陶瓷杯由陶瓷垫和陶瓷杯壁两部分组成,大中型高炉一般杯底垫及杯壁为多种形状的大型预制块结构,陶瓷杯壁外侧一般为环砌炭砖,当炉缸采用这种混合结构时,应先砌筑陶瓷杯壁后砌筑环状炭砖,该施工方法可有效地防止铁水渗透和砖漂浮现象。
虽然高炉向大型化发展,炉底用材质和构造形式有所不同,但仍采用综合炉底较多,在炉底、炉缸内衬砌筑复合式炉衬,即“陶瓷杯”。
陶瓷杯的主要特点是用低导热的陶瓷材料,将1150℃等温线(即铁水凝固线)阻滞在陶瓷层中,使炭砖避开800℃～1100℃的脆性断裂区,由于陶瓷杯的存在使铁水不直接与炭砖接触,从结构设计上缓解了铁水及碱金属对炭砖的渗透、冲刷破坏,同时所用的刚玉质材料是低导热的陶瓷材料,具有较高的抗渗透性和抗冲刷性。本文以宣化钢铁公司1800m3高炉为例,介绍陶瓷杯砌筑施工技术。
砌筑特点
陶瓷垫砖为防止砖漂浮,采取大型一层800mm高且有自锁结构的灰刚玉预制块,由两块半月中心砖形砌成圆锥台,逐环由中心向外侧砌筑,为保证砖缝及合门砖能正好砌筑上,应逐环控制砌筑半径。每环砌最后几块时进行干排验缝。
陶瓷杯壁大型预制块形状特异,左右带翅膀,上下层采取插入咬合,砌筑时要保证砖块垂直度和水平度,否则将造成砌筑困难,插缝砖插不下去,侧面需大面积磨砖,费工费力,并直接影响工程质量。陶瓷杯壁砌块合门时,因杯壁大型砌块硬度高难以加工,加工质量也无法保证,因此,施工时在每层砌最后几块砖时进行干摆,通过调整砖缝的办法或稍微调整砌筑半径进行合门。
陶瓷杯垫及杯壁为大型预制块,形状各异,且上表面较小,不宜使用真空吸盘和夹具吊装。采取在砌块上表面预留1～2个吊装孔,用专用起吊栓吊装砌筑,既安全可靠又方便施工。一层砖砌好后,将孔吹扫干净,用同材质浇注料将吊孔填实。
施工工艺
1炉缸底部陶瓷垫砌筑
砌筑炉底陶瓷垫砖要按预砌图进行,砌筑前,要求下层的满铺微孔炭砖层的水平标高控制在±1mm范围内,且炭砖层顶面平整度控制在≤1mm/3m。并且在炭砖面上用铅油标出0°～180°和90°～270°相互垂直的轴线经炉子中心线。
陶瓷垫砖高度为800mm,最大单块质量达991kg,最小单块质量达337kg,总共244块。砖上下左右均带台阶,每环合门后均自锁成一体,防止铁水渗透后砖块漂浮。砌筑时,两片半月形中心砖的中心线必须对正在炉子中心0°～180°、90°～270°相互垂直的轴线的交点上。
砌筑时在炭砖上表面涂抹刚玉质RL85M泥浆，半月形砖底面及侧面涂抹泥浆，然后砌筑就位，两块中心砖就位后拉线找正。由于预制块为不烧制品，泥浆失水较快，形成“花脸”较多，泥浆饱满度不易达到要求。施工时涂抹泥浆前先用毛刷沾水润湿砖面，涂抹泥浆采用刮板，砖面上的泥浆要求涂抹均匀，并迅速就位。
各坏砖环砌时要按预砌图编号逐环逬行，先预摆后砌筑，而且在剩下4~5块砖时再次预摆，确定好砖缝后砌筑，防止合门砖砖缝太大或砖砌不边去造成整环返工。由于每环砖均带上下左右台阶方式的自琐结构，施工时每环从起点砖只能往一个方向从外面台阶一块压一块的方式进行，只有合门砖是从外往该环内塞插边去。不允许从起点往两方向同时进行，因另一方向每块砖只能侧插进去，台阶部位泥浆易挤出，造成台阶接触面泥浆不满。施工过程中，陶瓷杯砖缝设计为3mm。为有效控制砖缝大小，采用3mm厚20mm宽100mm长的钢片插入砖缝合门后拨出，再将缝用泥浆勾实。为了保证砖缝泥浆饱满，除了涂抹泥浆时要均匀，厚度尽可能一致外，采用千斤顶挤压法砌筑，每块砖就位后用两个千斤顶分别从侧面及环外侧加木方顶紧预制块，千斤顶逐渐加力至砖缝挤出泥浆，砖缝大小合格为止。
每坏砖合门处是泥浆饱满度薄弱坏节，且无法检查，故合门砖位置要相互错开，且远离铁口区域。
施工过程中，为保证每环砌筑半径，在中心砖的中心点处用小铁钉插在中心点上，砌筑每块砖时均要拉尺检查半径大小，半径误差控制在+5mm以内，防止半径过大时每坏砖的砖与砖间缝加大。陶瓷垫砖全部砌筑完后，用压缩空气将吊装孔吹扫干净，用刚玉浇注料将吊孔填捣密实。
2炉缸陶瓷杯壁砖砌筑
炉缸陶瓷杯壁砖共有480块,单重最大1067kg。砌筑陶瓷杯壁砖时,由于每块砖均是两面涂抹刚玉泥浆后由上往下插砌,因此砖的水平缝和垂直度应是施工中的重点。水平缝易被挤下的泥浆填塞,砖缝容易超大,涂泥浆时要涂抹薄些。当砖吊装就位、卸去起吊栓后,要用大锤垫木方敲击震动,挤出泥浆,使水平缝合格。垂直度包括砖的正面和侧面,要保证砖就位后不前后倾斜,不左右歪倒。使用铁水平检查其垂直度。尤其侧面垂直度必须保证,以保证每环的每块砖均能插入进去,避免磨砖。施工过程中侧面采用千斤顶顶紧找正,效果较好。
3风口组合砖砌筑
该高炉风口带共有26套风口组合砖,见图3。由风口下盖砖、风口下环砖、风口上环砖、风口过渡砖组成,风口下环砖每块1602kg。风口带砖的砌筑全部使用起吊栓和铁扁担起吊砖块。
砌筑前,先找平陶瓷杯壁砖顶部标高和平整度,再按图预摆风口下盖砖。砌筑时砖块两面打灰浆,风口下盖砖留有两道约60mm缝隙宽的调整缝,用于调节盖砖的半径尺寸和合门缝隙,在该两层砖砌完后,用刚玉浇注料填充捣实。
砌筑风口上下环砖时,砖一定要放在设计的理论位置上,砖面中心对准各风口中心线,就位后必须检查砖的水平度,垂直度及砖与风口套的预留间隙,且检查砖的放射线,不合适的部位均需调整,合格为止。因为各个风口的开口角度存在一些偏差,在设计26套风口组合砖时,每套风口组合砖理论上留有65mm的调整间隙,以调整风口的角度间距。下环砖砌完,调整合适后,调整缝用木楔封堵,用刚玉浇注料充填振捣密实。风口组合砖上环砖砌筑方法与上相同。下环砖与冷却壁间的炭素料捣实要求同前。风口套下半环与砖间填充缓冲泥浆,上半环砖与中套间浇注自流浇注料,砖与冷却壁间炭素料捣实。
结 论
高炉陶瓷杯大型预制块施工较小块砖砌筑减轻了工人劳动强度,全部采用电动葫芦、铁扁担、起吊栓等工具装配式施工,是今后施工的发展方向。
但由于预制块体积大,质量重,形状特异,材料的运输和倒运比较困难,尤其铁口、风口尺寸不够大,材料进炉是施工中的难题,在宣钢1800m3高炉,我们在出铁场平台上搭设一座39m高的上料架,将砖运到高炉▽40m平台上,从炉顶检修门利用卷扬机系入炉内,解决了材料进炉问题。
由于大型预制块体积大,且砖形特异,带自锁结构,所以施工中一定要严格控制砖缝、半径、垂直度及泥浆饱满度,避免造成大量返工和加工、磨砖。
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