1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rating 0.00 (0 Votes)

КРУПНОГАБАРИТНЫЕ ОХЛАЖДАЕМЫЕ МОДУЛИ ШАХТ ДОМЕННЫХ ПЕЧЕЙ
УДК 669.162.214.22 
ISBN 966-7316-32-7 
Днепропетровск 1999г.

 



Чеченєв В.А. - первый заместитель генерального директора ОАО "Днепродомнаремонт", доктор техн. наук, чл.-корр. АИНУ


Изготовление и сборка металлоконструкций


        Опыт работы доменных печей с применением крупногабаритных охлаждаемых модулей подтвердил целесообразность использования для их кожуха листовой стали (Ст.Зсп) с последующей термообработкой, т.к. эта марка стали менее склонна к науглероживанию и трещинообразованию под воздействием переменного температурного поля и циклической нагрузки. Так как кожух модулей представляет криволинейную равнобедренную трапецию, то важной операцией является обязательная предварительная контрольная сборка кожухов всех модулей водоохлаждаемой зоны шахты. Эта операция позволяет проверить геометрические размеры кожуха и зафиксировать его форму путем установки специальных стяжек.
        Дальнейший монтаж на кожухе модуля труб охлаждения, компенсаторов термического расширения бетона и опалубки для бетонирования выполняется только при горизонтальном расположении кожуха (рис. 1.6.)



        Отверстия в кожухе для вывода труб охлаждения необходимо выполнять сверлением с последующим их зенкованием с обеих сторон. В случае невозможности применения сверления, допускается изготовление отверстий с использованием полуавтоматической газопламенной резки (рис.1.7) с последующим райберованием или зачисткой поверхности шлифовальной машинкой этих отверстий под заданный диаметр и зенкованием под сварной шов, с целью сведения к минимуму концентраторов напряжений в месте приварки труб охлаждения к кожуху.
        Разметка отверстий на кожухе выполняется с использованием шаблона, либо, предпочтительнее, по месту с применением уже изготовленных труб охлаждения.
        Допустимое превышение диаметра отверстий над наружным диаметром труб охлаждения не должно превышать 5 мм.
        Предельные отклонения установочных линейных размеров труб охлаждения должны соответствовать данным рис. 1.8.



        Весьма ответственной операцией при изготовлении модулей является изгиб толстостенных труб в виде скоб. Нами установлено [6 - 8], что в процессе изгиба труб без их предварительного нагрева по технологии [9] на гидравлических трубогибах неизбежно образование разнотолщинности стенок: уменьшается толщина стенки на внешней части гиба и увеличивается на ее внутренней части. По нашим данным [7] превышение толщины стенки в сжатой зоне над ее толщиной в растянутой зоне может быть более чем в два раза. Это сопровождается увеличением напряжений в зонах изгиба труб на 10-15 %, что может стать причиной образования макро-, микро трещин и даже разрушения (рис. 1.9).
        Наличие многочисленных дефектов в поверхностном слое труб в местах гибов может стать причиной преждевременного разрушения трубы охлаждения при ее работе в конструкции крупногабаритного модуля в результате реализации микротрещин за счет напряжений, вызванных температурным градиентом по толщине стенки труб.
        Специально выполненными исследованиями [6, 8] установлено, что изгиб толстостенных труб с предварительным их нагревом (550-680°С) создает условия образования однородной структуры стали с частичной релаксацией внутренних напряжений. Такая структура обеспечивает наилучшее сочетание механических и эксплуатационных свойств труб охлаждения в конструкции модуля. В случае применения холоднодеформируе-мого способа изготовления гнутых труб, необходимо применять их рекри-сталлизационный отжиг в течение 1 часа при температуре 700°С. При этом также стабилизируется полигонизированная структура стали и улучшаются эксплуатационные свойства труб охлаждения.
        Анализ опытных данных свидетельствует, что высокая стойкость труб охлаждения в конструкции крупногабаритных модулей обеспечивается, если предельные отклонения радиуса их гиба не превышают +5 мм, овальность 12 % от наружного диаметра, а уменьшение толщины стенки трубы на внешней стороне гнутого участка - не более 30%.
        После изготовления труб охлаждения и отверстий в кожухе для них, производится монтаж этих элементов по всей поверхности кожуха за исключением крайних рядов в местах стыка соседних панелей на шахте печи (рис. 1.10). Приварка труб к внутренней поверхности кожуха осуществляется с использованием шаблонов, обеспечивающих одинаковую удаленность труб от кожуха.



        На трубы привариваются поперечные ребра (рис. 1.11), а на кожух -компенсаторы термического расширения бетона согласно проекта и опалубка по периметру модуля для укладки бетона (лист 3-5 мм).



        После окончания сборки металлоконструкций с внутренней стороны кожуха, кожух переворачивают на 180° и укладывают на опоры наружной поверхностью вверх (рис. 1.12). Выполняется приварка труб охлаждения к внешней поверхности кожуха и их повязка в конструкции модуля соединительными патрубками, схема которой зависит от применяемой системы охлаждения: пароиспарительная (рис. 1.13) или водяная (рис. 1.14).

 

 



Бетонирование модулей


        При горизонтальном положении крупногабаритного модуля производится укладка термоизоляции на кожух, а также продольных и поперечных термокомпенсационных швов из листового асбеста или каолиновых матов (рис. 1.15). Укладка асбестового картона на поверхность кожуха осуществляется на шамотно-глинистом растворе с добавлением, в отдельных случаях, жидкого стекла (-10 %). Допускается превышение диаметра отверстий в листах асбестового картона над наружным диаметром труб охлаждения не более 10 мм.



        Асбестовый картон наклеивается на обе стороны термокомпенсациооных швов на шамотно-глинистом растворе толщиной слоя согласно проекта.
        Следующей операцией является бетонирование модуля. Жаропрочный бетон [10-14] подают в межтрубное пространство, уплотняют, используя глубинные вибраторы. Рабочая поверхность модулей выравнивается при помощи поверхностного вибратора. После бетонирования крупногабаритный модуль выстаивается не менее 7 суток после чего модуль можно подавать на монтаж.
        Контроль за качеством работ осуществляется на нсех этапах изготовления модулей и подразделяется на: входной и производственный контроля, а также приемо-сдаточные испытания.
        Входной контроль предусматривает проверку соответствия материалов (труб, кожуха и т.д.) проекту.
        Производственный контроль предусматривает визуальный осмотр изготовленных металлоконструкций крупногабаритных модулей, а также контроль размеров элементов конструкций согласно операционным картам освоенного технологического процесса. Например, эллипеность труб в местах изгиба проверяется путем пропускания через трубу шара диаметром 0,85 внутреннего диаметра трубы. Соблюдение габаритных размеров труб оценивается по шаблону.
        Изогнутые в виде скоб толстостенные трубы подвергаются выборочному контролю с применением макро- и микроструктурного анализа и у-графии в следующей последовательности: 2 трубы из первого десятка труб, а затем по 1 - из каждой партии труб в 200 шт.
        Все 100% труб подвергаются ультразвуковому контролю.
        Приемо-сдаточные испытания выполняются перед бетонированием путем наполнения системы труб модуля водой под давлением 1,5 от рабочего (но не ниже 0,9 МПа) в течение 10 мин (tводы=+5...+40°С). Затем давление воды снижается до рабочего, все трубы подвергаются внешнему механическому воздействию (простукиванию) массой 0,5 кг, после чего осматриваются. В ходе испытаний не допускается снижение давления воды в системе и "запотевание" труб.
        Качество укладки асбестового картона или каолиновых матов на кожух и термокомпенсационные швы модуля проверяется визуально.


Особенности монтажа крупногабаритных охлаждаемых модулей на доменной печи


        При сооружении новой доменной печи ее шахта монтируется из ранее изготовленных крупногабаритных модулей. При этом подъем и установка модулей осуществляется имеющимися грузоподъемными средствами (рис. 1.16).



        В случае капитального ремонта печи, предусматривающего применение крупногабаритных модулей в шахте, их монтаж производится путем поэтапного удаления частей кожуха шахты и установки на их место изготовленных модулей. При этом крупногабаритный модуль вводится в печь через опорное кольцо колошника (рис. 1.17) с использованием существующей на печи монтажной тележки. Ее грузоподъемностью и диаметром опорного кольца определяются предельные размеры и масса крупногабаритных модулей, а следовательно, их количество для конкретной печи. На практике масса модуля не превышает 45 тонн.



        Для предохранения бетонного покрытия модулей при их подъеме и монтаже от возможных ударов целесообразна установка на модулях страховочных устройств из швеллеров (рис. 1.18), которые демонтируются после монтажа.



        После последовательной установки модулей по периметру шахты выполняется сварка их стыков, монтаж дополнительных труб охлаждения в месте стыков модулей (рис. 1.19), укладка термоизоляции (асбест) на кожухе, а затем приступают к бетонированию стыков модулей.
        При бетонировании вертикальных стыков (в случае применения СИО) используется наращиваемая опалубка, расположенная в зоне стыка параллельно кожуху модуля (рис. 1.20). Межтрубное пространство в зоне стыка заполняется бетоном с применением глубинных вибраторов.



        При бетонировании горизонтальных стыков целесообразно использовать опалубку, располагаемую наклонно по отношению к образующим кожуха (рис. 1.21).
        Сушка бетона в зонах стыков модулей осуществляется естественным способом при атмосферных условиях, а перед задувкой печи целесообразно обеспечивать режим сушки с подъемом температуры не более 50°С в час.
        Таким образом, приведенные данные об опыте проектирования, технологии изготовления и монтажа крупногабаритных модулей на доменных печах могут быть рекомендованы для использования при строительстве новых доменных печей или их ремонте и реконструкции с заменой шахт.