冶金工程炼钢轧钢监理知识

第一章、相关法律法规、标准规范及行业管理办法第一节、冶金工程相关标准及管理办法一、相关的国家标准见表1-1。

二、相关的行业标准（一）现行标准见表1-2。

（二）修编中的标准见表1-3。

三、行业管理办法为规范冶金建设行业监理企业的行为，2005年7月由冶金建设协会监理委员会组织发起，33个参加单位在北京签署了中国冶金建设行业监理企业自律公约。

该公约共6章27条，对签署本条约的企业具有自我约束作用(见附录一)。

第二章、钢铁冶炼及连铸工程监理要点第一节、炼铁工程的监理要点一、炼铁工艺及主要设备简介（一）炼铁工艺炼铁的传统工艺是采用高炉将铁矿石熔炼成生铁。

铁矿石是氧化铁与杂质（俗称脉石）的混合物或化合物。

在高炉冶炼过程中，铁矿石被煅烧到熔融状态，通过还原作用，除去氧化铁中的氧元素，并通过铁元素吸收碳元素的渗碳作用生成液态生铁，同时，脉石与铁分离生成熔渣。

在传统的钢铁联合企业中，高炉炼铁是标志性项目，它的生产能力决定了企业的产能。

高炉炼铁系统一般由原料系统、冶炼系统、渣铁处理系统、除尘和煤气清洗系统、能源介质及公用系统、辅助材料制备和装运贮存系统及铸铁机等组成。

冶炼系统中的高炉和热风炉是炼铁厂的核心。

高炉炼铁生产工艺流程见下图。

自20世纪70年代末，我国第一座4063m3高炉在宝钢兴建以来，国内高炉炼铁生产技术得到了迅猛发展。

高炉炼铁已逐渐向炉容大型化发展，容积在l000m3以下的高炉逐渐被淘汰，取而代之的是产能高又相对节能、环保的大中型高炉。

容积达4000m3以上的特大型高炉，铁水年生产能力可达350万t以上。

一些新技术和先进设备逐步得到广泛推广和应用。

如高风温鼓风，富氧鼓风，脱湿鼓风，无料钟炉顶，高压炉顶，喷吹煤粉，高炉炉顶余压发电，炉顶均压放散煤气回收、热风炉烟道废气预热利用（能源回收），出铁场平台平坦化，出铁场设备机械化，对炉渣、煤气灰、除尘灰的治理和综合回收利用，污水治理和水循环利用（实现无污水外排、工业水循环率达到95％以上），DCS应用（自动控制水平提高）等。

这些新工艺、新技术需要新材料、先进设备的支撑方能实现。

如高风量、高压炉顶要求鼓风能力大，炉顶和高压系统要求整体密封性能高；高强度冶炼要求热风炉和高炉的材质抗热脆性能好等。

由于传统炼铁工艺受到可炼焦煤资源、过高的投资和环境保护要求限制，近年来以煤代焦直接还原炼铁法和熔融还原炼铁法得到快速发展，成为钢铁工业的前沿技术。

直接还原炼铁是指铁矿在固态下直接还原成海绵铁（DRI），含碳<2％，脉石杂质掺杂其中，但有害杂质少。

这种工艺不用焦炭，原料可用冷压球团，不用烧结矿。

目前主要使用气基竖炉法。

熔融还原炼铁是指用熔融还原法从铁矿石中还原出液态金属铁。

日前已有COREX熔融还原工艺用于工业化生产。

这是一种不用焦炭的煤基炼铁法。

我国最大的一座熔融还原炼铁COREX炉正在上海建设。

（二）炼铁主要设备1．主要机械设备高炉炼铁主要由如下系统和工艺设备构成：（1）原燃料贮运系统主要设备：矿槽、焦槽、辅助原燃料槽、槽下设备（闸门、电动给料机、振动筛、称量漏斗、溜槽）、矿焦输送皮带机、铁片检除装置、焦炭及矿石取样装置。

（2）上料系统主要设备：上料皮带机及检修起重机设备。

（3）炉顶系统主要设备：无料钟炉顶装料设备（旋转料罐或布料器、称量料罐、下阀箱、齿轮箱及溜槽）、炉顶煤气排放设备、炉顶均压设备、布料齿轮箱水冷设备、探料尺、炉顶框架、炉顶液压设备、集中润滑设备、炉顶检修设施。

（4）炉体系统主要设备：炉体框架、炉壳、冷却设备、冷却水系统、耐火材料、炉体检测以及相关辅助设备。

（5）热风炉系统主要设备：热风炉炉壳、耐火材料、燃烧系统设备、换炉系统设备、送风系统设备、余热回收设备以及检修起重机设备。

（6）风口平台出铁场系统主要设备：风口大套、中套、小套，直吹管，泥炮，开口机，移盖机，炉前液压站、出铁场主跨桥式起重机、摆动溜嘴，主沟，铁沟，渣沟，混铁车、出铁场除尘。

（7）煤粉制喷系统主要设备：煤制粉喷吹框架、煤粉罐、中间罐、喷吹罐、磨煤机、检修设备及辅助设备。

（8）渣处理系统分为炉渣冲制系统和下渣系统。

炉渣冲制系统主要设备：水渣冲制箱、水渣分配器、水渣缓冲槽、转鼓过滤器、皮带输送机、水渣槽及框架、水渣皮带机及水系统设备。

干渣系统主要为干渣坑。

（9）炉顶煤气除尘及清洗系统主要没备：除尘器、煤气清洗装置、炉顶煤气调压阀站。

（10）碾泥系统主要设备：碾泥机及生产和检修用起重机。

（11）铸铁机设备。

2．主要电气、仪表设备炼铁主要电气、仪表设备包括10kV高压配电装置、有载调压油浸式电力变压器、无功补偿成套装置、综合微机保护装置、低压负荷中心、马达控制中心、机旁操作箱、照明配电箱、智能化仪表设备、基础自动化设备、过程控制计算机。

二、炼铁工程项目特点（一）土建工程特点1．大体积混凝土基础施工控温防裂是重点高炉本体基础和热风炉本体基础都是大体积块体混凝土基础。

某特大型高炉基础底面积为45m×30m=1350m2，基础埋深-4.5m，基础顶面+3.99m，总高度达8.49m，混凝土总量6500m3；热风炉本体基础底面形状为长方形，基础底面积25m×56.8m=1420m2，体形为棱台状，基础埋深-3.9m，总高为6.0m，混凝土总量5240m3。

这类基础属于上部荷载特别大，且又处于高温、振动环境下的大体积混凝土工程，必须按大体积混凝土施工的技术要求来组织施工，严格控制因水泥水化热引起的温度应力变化造成混凝土有害裂缝的发生。

2．桩基工程施工难度大、质量要求高炼铁区域根据使用部位、荷载特征的不同，桩基一般采用钢管桩、PHC桩、PC桩和RC桩。

尤其是高炉、热风炉和矿槽等荷载大、沉降控制要求严格的重要部位，设计多采用超深、超送的钢管桩。

桩的布置相当密集，施工难度大，质量要求高。

3．地下工程复杂，深基施工多炼铁区施工区域相对狭小，构筑物布置非常紧凑，深基坑又较多，深基坑围护的问题相当突出，深基础施工的危险性必须引起足够重视，必须对施工顺序作合理安排，对危险源作严格控制。

应要求施工单位编制专项施工方案，并进行认真审查，必要时要请专家作科学论证。

4．预埋螺栓施工要求高高炉本体基础四角各有1个炉缸支座，热风炉基础顶面设有4个安装热风炉的圆形台座，上面均设有多个大型号预埋螺栓，在其他设备基础中也有很多预埋螺栓。

这些螺栓的埋设需要采取有效措施确保其牢固、稳定，中心位置和标高准确，以满足设备安装的要求。

（二）设备安装和耐火材料工程特点炼铁生产系统由一系列具有各种必要功能的工艺设备组成。

其设备安装和耐火材料工程具有如下特点：1．设备类别多，非标准设备量大在大型高炉炼铁工程中，设备类别多，除冶炼工艺设备外，主要有散装物料连续输送设备、起重机设备、液压设备、压力容器设备、冷却设备、空气分离设备、风机设备、压缩机设备、泵、阀门、烟气除坐设备、水处理设备、余压发电设备、余热回收设备等，机械设备重量在7万t以上，其中非标准工艺设备达到70％左右。

2．耐火材料品种多、用量大高炉炼铁属典型的火法冶炼，许多工艺设备都在高温环境下运行，要具备耐热保温性能。

大型高炉系统的高炉本体、热风炉本体、热风管道、煤气管道、铁沟、渣沟等，共需砌筑、喷涂、浇筑定型或不定型耐火材料上十种、达几万吨，而旦使用大量砖型复杂的组合砖。

3．炉体高，安装施工难度大铁矿石在高炉中需要一个还原和冶炼周期，因此要求高炉炉体有必要的高度。

一座4000m3特大型高炉本体和和炉顶设备的总高度达到110m左右。

炉体如此高，炉体框架、炉体本身、煤气上升下降管以及炉顶设备等安装都是高空作业，设备与耐火材料施工要实行立体交叉平行流水作业，大大提高了施工组织难度和安全防护要求。

4．占地面积大，施工生产线长尽管炼铁厂在设计上经过优化总平面均采取紧凑型布置，但根据高炉生产工艺要求，一座4000m3的特大型高炉占地面积仍达到15hm2左右，物料的水平和垂直运输工作量非常大。

比如，采用皮带机向高炉炉顶连续供料的方式，从配料槽到高炉炉顶，生产线长达800m左右。

（三）钢结构工程特点1．构件形式各异，体型大，安装难度高炼铁工程的钢结构主要包括高炉及热风炉炉壳、高炉炉体框架及各层平台、出铁场厂房、热风炉燃烧台架、焦槽、矿槽和煤粉喷吹的框架及平台，以及各种通廊桁架等，其构件形式各异，形状不规则，体型较大。

除出铁场厂房钢结构类同于一般厂房钢结构外，其他多为工艺钢结构，依据冶金行业标准和设计院的A检大纲来进行制作和安装。

尤其是高炉炉体框架箱形截面给安装连接带来了较大难度，空间尺寸不易保证，多通过预拼装来达到控制安装精度的目的。

大中型高炉的炉体框架在安装过程中还被作为其他设备的承重支撑结构，所以对监理工作的过程控制也要求比较高。

2．炉壳厚板焊接是技术关键高炉及热风炉炉壳，就其性质而言属设备，但就其施工工艺来看，一般归类为钢结构安装。

大型高炉本体可分为炉底板、炉缸、风口、炉腹、炉腰、炉身、炉顶封板和炉顶法兰等部分，共由13带炉壳组成。

大部分炉壳都采用50mm以上厚板，炉壳厚度最大达到90mm。

炉壳先在工厂预制成型，经预拼装后运到现场，在现场二次组装焊接而成。

现场厚板焊接，无论是立缝还是横缝焊接都有一系列专业技术问题要解决，经常采用许多新技术、新材料，要预先制定周密的施工作业方案，注重焊接工艺评定，施工中严格遵守工艺纪律。

（四）管道工程特点根据高炉不同部位的工作条件及出铁场、炉体周同的各用户之需要，炼铁工程设置有各种给水排水管道、送风管道和能源介质管道等。

1．各种工业给水管道的特点工业给水管道包括工业净化水、软水和纯水（脱盐水）。

高炉给水排水系统要求比较严格，供水系统必须安全可靠。

大中型高炉设有两条供水主要管道及两套供水管网。

供水管道直径应按供水量计算而定，其正常条件下供水管道内水流速为0.7~1.0m/s。

供水管道上除安装一般阀门外，还要安装逆止阀门，防止冷却设备烧坏时，煤气进入冷却管道系统内。

高炉排水一般由冷却设备出水头引至集水槽，而后经排水管道送至集水池。

由于出水头有水力冲击作用而产生大量气泡，所以要求排水管道直径应是给水管道直径的1.5~2.0倍。

排水管道标高应高于冷却设备，以保证冷却设备内充满水。

串联冷却设备时要由下往上，保证断水时冷却设备内留有一定水量。

所有管道、阀门布置安装必须方便操作。

高炉给水排水的工艺流程应是：水源→水泵→供水主管→滤水器→各层给水围管→配水器→冷却设备及喷水管→环形排水槽、排水箱→排水管→集水池。

2．高炉进风管道的特点高炉送风管道由热风总管、热风围管、与各风口相连的送风支管（包括直吹管）及风口（包括风口中套、风口大套）等组成。

热风总管与热风围管的直径相同，管径相当大，并且与高炉容积相关，如：1513m3高炉，其热风总管与热风围管内径为1522mm；4063m3高炉，其热风总管与热风围管内径则为2100mm。