炼铁高炉放残铁施工方案.doc

炼铁高炉放残铁施工方案
一、组织体系
1.1 领导小组
· 组长：负责放残铁全面指挥，协调各单位资源调配及重大问题决策
· 副组长：协助组长管理现场，分管技术、安全及设备保障
· 成员：
o 高炉车间：负责残铁口制作、放残铁操作及炉缸状态监测
o 生产技术科：负责残铁量计算、残铁口位置确定及工艺参数优化
o 安全科：负责作业全过程安全监督、防护措施落实及应急预案执行
o 机电设备科：负责动力管线（氧气、压缩空气、照明）及运输设备（鱼雷罐车、铲车）保障
o 施工单位（如宝冶、中冶赛迪）：负责残铁沟搭建、冷却壁切割及耐火材料施工
二、残铁口位置及死铁层铁水量确定
2.1 残铁口位置选择
根据炉缸侵蚀情况、现场运输条件及安全距离，选择高炉正北偏西9.25°方向（H3-4冷却壁区域）作为残铁口方位。具体依据如下：
· 炉底剩余厚度计算：结合炉龄、炉基温度及冷却壁水温差，采用热流公式计算炉底侵蚀线位置：
[
x = \frac{\lambda \cdot (T - t)}{Q}, \quad Q = \frac{\lambda_{fe} \cdot (T_0 - T)}{L - x}
]
其中：
o ( x ) 为炉底剩余厚度（m），( \lambda ) 为碳砖导热系数（8.98 W/(m·℃)），( T ) 为铁水侵蚀线温度（1250℃），( t ) 为炉底中心温度（实测最高655℃），( Q ) 为炉底垂直热流（W/m²），( \lambda_{fe} ) 为铁水导热系数（17.445 W/(m·℃)），( T_0 ) 为铁水温度（1500℃），( L ) 为铁口中心线至炉底热电偶距离（4.387m）。
联立方程解得 ( x = 2.42 , \text{m} )，即炉底侵蚀标高为7.83m。
· 残铁口标高及角度：
o 残铁口深度3.0m，倾角6°，计算标高：
[
H = 7.83 - \tan(6°) \times 3.0 = 7.83 - 0.1051 \times 3.0 = 7.5 , \text{m}
]
o 最终确定残铁口位于第4-5层碳砖界面，标高7.5m，角度5-8°，确保残铁能完全流入残铁沟。
2.2 残铁量估算
采用容积法计算死铁层铁水量：
[
T_{\text{残}} = K \cdot \pi \cdot \left(\frac{d}{2}\right)^2 \cdot h \cdot \rho
]
其中：
· ( K ) 为填充系数（0.4），( d ) 为炉缸直径（11.1m），( h ) 为死铁层高度（3.17m），( \rho ) 为铁水密度（7 t/m³）。
计算得 ( T_{\text{残}} = 858 , \text{t} )，按512吨准备鱼雷罐车（每罐容量120吨，需5罐）。
三、前期准备工作
3.1 残铁沟及平台搭建
· 残铁沟设计：全长28.15m，坡度6.04%，分三段施工：
1. 第一固定段：与残铁口对接，采用10mm钢板焊接槽体，内衬300mm耐火砖及捣打料，接口处预留100mm空间用捣打料填充。
2. 第二固定段：导流残铁至摆动段，沟体截面800mm×600mm，浇筑耐火材料后烘烤24小时。
3. 摆动段：两端设滑轮组，通过卷扬机控制转向，可向两侧鱼雷罐车排铁，提高换罐效率。
· 操作平台：采用钢结构搭设，宽2m，铺设花纹板，两侧设1.2m高防护栏杆及安全通道，平台上安装防爆照明、氧气/压缩空气阀门箱及应急水源。
3.2 设备及材料准备
· 工具材料：
o 切割工具：氧气管（Φ19mm，4盘）、风钻（Φ65mm钻头5个）、风镐（10把）、钢钎（20根）；
o 耐火材料：捣打料（5吨）、耐火砖（230×114×65mm，200块）、引流棒（Φ80mm，5根）；
o 安全防护：防尘口罩、耐高温手套、隔热面罩、警戒线（200m）。
· 动力保障：从风口平台引氧气、压缩空气管线至操作平台，设独立控制阀；布置事故高压打水管（Φ38mm，4根×20m）。
3.3 预处理工程
· 冷却壁改道：提前1个月利用检修机会，对H3-4冷却壁进出水管进行改道，避免放残铁时漏水；
· 扒渣门开设：在3#铁口（正南）及残铁口（正北）开设上、下扒渣门，尺寸满足小型挖掘机进出，门底标高分别为8.75m和5.59m；
· 炉基防护：在残铁口下方炉基铺设500mm厚黄沙，防止残铁渗漏损坏混凝土结构。
四、放残铁操作流程
4.1 残铁口制作（休风后执行）
1. 炉皮切割：按划定位置（1000mm×1000mm）切割炉皮，清理冷面压浆料，露出H3-4冷却壁；
2. 冷却壁处理：关闭冷却壁进水，割除进出水管，用压缩空气吹扫管内积水，防止爆炸；
3. 碳砖清理：拆除下半块冷却壁（846mm×900mm），清理碳素捣打料，露出炭砖表面；
4. 泥套施工：在炉壳焊接短管（凸出炉皮150mm），内焊铆固件，用捣打料填充短管至炭砖表面，手工捣实后烘烤8小时。
4.2 开残铁口作业
1. 钻孔定位：使用风钻沿6°倾角钻进，每200mm测一次温度，至800℃（或见红点）停止；
2. 烧穿铁口：插入氧气管（Φ19mm），缓慢送氧烧穿残铁口，控制氧气流量0.8-1.2 m³/min，避免铁水喷溅；
3. 引流调整：若铁流不畅，用钢钎捅开堵塞物，或扩大铁口直径至150mm。
4.3 残铁排放控制
· 初期阶段：铁流稳定后，通过摆动段铁沟向鱼雷罐车排铁，每罐车装铁量不超过120吨，装满后通过滑轮组切换至另一侧空罐；
· 中期阶段：监测铁水温度（≥1300℃），若温度下降，向炉内送风（30-50kPa）提高流动性；
· 末期阶段：铁流变小后，用氧气管扩大铁口至200mm，配合扒渣门机械清理炉缸残留渣铁，确保残铁出净率≥95%。
4.4 收尾工作
· 残铁口封堵：残铁排尽后，用炮泥堵塞铁口，外部焊接钢板加固；
· 残铁沟清理：待残铁冷却后，拆除临时铁沟，回收耐火材料，清理现场杂物。
五、安全及应急措施
5.1 安全防护要求
· 作业许可：严格执行受限空间作业审批，作业前检测CO浓度（≤24ppm）及氧气含量（19.5%-23.5%）；
· 个体防护：操作人员必须穿戴耐高温防护服、隔热面罩、防烫手套，严禁穿化纤衣物；
· 区域隔离：放残铁区域50m内设警戒线，非作业人员禁止入内，设置应急集合点（上风向30m处）。
5.2 应急预案
· 铁水喷溅：立即停止供氧，启动高压水枪降温，人员沿安全通道撤离；
· 煤气泄漏：检测到煤气浓度超标（≥30ppm），立即佩戴空气呼吸器，关闭区域阀门，启动轴流风机排风；
· 设备故障：鱼雷罐车无法移动时，启用备用罐车，通过摆动段铁沟切换导流方向；
· 人员烫伤：现场配备急救箱（含烧伤膏、无菌纱布），严重烫伤立即送医院救治。
5.3 环保措施
· 粉尘控制：残铁沟两侧设雾炮降尘，作业人员佩戴防尘口罩；
· 噪声管理：切割作业采用低噪声设备，夜间22:00后停止高噪声作业；
· 固废处理：废弃耐火材料分类回收，炉渣外运用作建筑骨料。
六、进度计划
阶段
工作内容
工期
责任人
准备阶段
残铁沟预制、平台搭设
7天
机电设备科
预处理阶段
冷却壁改道、扒渣门开设
3天
高炉车间
休风后
炉皮切割、冷却壁拆除
8小时
施工单位
开铁口阶段
泥套施工、烧穿铁口
6小时
生产技术科
放残铁阶段
残铁排放、鱼雷罐运输
8小时
调度中心
收尾阶段
铁口封堵、现场清理
4小时
安全科
七、质量控制标准
1. 残铁口位置偏差：标高±50mm，角度±1°；
2. 残铁沟坡度：≥5%，确保铁水流动顺畅；
3. 耐火材料施工：捣打料密度≥2.8 g/cm³，烘烤后强度≥5MPa；
4. 残铁出净率：炉缸清理后，残留铁量≤50吨。
本方案通过精准计算残铁量、优化残铁沟设计及严格执行安全措施，可实现高炉放残铁全程安全可控，为后续炉缸检修奠定基础。各单位需严格按照方案执行，确保一次成功。