高炉炉壳设备监理的理论研究
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摘要：随着我国经济社会的不断发展，我国各项事业的发展都相当迅速。高炉炉壳设备是一项关乎民生的重要大型设备，其发展也不容小觑，所以我们必须加强这方面的建设。但是，高炉炉壳设备也出现了一定的问题，加强监理很有必要，因此，本研究对高炉炉壳设备技术进行了理论研究。
关键词：高炉炉壳；监理控制；理论研究
引言
在我国我国高炉炼钢事业发展相当迅速的背景下，我们要清楚的认识到自己的不足，对高炉炉壳设备出现的问题进行完善，加强高炉炉壳的设备监理工作，努力做好监理在管理方面的一些细节工作。
1.向性能角度分析高炉炉壳监理的必要性
根据《规范》第5.1.4条规定：当钢板厚度大于等于40mm时，“可采用”Z向性能钢。在《钢规范》正文中没有明确提出厚度要求，只阐述：“当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T5313的规定。”但在其“条文说明”中有说明“我国建筑抗震设计和建筑钢结构焊接技术规程中规定，厚度大于40nnIl应采用厚度方向性能钢板。”Z向性能的钢板最早是冶金部为满足海上钻井平台用钢而制定的一个钢种。建筑行业的标准最早见于《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-98）（现行标准）。在本世纪初，有撰文呼吁建筑用钢当厚度大于36unll时，都必须用Z向性能钢。现在的规范都是规定当钢板大于40mm时，“宜采用”、“可采用”Z向性能钢。Z向性能分三个等级，分别是：215、225、235。当钢板其它性能一样，增加Z向性能时，分别每吨要贵约800元、1200元、1600元，这次8#炉大修的钢板没有采用这项性能。
《规范》的第5章第2部分是“连接材料”，在其“条文说明”中，明确指出：“两种不同牌号的钢材相焊时，宜采用与强度较低的一种钢材相适应的焊条或焊丝与焊剂，主要是保证熔敷金属有良好的塑性和韧性，避免产生裂纹，确保结构安全。”
2.高炉炉壳设备技术
铁口之间有一个过渡带，预装就是通过控制过渡带几何尺寸达到控制风口中心标高的目的。过渡带先与铁口带一起预装，以铁口中心为基准，在过渡带铁口中心上方定出新基准点，作为测量风口中心过渡基准。当过渡带与风口带预装以后，在风口带外壳上均等划出通过风口中心的母线，根据风口、铁口之间的标高关系，以过渡带上的基准点为基准，用风口中心测量控制尺在母线上找出与铁口中心相对应的风口中心点，并以控制尺上确定某一点作为测量其他风口中心的固定参照点，然后用该尺对准每条母线，根据固定参照点测出其余风口中心位置。这样就消除了预装中各种误差的影响，使所有风口中心保持在同一标高上。
2.1风口法兰组装定位、焊接及残余应力的消除
2.1.1风口法兰装配焊接顺序
⑴当风口带预装完成后，将其从预装单元上卸下来平放在平台上，在炉壳上划出开孔线及各种控制线；
⑵用大直径割圆机切割法兰安装孔和焊接坡口，装上风口法兰并调整检查；
⑶将已装好法兰的风口带再预装一次，对法兰风口中心进行测量和调整；
⑷将风口带从预装单元上吊放在平台上，对单块风口法兰进行焊接、检查、校正；
⑸将已焊好风口法兰的炉壳最后预装一次，修理校正使之达到验收标准。
2.1.2炉壳上法兰中心及控制线的确定
根据风口法兰在炉壳上的装配关系，炉壳上风口中心点并不是法兰的中心，而开孔必须以法兰中心作为圆心。通过几何关系变换，确定炉壳上风口法兰中心位置。当在炉壳上装配法兰时，沿炉壳上的风口中心点上下、左右、前后移动都将直接影响到法兰风口中心在炉壳上的位置。开孔前，在炉壳上划出装配法兰的实际轮廓线、定位中心线（与炉壳上通过风口中心的母线重合）、定位检查点。
2.1.3开孔
高炉风口法兰直径一般为1500mm左右，炉壳44特种钢结构。
2.2炉壳大块板拼焊及变形控制技术管理
宝钢1号高炉由日本设计、制造成为大块板出厂。我国因受设备能力限制，无法轧制和滚圆大而厚的钢板，为实现大块板出厂，可以采取以小拼大炉壳制造新工艺。将炉壳焊成大块板出厂的主要难点在于焊接收缩变形及其控制。焊接炉壳时一般会出现横向和纵向收缩变形，以及弦长收缩变形和角变形，从而影响安装质量。要达到大块板拼焊，又能保证质量的目的，必须先进行焊接工艺评定和抗裂性试验，确定焊接工艺和预热温度，通过焊接模拟试验找出控制变形和收缩的方法。
2.2.1风口法兰焊接
在焊接炉壳时，最困难的是风口法兰的焊接：⑴异种材质相焊；⑵板较厚；⑶K形焊透坡口，焊接量大，易产生焊接变形；⑷焊位差；⑸最小剩余边距不足100mm，在焊接应力作用下容易开裂。为使法兰焊接顺利进行，采用刚性固定方式控制炉壳变形，用刚架支撑将炉壳垫平，变坡焊为平焊，在最小边距处增加刚性防裂块。
2.2.2焊接措施
⑴应选用低氢或超低氢型焊条，开始3层焊接时用4焊条打底，中间用5焊条填充，最后用4焊条盖面；⑵焊接坡口用氧乙炔半自动切割机切割，采用不对称K形坡口，坡口中心向炉壳外表面移动，增加内侧焊接量；⑶当焊缝间隙大于4mm时，在预热前先焊接至间隙2mm，然后再预热；⑷先焊内侧焊缝，焊至距离坡口边缘10mm时停焊、翻面，当对外侧清根并焊完后，再翻面焊内侧；⑸施焊时不允许间断，对每条焊缝应连续焊完；⑹每个风口法兰由两名焊工对称施焊，采用分段退焊法；⑺对开始3层采用单层单道焊，之后采用单层多道焊；⑻进行焊前预热及后热处理。
2.2.3机械振动消除残余应力
法兰焊接残余应力很大，经测试最大值为325.2MPa，必须消除残余应力。常规方法有整体炉内加温和局部电加热消除残余应力。而炉壳这种大型构件整体退火是困难的，局部电加热也不均匀，且增加大量制造成本。目前，机械振动消除残余应力技术已日趋完善并有相应技术标准，操作简单，成本很低，武钢1号、4号、5号三座高炉均采用机械振动方式消除残余应力，经检测，消除残余应力50%左右，可满足使用要求。
2.3高炉炉壳的焊接
高炉炉壳的焊接工艺应着重焊接的方向和顺序。焊接方法现多采用手工电弧焊，焊材采用低氢钠型优质碱性碳钢焊条。
⑴纵缝焊接原则：先焊里侧后焊外侧，采用分段、对称法施焊。由于炉壳板较厚，里侧不能一次焊满，里侧焊3-5遍后，外侧清根，外侧焊接3-4遍再焊里侧，里外对称施焊直到焊缝焊满。
⑵为减小焊接变形在焊道里侧加带过焊孔的加强板。
⑶纵缝两端预留150mm-200mm先不焊，以利上下带的接口安装。
⑷当对口间隙较大时，不应采用加塞钢筋等方式假焊。
⑸由于风口带的开孔和焊缝较为集中，故内部焊接应力较大，应采取热处理工艺进行退火以消除内应力。
3.结束语
根据研究的介绍，我们对高炉炉壳炼铁设备有了一定的了解。需要从各个环节上减少高炉炉壳炼铁过程中出现的问题，加强设备监理非常必要，需要引起我们的高度重视，这样易于采用机械化生产，进行全面质量控制，降低高炉建造总投资，缩短高炉建造总工期，促进我国钢铁事业的健康发展。
参考文献：
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