Реконструкция доменных печей

Доменная печь работает беспрерывно от одного капитального ремонта до другого. Этот срок составляет обычно 5 лет, а иногда и больше. Через 15—20 лет печь морально устаревает и физически изнашивается и должна быть заменена новой.
Домны обычно реконструируют в период очередного капитального ремонта в связи с износом конструкций и оборудования, а также при необходимости увеличить их полезный объем. Эффективность проведения реконструкции предопределяется тем, что ряд сооружений и часть оборудования доменных печей имеют резервные мощности, которые могут быть полезнее использованы при увеличении объема. Кроме того, степень износа различных конструкций неодинакова и к началу реконструкции наиболее изношенными оказываются конструкции собственно доменной печи и воздухонагревателей.
Наиболее эффективна реконструкция с увеличением объема печи на 30—50%. Такие реконструкции выполняют в сжатые сроки с перерывом выпуска чугуна на срок от 50 до 90 сут. Реконструкцию готовят за 2,5—3 г. до остановки действующей печи для своевременной подготовки материалов и оборудования.
Реконструкция доменных печей с увеличением полезного объема и модернизации позволяет получить прирост производства чугуна, увеличить производительность труда, максимально механизировать и автоматизировать производственные процессы и снизить удельные капитальные затраты на каждую тонну прироста чугуна и себестоимости продукции. От правильной подготовки производства монтажных работ во многом зависит конечный результат.
Реконструкцию осуществляют в четыре последовательных периода: подготовительный, доостановочный, остановочный и послеостановочный. Границы периодов установлены. В подготовительном — от начала подготовительных работ до начала возведения фундамента стенда надвигаемого блока печи или фундамента нового блока водухонагревателя. В доостановочном — от начала возведения фундаментов стенда надвигаемого блока домны или воздухонагревателей до остановки действующей печи на реконструкцию. В остановочном — от остановки печи до ввода новой в эксплуатацию. В послеостановочном — от сдачи печи по акту государственной приемной комиссией до набора предусмотренной проектом реконструкции мощности.
Реконструкцию доменных печей осуществляют «на корню», т.е. на месте реконструируемой печи, надвижкой, когда новая печь собирается в стороне от действующей и затем надвигается в проектное положение (рис. 12.15). В этих случаях возможно использование «эстакадного метода», когда подачу конструкций и установку монтажных кранов производят по специально установленным над железнодорожными путями и коммуникациями эстакадам.

Прогрессисным способом реконструкции доменной печи «на корню» является поточно-узловой метод, который заключается в том, что в доостановочный период в заводских цехах и на специально оборудованных площадках конструкции новой печи и ее вспомогательных устройств собирают в крупные узлы максимальной массы и габаритов. После разборки старой печи до фундамента новую печь собирают заранее подготовленными блоками. Кожух собирают объемными кольцевыми блоками (царгами) с вырезанными отверстиями, с установленными фланцами для установки фурменных приборов, люков-лазов и исследовательского оборудования, холодильниками и футеровочными плитами в тех местах, которые позволяют это делать заранее.
Колонны печи и кольцевые площадки собирают в объемные замкнутые блоки с закреплением трубопроводов охладительного оборудования. Воздухопроводы горячего дутья с вваренными штуцерами и фланцами, зафутерованные внутри огнеупорами, и другие газовоздухопроводы собирают крупными узлами массой до 50 т.
Бывают случаи, когда заменяется только нижняя — «горячая» часть печи. В этом случае на период реконструкции верхнюю часть домны закрепляют на колоннах печи. Для использования крупноблочного монтажа дополнительно к грузовым полиспастам, закрепленным к колоннам, подключают грузовую тележку монтажной балки печи.
Возможность использования этого способа во многом зависит от расположения и конструкции колонн печи, которые должны обеспечить как возможность закрепления сохраняемых конструкций, так и создание необходимых габаритов для демонтажа старых и подачи новых укрупненных узлов.
В качестве примера реконструкции доменной печи надвижкой рассмотрим конкретные решения надвижки доменной печи № 1 Западно-сибирского металлургического завода (рис. 12.16).
По реальным условиям доменного цеха с учетом обеспечения возможности эксплуатации всех действующих печей, размещения монтажного крана, сборочных стендов и путей подачи конструкций место сборки новой печи было выбрано на расстоянии 99 м от ее проектного положения.
Доменную печь № 1 собирали на подвижной платформе, установленной на катковые тележки, опирающиеся на участок накаточных путей.

Помимо стальных конструкций и литья, было смонтировано технологическое оборудование (фурменные приборы, засыпной аппарат, приборы для контроля уровня шихты и отбора проб газа, система охлаждения печи и др.), а также выполнена огнеупорная кладка лещади, горна, шахты и газоходов. В результате масса передвигаемой печи достигла рекордной величины — 13,5 тыс. т.
После полной разборки старой печи и реконструкции постоянного фундамента забетонировали два ленточных фундамента, по верху которых уложили, тщательно выверили по горизонту и подлили бетоном нижние слябы двух ниток накаточных путей. Семироликовые катковые тележки, установленные ранее только под платформой, дополнительно уложили со стороны надвижки и съемными звеньями соединили друг с другом, создав роликовый путь длиной 67 м. Диаметр катков 140 мм.
На основании расчетов, подтвержденных многочисленными экспериментальными наблюдениями при ранее выполненных передвижках, необходимое тяговое усилие при надвижке составляет до 8% от вертикальной нагрузки, (массы блока) при трогании с места и около 3% — при движении.
Передвижение печи всегда осуществляют двумя полиспастами, запасованными одним канатом, оба конца которого наматывают на барабанах двух лебедок. Подвижные блоки полиспастов закрепляют к платформе, а неподвижные — к якорям, заделанным в постоянный фундамент печи. Грузоподъмность полиспастов назначают из условия установившегося движения, а дополнительное усилие, необходимое для трогания печи с места, создают гидравлическими домкратами. Их устанавливают между монтажным упором, приваренным к нижним слябам, и платформой.
Значительное расстояние надвижки (99 м) при 17 ниточных полиспастах потребовало применения лебедок с канатоемкостью 1700 м. Ввиду их отсутствия передвижку вынуждены были осуществить в два этапа с установкой промежуточных якорей, которые после передвижки печи на 50 м удалили, а неподвижные блоки полиспастов перенесли и закрепили к основным якорям. После этого осуществили второй этап надвижки — на расстояние 49 м. Усилие в канате тяговых полиспастов контролировали пружинным динамометром. Установленную в проектное положение печь оставили на катках, которые вместе с платформой были обе-тонированы. Все остальные такелажные приспособления разобрали, а доменную печь обстроили литейным двором и смонтировали все необходимые конструкции, оборудование и коммуникации (газопроводы, воздухопроводы, электрические кабели, вентиляцию).
Необходимая точность перемещений, а также предусмотренное распределение усилий между элементами конструкций предъявляли повышенные требования к точности изготовления и монтажа конструкций, которые должны были изготовляться и монтироваться с соблюдением следующих допусков.

Реконструкция печи методом надвижки позволяет сократить простой доменной печи до 2—3 мес.
Учитывая, что доменная печь среднего объема выплавляет 3000—4000 тыс. т чугуна в сутки, становится очевидным, что получаемая благодаря сокращению ее простоя прибыль за счет выпуска сотен тысяч тонн чугуна во много раз перекрывают дополнительные затраты на сооружение временного стенда, накаточных путей и других монтажных приспособлений.
Как уже отмечалось, при реконструкции доменных печей их полезный объем обычно увеличивается, а значит и производительность печи возрастает. Одновременно со строительством печи осуществляют полную или частичную реконструкцию других объектов центрального узла. В этих условиях организация и очередность производства монтажных работ по центральному узлу зависят от последовательности освобождения строительной площадки от действующих заводских агрегатов и коммуникаций, необходимости функционирования чугуновозного и шлаковозного путей, пересекающих строительную площадку и остановочных сроков реконструкции.
Благодаря значительной концентрации на объектах комплекса башенных и гусеничных кранов, а также применению эстакадного метода, позволившего одновременно вести монтаж всех объектов центрального узла, обеспечивают выполнение монтажных работ в заданные сроки. На рис. 12.17 приведена расстановка монтажных кранов. Например, краном БК-406А, установленным на ездовых балках под железнодорожные пути, на эстакаде смонтирована бункерная эстакада, которую на первоначальном этапе использовали в качестве площадки укрупнительной сборки конструкций. Доменную печь смонтировали краном КБ-1000, перемещавшимся по эстакаде, расположенной в литейном дворе.
Установка крана КБ-1000 на эстакаде дала возможность увеличить высоту подъема крюка на 9 м и благодаря этому им смонтированы конструкции верха наклонного моста, копра и свечей. Таким образом, в монтаже одного объекта участвовало несколько кранов, а каждый кран, в свою очередь, вел монтаж нескольких объектов.