提高熱彎管使用壽命

2016年10月22日提高熱彎管使用壽命小組基本情況制表：熊超時(shí)間：2010年2月2日小組成績

寶鋼煉鋼廠1#RH、2#RH、3#RH、4#RH和5#RH真空槽是大型精煉設(shè)備。這五座真空槽精煉裝置承擔(dān)著大硅鋼、IF鋼、電工鋼和鋼簾線等高質(zhì)量、高附加值精品鋼的精煉任務(wù)。熱彎管是鋼水精煉裝置RH真空槽重要組成部分之一，是鋼水精煉過程中氣體排放通道。目前，五座RH精煉裝置可供周轉(zhuǎn)使用的熱彎管共15只，熱彎管內(nèi)襯采用定型耐火材料即耐火磚進(jìn)行砌筑。工程概況熱彎管浸漬管熱彎管清渣作業(yè)過程圖

熱彎管作為RH鋼水精煉過程中氣體排放通道，在使用若干爐次后，由于鋼水精煉過程中鋼渣飛濺到管壁及通道，當(dāng)集聚量達(dá)到一定量后，將管內(nèi)通道封堵，影響精煉排氣暢通，需下線清理。

一、選題理由生產(chǎn)現(xiàn)狀熱彎管大修量大、工期長、維修成本高生產(chǎn)需求1、熱彎管大修頻率10次/年；2、熱彎管大修工期10天/只。選定課題提高熱彎管使用壽命，從而降低熱彎管大修頻率二、現(xiàn)狀調(diào)查

小組統(tǒng)計(jì)員張志山對2009年內(nèi)寶鋼五座RH精煉裝置的熱彎管管齡進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)如下表。2009年熱彎管管齡統(tǒng)計(jì)序號RH管號下線日期管齡（爐）工期(天)序號RH管號下線日期管齡（爐）工期(天)11#1#1.21302613162#1#8.39571123#2#2.597012173#1#8.1611251132#3#2.12100411185#2#8.284431245#3#2.25104812191#1#9.322331151#2#33#9.148401263#1#3.30121113212#3#9.289841274#2#4.990012225#1#10.1110531285#2#4.1975811234#3#10.2812061393#3#4.27115413243#2#11.2107812101#3#5.16198512251#2#11.650311115#1#5.2296312265#2#11.1342012122#2#6.24105611272#2#11.2472911133#2#6.1384312283#1#11.31120612145#3#6.2690513291#3#12.598512154#1#72#12.28105813制表人：張志山制表時(shí)間：2010年2月22日

從上表可以得出09年熱彎管共大修30次，平均使用壽命1206爐，大修頻率高，耐材施工工期長，勞動(dòng)強(qiáng)度大，耐材維修成本高，制約生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

根據(jù)導(dǎo)致熱彎管大修頻率高的各類因素運(yùn)用排列圖進(jìn)行了如下分析：

由此圖看出：熱彎管頂部耐材整體脫落，為制約熱彎管使用壽命整體提高的A類因素。制圖人：熊超制圖時(shí)間：2010年2月22日

1.理論根據(jù)：小組組長熊超對09年每只下線進(jìn)行大修的熱彎管頂部正常熔損部位的耐材熔損情況進(jìn)行了測定，如下表：制定目標(biāo)依據(jù)分析：2009年熱彎管頂部耐材正常熔損情況統(tǒng)計(jì)序號RH管號管齡（爐）耐材熔損量熔損速率序號RH管號管齡（爐）耐材熔損量熔損速率11#1#3026208mm0.069mm/爐162#1#95767mm0.070mm/爐23#2#97066mm0.068mm/爐173#1#112574mm0.066mm/爐32#3#100467mm0.067mm/爐185#2#44330mm0.068mm/爐45#3#104873mm0.070mm/爐191#1#2233152mm0.068mm/爐51#2#2855182mm0.071mm/爐203#3#84058mm0.069mm/爐63#1#121182mm0.068mm/爐212#3#98470mm0.071mm/爐74#2#90064mm0.071mm/爐225#1#105376mm0.072mm/爐85#2#75855mm0.073mm/爐234#3#120686mm0.071mm/爐93#3#115478mm0.068mm/爐243#2#107873mm0.068mm/爐101#3#1985133mm0.067mm/爐251#2#50334mm0.068mm/爐115#1#96370mm0.073mm/爐265#2#42029mm0.069mm/爐122#2#105673mm0.069mm/爐272#2#72950mm0.069mm/爐133#2#84357mm0.068mm/爐283#1#120681mm0.067mm/爐145#3#90562mm0.069mm/爐291#3#98568mm0.069mm/爐154#1#3670248mm0.068mm/爐304#2#105874mm0.070mm/爐平均熔損速率0.069mm/爐制表人：張志山制表時(shí)間：2010年2月22日

那么，按照寶鋼09年RH鋼水處理量35845爐，熱彎管大修壽命按照3600爐計(jì)算，則熱彎管大修次數(shù)=35845/3600

≈9.96次/年，滿足生產(chǎn)要求的熱彎管大修頻率10次/年。

2.事實(shí)依據(jù)：2009年7月，4#RH1#熱彎管下線大修，熱彎管管齡達(dá)到了歷史最高值，為3670爐。

因此，小組成員一致認(rèn)為將熱彎管使用壽命提高到3600爐的目標(biāo)是可能實(shí)現(xiàn)的！

由上表可知，定型耐材的正常熔損速率僅為0.069mm/爐，頂部定型耐材的厚度為300mm，殘厚判廢標(biāo)準(zhǔn)≤50mm，因此理論上熱彎管的使用壽命可以達(dá)到：

（300-50）mm/（0.069mm/爐）=3623爐

通過對現(xiàn)狀進(jìn)行充分的調(diào)查以后，將目標(biāo)定為：熱彎管使用壽命從平均的1206爐提高到3600爐。三、設(shè)定目標(biāo)制圖人：桑睿制圖時(shí)間2010年2月22日四、原因分析制圖人：陳永軍制圖時(shí)間：2010年3月25日耐材砌筑模式不合理頂部集渣嚴(yán)重耐材性能差熱彎管本體頂部變形冶煉時(shí)間長冶煉真空度高人員操作技能低培訓(xùn)考核不合格耐火磚砌筑整體性能不好頂部耐材修理頻率高熱彎管頂部耐材整體脫落人機(jī)法料環(huán)五、要因確定1、末端因素1：“培訓(xùn)考核不合格”確認(rèn)方法：理論及實(shí)際操作考核確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：崗位規(guī)程考核成績80分以上確認(rèn)情況：查閱09年8月份和10年1月份員工崗位規(guī)程和技術(shù)規(guī)程考試成績。制表人：楊興國制表時(shí)間：2010年4月3日

由上表可以看出員工考試成績平均在90分以上，成績合格。確認(rèn)結(jié)果：非要因確認(rèn)人：楊興國

確認(rèn)時(shí)間：2010年4月3日2、末端因素2：“熱彎管本體頂部變形”確認(rèn)方法：現(xiàn)場測量確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：本體鐵殼變形量≤3mm確認(rèn)情況：09年10～12月份RH熱彎管大修本體鐵殼進(jìn)行測量。測量結(jié)果如下表：制表人：楊興國制表時(shí)間：2010年4月8日

序號RH管號下線日期管齡（爐）本體鐵殼形變（mm）15#1#10.1110531.824#3#10.2812062.233#2#11.210781.941#2#11.65032.455#2#11.134202.362#2#11.247291.973#1#11.3112062.181#3#12.59852.294#2#12.2810582.3

由上表可以看出熱彎管頂部本體鐵殼形變量均不超過2.5mm，而本體鐵殼變形標(biāo)準(zhǔn)：本體鐵殼形變量≤3mm。熱彎管本體頂部變形情況正常，在標(biāo)準(zhǔn)范圍控制之內(nèi)。確認(rèn)結(jié)果：非要因確認(rèn)人：楊興國

確認(rèn)時(shí)間：2010年4月8日3、末端因素3：“耐材性能差”確認(rèn)方法：指標(biāo)測定確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：技術(shù)規(guī)程規(guī)定的耐材理化指標(biāo)。確認(rèn)情況：2010年1～3月份一煉鋼RH熱彎管大修三次所用的留樣耐材送煉鋼廠耐材技術(shù)組測定材質(zhì)，由右表可以看出1～3月份三次大修所使用的耐材各理化性能指標(biāo)均在技術(shù)規(guī)程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。確認(rèn)結(jié)果：非要因確認(rèn)人：陳永軍確認(rèn)時(shí)間：2010年4月10日化學(xué)成分%MgOCr2O3CaOSiO2Fe2O3Ai2O3指標(biāo)≥58.6≥25.1≥0.63≥1.1≥7.3≥4.7實(shí)際批號13258.725.40.641.37.64.811460.125.20.641.47.54.902959.225.50.651.27.74.8物理性能顯氣孔率%體積密度g/cm3常溫耐壓強(qiáng)度Mpa荷重軟化點(diǎn)℃指標(biāo)≤9.2≥3.37≥108≥1700實(shí)際批號1328.93.3911017101149.03.3810917030299.13.391121707物理性能高溫抗折強(qiáng)度（1400℃0.5h）Mpa透氣度nPm指標(biāo)≥9.4≤2.5實(shí)際批號1329.62.41149.92.20299.72.5熱膨脹率%400℃600℃800℃1000℃1200℃1400℃1600℃指標(biāo)≤0.27≤0.41≤0.61≤0.82≤1.07≤1.34≤1.61實(shí)際批號1320.20.370.580.761.021.321.531140.240.340.550.791.071.31.530290.220.40.590.811.051.281.59

制表人：陳永軍制表時(shí)間：2010年4月10日4、末端因素4：“耐火磚砌筑整體性能不好”確認(rèn)方法：統(tǒng)計(jì)分析確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：崗位規(guī)程規(guī)定熱彎管大修標(biāo)準(zhǔn)——耐材整體脫落面積≥2㎡確認(rèn)情況：經(jīng)統(tǒng)計(jì)2009年1月至4月熱彎管清渣維護(hù)作業(yè)情況如下表所示：

制表人：熊超制表時(shí)間：2010年4月13日

由上表可以看出，定型耐材單體性能較好，但是各個(gè)耐材之間連結(jié)性較差，清渣時(shí)殘?jiān)菀走B帶耐材一起脫落，大面積脫落后就不易修補(bǔ)導(dǎo)致熱彎管大修。所以熱彎管頂部采用定型耐材砌筑整體性能不好，是致使熱彎管頂部耐材整體脫落的主要原因。確認(rèn)結(jié)果：要因確認(rèn)人：熊超

確認(rèn)時(shí)間：2010年4月13日5、末端因素5：“頂部結(jié)渣嚴(yán)重”確認(rèn)方法：統(tǒng)計(jì)分析確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：熱彎管頂部結(jié)渣嚴(yán)重對熱彎管使用壽命的影響確認(rèn)情況：對3#RH2#熱彎管使用過程中頂部結(jié)渣情況進(jìn)行測量，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：上線日期下線日期使用管齡（爐）結(jié)渣厚度（mm）修理情況1月1日1月9日306126結(jié)渣清理1月12日1月23日655135結(jié)渣清理1月26日2月5日970133熱彎管大修制表人：張志山制表時(shí)間：2010年4月16日

由上表可以看出，熱彎管在使用一段時(shí)間后，冷鋼以及渣子會(huì)集結(jié)在熱彎管頂部，因此每次熱彎管下線都需要對熱彎管結(jié)渣進(jìn)行清理，修理頻次高。而每次清理都會(huì)使熱彎管頂部耐材被連帶剝離，進(jìn)而影響著熱彎管頂部耐材的使用壽命。但由于熱彎管頂部結(jié)渣是現(xiàn)有鋼水處理工藝所產(chǎn)生的必然結(jié)果，因此，結(jié)渣清理既不可避免也不能夠減少清理頻率。確認(rèn)結(jié)果：非要因確認(rèn)人：張志山

確認(rèn)時(shí)間：2010年4月16日6、末端因素6：“鋼水冶煉時(shí)間長”確認(rèn)方法：現(xiàn)場確認(rèn)確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：煉鋼工藝要求鋼水冶煉時(shí)間不超過40分鐘確認(rèn)情況：對一座RH一天鋼水冶煉情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下所示：出鋼序號123456789101112冶煉時(shí)間（分）333330312830262931253041出鋼序號131415161718192021222324冶煉時(shí)間（分）362731352931373630292935制表人：陳永軍制表時(shí)間：2010年4月20日

由上可以看出，鋼水冶煉時(shí)間有長有短，但平均冶煉時(shí)間變化不大，均在要求范圍之內(nèi)，對熱彎管頂部耐材使用壽命不直接造成影響。確認(rèn)結(jié)果：非要因確認(rèn)人：陳永軍

確認(rèn)時(shí)間：2010年4月20日制圖人：陳永軍制圖時(shí)間：2010年4月20日7、末端因素7：“冶煉真空度高”確認(rèn)方法：現(xiàn)場確認(rèn)確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)：品種鋼冶煉比例低于70%，冶煉真空度正常。確認(rèn)情況：對2009年12月份1#RH鋼種冶煉情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如下：由上圖可以看出，雙重處理鋼、LF鋼等品種鋼比例為69%，因此鋼水冶煉真空度正常。而且，品種鋼冶煉是煉鋼生產(chǎn)發(fā)展趨勢，不可控制。確認(rèn)結(jié)果：非要因確認(rèn)人：楊興國

確認(rèn)時(shí)間：2010年4月25日制圖人：楊興國制圖時(shí)間：2010年4月25日六、制定對策序號方案名稱方案主要內(nèi)容施工成本施工難度施工工期工藝可否方案評價(jià)方案一采用鎂質(zhì)噴補(bǔ)料代替原有定型鎂鉻耐材采用噴補(bǔ)料代替原有定型鎂鉻耐材，熱彎管內(nèi)壁頂部焊接好錨固件，錨固件間焊接好網(wǎng)板，對頂部實(shí)施噴補(bǔ)料進(jìn)行噴補(bǔ)填充。施工成本22.4萬元，成本較高熱彎管內(nèi)噴補(bǔ)作業(yè)操作方便，且施工時(shí)間短。整體施工難度低。現(xiàn)場施工工期預(yù)計(jì)7天，工期短，不影響精煉生產(chǎn)噴補(bǔ)料整體性能不好，易剝落，不能滿足精煉工藝的要求。差方案二采用新型的不定形剛玉澆注料代替原有定型鎂鉻耐材采用新型的不定形剛玉澆注料代替原有定型鎂鉻耐材，熱彎管內(nèi)壁頂部的修砌采用澆注的辦法，在熱彎管內(nèi)支模，用木條在熱彎管內(nèi)拱形模具上表面支成網(wǎng)狀的模型，在接近頂部的模型上面蓋上鐵皮，然后將澆注料攪拌均勻后從頂槍烘烤口注入熱彎管支好模具內(nèi)，滿足必要的養(yǎng)護(hù)時(shí)間后拆除模具。施工成本21.6萬元，成本較低熱彎管內(nèi)支模澆注作業(yè)簡單，容易操作，且施工時(shí)間工期短。整體施工難度低現(xiàn)場施工工期預(yù)計(jì)7天，工期短，不影響精煉生產(chǎn)不定型剛玉澆注料整體性能好，滿足精煉工藝要求優(yōu)制表人：黃云制表時(shí)間：2010年4月25日這兩種方案在我方的積極建議下，報(bào)煉鋼廠耐材組，耐材組同意采取方案二組織實(shí)施。制表人：熊超制表時(shí)間：2010年4月25日

序號要因?qū)Σ吣繕?biāo)措施地點(diǎn)時(shí)間負(fù)責(zé)人1耐火磚砌筑整體性能不好采用新型的不定型剛玉澆注料代替原有定型耐材避免熱彎管清渣作業(yè)時(shí)耐材整體連帶脫落熱彎管內(nèi)壁頂部的修砌采用澆注的辦法，在熱彎管內(nèi)支模，用木條在熱彎管內(nèi)拱形模具上表面支成網(wǎng)狀的模型，在接近頂部的模型上面蓋上鐵皮，然后將澆注料從頂槍烘烤口注入熱彎管內(nèi)。爐窯RH作業(yè)區(qū)10.5.2～10.5.9王進(jìn)忠2采用噴補(bǔ)料對不定型剛玉澆注料進(jìn)行維護(hù)熱彎管使用壽命達(dá)到3600爐多次清渣后，熱彎管內(nèi)壁頂部耐材剝離嚴(yán)重，用噴補(bǔ)料對被冷鋼渣子剝離的耐材部分進(jìn)行噴補(bǔ)填充，提高不定型耐材的使用壽命。爐窯RH作業(yè)區(qū)10.6.25～10.9.30熊超選定的方案實(shí)施對策表七、組織實(shí)施組織實(shí)施（一）：通過工藝改進(jìn)，熱彎管內(nèi)壁頂部的修砌采用澆注的辦法，在熱彎管內(nèi)支模，用木條在熱彎管內(nèi)拱形模具上表面支成網(wǎng)狀的模型，在接近頂部的模型上面蓋上鐵皮，然后將澆注料從頂槍烘烤口注入熱彎管內(nèi)，大修施工工期僅7天，在一個(gè)槽役的精煉周期時(shí)間內(nèi)，能滿足精煉生產(chǎn)的需要。2#RH3#熱彎管采用離線澆注作業(yè)模式，施工計(jì)劃工期時(shí)5月2日～5月9日。整個(gè)作業(yè)工序?yàn)椋哄^固件焊接——支?！獫沧ⅰ匀火B(yǎng)護(hù)——拆模等作業(yè)。制圖人：張志山制圖時(shí)間：2010年5月1日錨固件焊接支模襯板安裝澆注

組織實(shí)施（二）：小組對改進(jìn)后的3#熱彎管進(jìn)行跟蹤，統(tǒng)計(jì)情況如下表，熱彎管使用到2635爐下線清渣，共計(jì)下線清渣4次，無一次發(fā)生耐材連帶整體脫落現(xiàn)象，而改進(jìn)前熱彎管每次清渣都會(huì)造成耐火磚連帶整體脫落需要小修，分目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。為了進(jìn)一步提高熱彎管使用壽命，用小噴補(bǔ)機(jī)對被冷鋼渣子剝離的耐材部分，進(jìn)行噴補(bǔ)填充。熱彎管編號上線日期下線日期熱彎管管齡耐材整體脫落現(xiàn)象耐材最薄處殘厚是否繼續(xù)使用3#5.125.30643爐無253mm是3#6.36.231295爐無208mm采用噴補(bǔ)維護(hù)后繼續(xù)使用3#6.277.161933爐無167mm采用噴補(bǔ)維護(hù)后繼續(xù)使用3#7.208.112635爐無104mm采用噴補(bǔ)維護(hù)后繼續(xù)使用八、效果檢查（一）、熱彎管在線使用情況小組統(tǒng)計(jì)員張志山對改造后的2#RH3#熱彎管7月至9月的熱彎管使用情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。熱彎管編號上線日期下線日期熱彎管管齡耐材殘厚情況是否繼續(xù)使用3#7.208.112635殘厚滿足使用要求是3#8.159.143304殘厚滿足使用要求是3#9.189.303623殘厚達(dá)到大修標(biāo)準(zhǔn)否

由上表可以看出，改進(jìn)后7月至9月三個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，2#RH3#熱彎管內(nèi)部耐材熔損正常，使用管齡3623爐，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于09年熱彎管平均使用管齡1206爐，實(shí)現(xiàn)了預(yù)計(jì)3600爐的目標(biāo)。

制表人：張志山制圖時(shí)間：2010年9月30日制圖人：桑睿制圖時(shí)間：2010年9月30日（二）、經(jīng)濟(jì)效益本工法施工是采用新型的不定形剛玉澆注料代替原有定型耐材，剛玉澆注料比砌筑在頂部的定型耐材的整體性能好，可延長使用壽命。通過工藝改進(jìn)，對熱彎管頂部及管口澆注施工，使熱彎管的使用爐齡由1206爐提高到3623爐左右，延長了使用周期，從而節(jié)約了成本。改造前定型耐材施工成本：總耐材量30噸，每噸6800元，一次熱彎管大修成本=30*6800=20.4萬元，按改造前09年熱彎管大修30次計(jì)算，年耐材施工總成本：20.4*30=612萬元

改造前人工成本：12個(gè)人分兩班倒共修砌12天，共計(jì)：=6*3*12=216人工，每個(gè)人工按80元，共計(jì)：=216*80=1.728萬元；每年30次熱彎管大修，人工成本總計(jì)：1.728*30=51.84萬元

改造前熱彎管年大修成本=年定型耐材成本+年人工成本：

612+51.84=663.84萬元

改造后耐材施工成本：20噸定型耐材，每噸6800元，10噸不定型耐材，每噸8000元，每個(gè)熱彎管耐材成本=20*6800+10*8000=21.6萬元。改造后熱彎管爐齡提高了2倍，因此，熱彎管大修次數(shù)可以從30次/年降低到10次/年，耐材施工總成本：21.6*10=21