大型高炉大修技术发展应用与展望

大型高炉大修技术发展应用与展望

摘要：本文分析了国内外大型高炉大修技术的现状，阐述了模块化、绿色建造、智能建造是我国大型高炉大修技术的发展方向。

关键词：大型高炉技术发展趋势与展望

引言：我国目前在役生产的炉容4000m3以上的高炉达到25座，国内炉容4000m3以上

的高炉建设的高峰期为2003年至2012年，期间建设了14座4000m3以上的大型高炉，第二

个建设高峰期为2015年后，陆续建成了宝钢湛江、山钢日照、首钢京唐等大型高炉。可以说，高炉向大型化发展的趋势越来越明显，国家也先后制定了一系列政策逐渐淘汰了能耗高、污染大的小高炉。

国内外大型高炉大修技术现状

在国际上，日本较早进行了4000m3以上大型高炉建设，到了20世纪末，日本大部分4000m3以上高炉面临着一代炉龄到期需大修改造的状况。从1998年开始，日本开始新一轮

的大型高炉大修扩容改造。为缩短大修时间，日本新日铁在千叶6号高炉大修中研发了旧炉

体大块拆卸和新炉壳提前预组装配的大块安装方法，开启了大型高炉模块化快速大修技术的

帷幕。其结果，大修仅用了62天比传统的大修缩短近一半的时间，该项技术的应用大大缩

短了传统大修的施工工期。此后，日本在其他大型高炉大修中，多次采用快速大修技术，并

成功得到实施【1】。

宝钢高炉是我国首批建设的4000m3以上大型高炉的钢铁厂，于上世纪80-90年代开始

建设，炉容均为4000m3以上大型高炉，设计一代炉龄10-15年。进入21世纪，达到了需要

高炉大修改造的年限。期间，宝钢于1996年对一号高炉进行大修，工期12个月。国内其他

钢厂4000m3以上高炉由于比宝钢建设较晚，因此大修周期也相对晚，而国内4000m3以下

高炉多采取常规大修方式，工期120-180天不等。

可以说在大型高炉快速大修施工技术方面，从一开始，在快速大修技术方面，我们是空

白的，与国际先进水平的差距是显而易见的。

2.大型高炉快速大修必要性

2.1 传统高炉大修局限性

传统的高炉大修多先放残铁，将旧炉体分解为10t大小不等的模块进行拆卸，分块在线

安装炉壳和冷却壁，需要投入大量的劳动力和时间，同时残铁处理和炉壳切割中产生大量烟气，污染环境。一般大型高炉按照传统施工方法至少需要150天。

2.2 传统高炉大修通常面临的技术难题：

2.2.1炉缸残留物清理

高炉停炉后，炉缸冷却后炉内剩余残铁与残渣，以4350 m3高炉为例，炉内残铁剩余量

约1500-2000t左右。通常采用爆破的方式分割成几十吨的小块运出，爆破、清理炉缸通常需

要30天。即使大型高炉采取放残铁的措施也常常面临残铁放不出，存在安全风险，成本高

等因素。

2.2.2 旧炉体拆除

将旧炉体分割成小件拆除，但由于数量较多以及场地狭小等因素，旧炉体拆除需要30天完成。传统的旧炉体分块拆除一般是利用吹氧切割，将炉壳及冷却壁分割成小块，重量约20-30吨以利于运输。该项作业劳动时间长、作业强度大、且产生大量的烟气污染环境。

2.2.3 新炉体安装

由于吊车及炉体框架的限制，需要将1000吨左右炉壳及1800吨左右冷却壁吊入炉内进行安装，且炉壳通常分为2-3块在线安装及焊接，由于数量较多，整个需要大约60天。整个作业效率低下，且安装作业环境比较差，工程质量难以保证。

由于传统方法需要消耗大量的资源及时间、污染环境，大型高炉停产对于钢铁的铁水需求带来巨大的影响，直接影响钢铁厂的经济效益，因此采用一种先进的快速施工技术也势在必行。

3.宝钢大型高炉快速大修研发过程

2002年，宝钢四号高炉启动建设，高炉炉壳采取分块安装的技术方案，成为高炉快速大修技术的雏形。宝钢二号高炉是国内首座实施模块化快速大修的4000m3以上大型高炉，通过自主集成于2006年形成了自由的高炉快速大修技术，并首先应用于2006年的2号高炉大修，大修总工期98天，开创国内大型高炉模块化快速大修先河。在二号高炉成功实现快速大修的基础上，针对1号高炉大修的特点，通过进一步优化施工工艺，克服系统性改造多、自主集成国产项目多、工程实物量大、工期短等特点，并首次实现了炉顶整体拆装工艺，实现了工期78天。

宝钢一二号高炉大修的成功，使我国掌握了大型高炉快速大修的成套核心技术，该项技术整体达到了国际先进水平。大型高炉快速大修的核心技术主要有以下几项技术：（1）同步液压提升技术

由穿芯式提升液压油缸、液压控制阀站、计算机同步控制系统组成的同步提升系统实现大型物体的提升和下降。

（2）大吨位物体滑移技术。由滑靴、滑槽、钢架、推移油缸、液压控制装置、计算机同步控制系统等组成的大吨位滑移系统对大型物体实施滑移。主要是针对新旧炉体进行大吨位滑移。

（3）大面积混凝土钻孔、切割、充填及加固技术。为实现高炉停炉后快速拆除炉体下段，在停炉前对高炉基础进行了钻孔、切割、充填及加固，使停炉前高炉基础实现了一种无缝分离。

（4）在线监控技术。该系统通过应力监测法、激光投点监测法、光电液位测量法、振动加速度法及数据远程传输、计算机分析处理系统的综合开发应用，实现炉体拆装过程的在线实时监控，确保工程的安全。【2】

2013年，宝钢最长寿、一代炉龄19年的三号高炉开始面临大修，在总结一、二号高炉大修的基础上，宝钢首次确定不放残铁，以解决放残铁所产生的安全风险、环境污染及不可控因素。由于不放残铁，整个旧炉缸重量达到6480t，比前两次的最大运输重量重了约2000多吨。通过施工工艺的优化、滑移地基的处理加固，实际工期76天。同时为解决大吨位残铁处理的难题，上海宝冶研发了一种安全快速环保的残铁处理技术，改变了过去残铁只能依靠爆破或吹氧切割的方式，通过绳锯切割残铁的方式可以快速安全进行解体，同时又避免了环境污染。其后2014年宝钢四号高炉炉缸大修仅用72天完成，也是目前国内大型高炉快速大修最短工期。