卧式转炉内衬耐火材料的砌筑工艺及方案

工程概况

垣曲冶炼厂处理500kt/a多金属矿综合捕集回收技术改造项目，其熔炼厂房共安装3台铜冶炼转炉，规格为Φ3600mm×11360mm，其中砌筑材料重150t。 该转炉属于卧式圆筒形炉体结构，内衬砌体的厚度总计为510mm，最内层为一层470mm厚的镁铬砖衬层即工作层，工作 层与炉壳之间为一层40mm厚捣打密实的镁砂填料层。 其内衬砌 筑分为两头端墙砌筑、炉身圆周砌筑、炉口砌筑和孔口砌筑等分项工程。

施工方案选择

综合卧式炉体施工常见的拱胎法、拱架法等的优缺点：

(1)拱胎法虽然能较好地控制工作面的圆弧度，但是不能完全做到填料层的密实，最终会在生产过程中出现填料层松动而导致工作层松动。

(2)拱架法只适用于环砌而不适用于交错砌筑。

故本次转炉砌筑采用的是炉内十字形支撑配合炉体转动的顶杠支撑方法。卧式炉型的内衬设计一般为错缝砌筑，而且衬层为两层或两层以上，采用顶杠支撑法进行施工不仅简单易操作而且占用的空间较小，操作方便且能有效控制填料层的密实度和工作层面的圆弧度，确保施工质量。

顶杠支撑法施工工艺流程

施工工艺流程见图1。

图1 施工工艺流程

施工操作要点

4.1炉壳设备验收

砌筑开始前要对所用砖材及辅助材料进行验收检验，经审核质检证书、合格证及理化试验检测报告等合格后方可进行正式砌筑施工。

4.2顶丝杠设计

根据卧式转炉设计图纸计算炉内砌筑施工过程中所要用到的顶丝杠，顶杠要有足够的刚度，两头的顶丝为正反螺旋，螺旋采用梯形螺纹，枕木采用质地较硬的松木。

4.3炉内壁清理及测置放线

转炉砌筑前内壁彻底清除以便测量放线和标记。浮锈等清除完毕后，进行测量放线，复核项目包括炉身圆周的直径、炉长、炉身圆弧度、相邻风管的管口及根部间距、整排风管的管口及根部中心偏差以及炉口的位置和尺寸。

4.4炉体的砌筑起始位置测量放线

测量放线前标记两头端墙的砌筑起始位置，进行端墙砌体与炉身圆周砌体分界线测量，借助于风管中心和炉口中心进行校核，确保两头端墙的砌筑位置正确，炉体端墙的位置确定后使用记号笔在内炉壁上进行标记，标记完毕后进行测量确认。

4.5炉身周围砌筑

端墙砌筑的第一块砖沿端墙标记横向放置时(即长边垂直于炉身圆周中轴线)，砖底部及四周与炉壳之间的缝隙用填料进行夯实，第一块砖砌筑一定要严格控制横向、纵向的水平度，确保端墙砌体与炉身圆周砌体的接触面紧贴炉壳分界线。每一层砖的砌筑除了保证压缝外还要进行砖面水平度、工作面的垂直度以及灰缝的控制，砖缝要在砌筑过程中及时使用镁铬火泥干粉进行填补，端墙灰缝设计要求不大于1.5mm。卧式转炉的两头端墙为碟形砌体，端墙砌筑要控制每层砖的水平度、工作面的垂直度和灰缝等，使用端墙拉线与炉身圆周圆环面的平整度控制，控制方法为将裁好的扁铁抵住炉壳来确定每一块砖材的工作面位置，同时要保证端墙后填料层的预留厚度符合要求。

4.6检查验收

两头端墙砌筑完毕并经检查验收合格后转动卧式转炉转动，转动至风管正下方位置且风口砖不会因自身重力产生偏移为准，在炉体转动完毕后还要对端墙的灰缝、工作面垂直度以及圆周与壳体之间的填料密实度进行一次检查，确保无误后使用细铁丝在端墙上标注出炉身圆周砌体内径的边缘线，碟形端墙在轮圆过程中可借助工具将圆心与端墙圆环面调节至同一平面，对内圆半径和外圆环宽度进行细致地测量校核以确保标注的边缘线位置准确，并以此作为基准进行两头拉线来控制炉身圆周的砌筑。

4.7炉身圆周砌筑

(1)转炉炉身圆周砌筑从风口砖开始进行砌筑，风口砖位于卧式转炉内的渣线位置，风口砖的砌筑质量直接影响座转炉的使用寿命，而风口直径1m以内采用湿砌也正是为了使风口砖能够紧密地结合，其余部位均为干砌，湿砌灰缝不大于2mm,干砌灰缝要求不大于1.5mm。端墙砌筑完毕后将炉体转动至风管处于最低位置，风管根部与炉壳之间的缝隙使用较薄的硬纸板等进行封堵。

(2)进行填料层的捣打施工，填料不宜过早拌制，按照设计和规范要求提前半个小时拌制，达到要求的干湿度即可。填料层首先从风管处开始填铺并捣打密实，风口砖的安装是按照从中间同时向两侧进行施工，砌筑风口砖时一定要两端头拉线，避免出现扭曲或偏离设计尺寸而对下一步砌筑造成影响。

(3)风口砖砌筑完毕后要继续向两头端墙方向进行砌筑，直至与两头端墙顶死，然后将砌筑工分为两队，以风口砖为中心线向圆弧两侧同时进行砌砖，炉身圆周的每一层砖必须从炉的一侧端墙向另一侧端墙方向进行砌筑，这样每一层只有一块加工砖且不会出现在炉体的中间位置。

(4)炉身圆周砌筑过程按照设计要求使用马粪纸留设膨胀缝，每砌筑8-10层进行一次测量，确保放射灰缝与炉心在一条直线上，通过端墙上的中心点拉线抵住炉身砌体的最外端观察砌体的最内端是否顶线或者偏离，然后根据偏差对多层砖缝进行微调，在炉身砌体两端头控制好后再进行拉线控制中间部位的砌体，这样可及早发现问题进行处理。

(5)炉身圆周砌筑每层砌体均需借助于两头端墙的拉线来控制灰缝的平直以及砌体内径，每砌筑2-3层进行一次填料层的填铺和捣实。炉身圆周以风口砖为中心线向两侧同时进行砌筑时，要适当调整两侧的砌筑速度并配合转动炉体以确保顶杠支设点尽可能处于同一个水平面，因为受风口砖位置的影响，第一排顶杠的一端选择支设在炉口下沿的位置，如果选择砌筑到炉口中部或者超过炉口，致使炉口上下沿都要支设顶杠并且直接影响到顶杠对砌体重量的分摊不均，使用角钢胎具焊接在两侧炉壳内壁上对表层砖进行压紧固定，防止炉体转动过程中填料层松动而造成砌体塌陷。

当所有角钢焊接牢固并经检查合格后进行枕木和顶杠固定工作，这一步需要多人配合进行操作，枕木的安放必须压住两层以上的砖面，且顶杠支设的间距控制在700mm~800mm。顶杠的支设间距要根据窑径、枕木和耐火砖材的高低决定，枕木和顶杠位置确定好后由多人使用撬杠等工具对顶杠套管进行转动，顶杠与枕木接触的两侧使用木楔子进行钉楔，防止炉体转动过程中枕木或顶杠发生滑动，木楔子钉紧后再一次进行顶杠套管转动，紧固顶杠要间隔进行，循序渐进紧固所有顶杠以能压住砖，使砖不下滑，每一根顶杠的顶紧程度要一致。第一排顶杠紧固完毕后按照前一次转动炉体的方向转动约90°,但不能大于90°(见图2)。

图2 炉体转动砌筑图

第二步从最低处开始继续砌筑至超过水平直径位置以上1-2层砖处。第三步是同支撑第_道顶杠一样的方法支撑好第二排顶杠，第二排顶杠要和第一排顶杠均匀间隔开，并形成十字交叉状。第四步继续转动炉体继续砌筑至锁砖口剩余5-6层砖位置，锁砖口要使用方木进行临时支撑防止在锁砖时砌体受震下滑，最后剩余5-6层砖时要用几种不同厚度的砖进行组合、预排和调整，以便使砌体的锁口位置合适。最后一排锁砖的砌筑要从两头端墙向中间炉口位置进行，锁砖打入方法从侧面垫上方木进行打入，直至在炉口位置锁完最后两块锁砖。卧式转炉的顶杠要在炉口砌筑完成后再进行拆除。

质量控制

(1)做好物料平衡，严格按施工顺序配发料，在选砖时，根据砌筑的网络安排好备品砖量，并在每次施工时严格控制上料平台的砖量及备品量。

(2)施工前，对炉体所有部位及控制因素编制控制计划，进行严格分工、复查。严格控制炉体中心线及放线高度，确保放线质量为下步砌筑服务。

(3)严格技术交底，每一个分项开工之前，工长必须以书面形式对作业班组进行技术交底，明确施工方法及质量目标，交接记录双方均要签字。

(4)严格执行“三检制”和“三工序”制度，项目质童员跟踪检查，掌握质量动态。加强工序质量控制，以工序保分项，以分项保分部，确保质量目标实现。

(5)在日常施工中采取技术人员专人跟班检查，并结合班组砌筑人员自检和工段检查。在每天砌筑前复查前一天的测量结果并作对比，当天砌筑过半做一次检查，当天完成工作量后再做一次检查，做到尽早发现问题尽早解决。

(6)两面打灰，强化勾缝。为保证灰浆饱满，砌筑时必须两面打灰，对于砌体灰缝应仔细勾严实，特别是对一些复杂结构砌体更应加强勾缝，以保证灰缝严实，平直光滑。

结 语

经过垣曲冶炼厂转炉、阳极炉等多种卧式炉砌筑实践，采用炉体分四步转动炉体配合炉内十字形顶杠支撑的方法进行内衬砌筑施工，具有施工操作简便、施工周期短、劳动力投入小、对最外层的填料层密实度控制效果显著，内层砌体的灰缝、内表面的圆弧度及内表面的错牙度均有显著的控制效果。该施工方法提高了炉体结构的合格率，降低了工程造价，其施工技术适用于大中型卧式圆筒形炉体的多层内衬结构砌筑，具有良好的经济效益及社会效益。