净残铁在1300-1500t）。（如图3）

图2   残铁支顶示意图

2、安装绳锯设备

支顶作业完成后，进行切割绳锯设施的安装，具体安装步骤如下：（1）定位放线确定轨迹；（2）在绳锯运行轨迹内侧将立柱均匀分布；（3）在立柱安装位置底部确保立柱根部可靠（4）焊接水平连接件；（5）安装绳锯运行导向滑轮组；（6）动力设备及轨道安装；（7）安装绳锯（如图3）

图3  绳锯残铁施工示意图

图4  残铁切割轨迹示意图

2、残铁切割清理过程

2月19日在风口平台东边安装6台绳锯机，将残铁从西向东分成7块，2月23-28日逐步在风口平台南边安装绳锯机对残铁进行南北切割（如图4）。2月25-3月1日逐步将切割成块的残铁从西炉门倒出炉缸，使用炉顶80T行车吊到托运车运至存放场地，残铁块统计如表1。由于残铁切割前清理炉缸时大约有500-600t渣铁块被清理出来，所以炉缸內实际残铁总量与之前估算的残铁量基本一致。

表1  残铁块重量统计

五、小结

绳锯残铁与传统放残铁方式相比具有以下优点：

1、施工现场安全环保。相比传统烧残铁口时现场存在高安全风险和扬尘相比，绳锯残铁不需要开残铁口，省去切割炉皮和冷却壁的作业，现场安全风险较低，并且避免了扬尘，保护了现场环境。

2、作业过程安全环保。绳锯残铁是固态残铁切割，传统放残铁是液态高温熔融金属放入铁水罐，整个作业过程局限于风口平台和炉缸内部，不需要搭建残铁沟和准备残铁罐，消除了残铁流淌过程的环保问题，以及熔融金属作业过程中的安全风险。

3、残铁清理彻底。由于残铁切割之前需要把炉缸内的环碳及其他耐材清理干净，最后的作业过程仅仅是对残铁块进行切割，杜绝了残铁放不干净，再采取爆破方式清理炉缸的问题，消除了爆破对于炉体设备造成的损伤。

虽然绳锯残铁相比传统方式具有安全环保方面的绝对优势，相信在目前国家的安全环保政策下，这种新的技术会越来越广泛应用到众多高炉大修中。但是从这次实践来看绳锯残铁相比传统方式施工时间较长，前后实践大约15天，对于工期较短的高炉大修来说不具备时间上的优势。