提高热弯管使用寿命

2016年10月22日提高热弯管使用寿命小组基本情况制表：熊超时间：2010年2月2日小组成绩

宝钢炼钢厂1#RH、2#RH、3#RH、4#RH和5#RH真空槽是大型精炼设备。这五座真空槽精炼装置承担着大硅钢、IF钢、电工钢和钢帘线等高质量、高附加值精品钢的精炼任务。热弯管是钢水精炼装置RH真空槽重要组成部分之一，是钢水精炼过程中气体排放通道。目前，五座RH精炼装置可供周转使用的热弯管共15只，热弯管内衬采用定型耐火材料即耐火砖进行砌筑。工程概况热弯管浸渍管热弯管清渣作业过程图

热弯管作为RH钢水精炼过程中气体排放通道，在使用若干炉次后，由于钢水精炼过程中钢渣飞溅到管壁及通道，当集聚量达到一定量后，将管内通道封堵，影响精炼排气畅通，需下线清理。

一、选题理由生产现状热弯管大修量大、工期长、维修成本高生产需求1、热弯管大修频率10次/年；2、热弯管大修工期10天/只。选定课题提高热弯管使用寿命，从而降低热弯管大修频率二、现状调查

小组统计员张志山对2009年内宝钢五座RH精炼装置的热弯管管龄进行了统计，统计如下表。2009年热弯管管龄统计序号RH管号下线日期管龄（炉）工期(天)序号RH管号下线日期管龄（炉）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：张志山制表时间：2010年2月22日

从上表可以得出09年热弯管共大修30次，平均使用寿命1206炉，大修频率高，耐材施工工期长，劳动强度大，耐材维修成本高，制约生产的稳定性。

根据导致热弯管大修频率高的各类因素运用排列图进行了如下分析：

由此图看出：热弯管顶部耐材整体脱落，为制约热弯管使用寿命整体提高的A类因素。制图人：熊超制图时间：2010年2月22日

1.理论根据：小组组长熊超对09年每只下线进行大修的热弯管顶部正常熔损部位的耐材熔损情况进行了测定，如下表：制定目标依据分析：2009年热弯管顶部耐材正常熔损情况统计序号RH管号管龄（炉）耐材熔损量熔损速率序号RH管号管龄（炉）耐材熔损量熔损速率11#1#3026208mm0.069mm/炉162#1#95767mm0.070mm/炉23#2#97066mm0.068mm/炉173#1#112574mm0.066mm/炉32#3#100467mm0.067mm/炉185#2#44330mm0.068mm/炉45#3#104873mm0.070mm/炉191#1#2233152mm0.068mm/炉51#2#2855182mm0.071mm/炉203#3#84058mm0.069mm/炉63#1#121182mm0.068mm/炉212#3#98470mm0.071mm/炉74#2#90064mm0.071mm/炉225#1#105376mm0.072mm/炉85#2#75855mm0.073mm/炉234#3#120686mm0.071mm/炉93#3#115478mm0.068mm/炉243#2#107873mm0.068mm/炉101#3#1985133mm0.067mm/炉251#2#50334mm0.068mm/炉115#1#96370mm0.073mm/炉265#2#42029mm0.069mm/炉122#2#105673mm0.069mm/炉272#2#72950mm0.069mm/炉133#2#84357mm0.068mm/炉283#1#120681mm0.067mm/炉145#3#90562mm0.069mm/炉291#3#98568mm0.069mm/炉154#1#3670248mm0.068mm/炉304#2#105874mm0.070mm/炉平均熔损速率0.069mm/炉制表人：张志山制表时间：2010年2月22日

那么，按照宝钢09年RH钢水处理量35845炉，热弯管大修寿命按照3600炉计算，则热弯管大修次数=35845/3600

≈9.96次/年，满足生产要求的热弯管大修频率10次/年。

2.事实依据：2009年7月，4#RH1#热弯管下线大修，热弯管管龄达到了历史最高值，为3670炉。

因此，小组成员一致认为将热弯管使用寿命提高到3600炉的目标是可能实现的！

由上表可知，定型耐材的正常熔损速率仅为0.069mm/炉，顶部定型耐材的厚度为300mm，残厚判废标准≤50mm，因此理论上热弯管的使用寿命可以达到：

（300-50）mm/（0.069mm/炉）=3623炉

通过对现状进行充分的调查以后，将目标定为：热弯管使用寿命从平均的1206炉提高到3600炉。三、设定目标制图人：桑睿制图时间2010年2月22日四、原因分析制图人：陈永军制图时间：2010年3月25日耐材砌筑模式不合理顶部集渣严重耐材性能差热弯管本体顶部变形冶炼时间长冶炼真空度高人员操作技能低培训考核不合格耐火砖砌筑整体性能不好顶部耐材修理频率高热弯管顶部耐材整体脱落人机法料环五、要因确定1、末端因素1：“培训考核不合格”确认方法：理论及实际操作考核确认标准：岗位规程考核成绩80分以上确认情况：查阅09年8月份和10年1月份员工岗位规程和技术规程考试成绩。制表人：杨兴国制表时间：2010年4月3日

由上表可以看出员工考试成绩平均在90分以上，成绩合格。确认结果：非要因确认人：杨兴国

确认时间：2010年4月3日2、末端因素2：“热弯管本体顶部变形”确认方法：现场测量确认标准：本体铁壳变形量≤3mm确认情况：09年10～12月份RH热弯管大修本体铁壳进行测量。测量结果如下表：制表人：杨兴国制表时间：2010年4月8日

序号RH管号下线日期管龄（炉）本体铁壳形变（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

由上表可以看出热弯管顶部本体铁壳形变量均不超过2.5mm，而本体铁壳变形标准：本体铁壳形变量≤3mm。热弯管本体顶部变形情况正常，在标准范围控制之内。确认结果：非要因确认人：杨兴国

确认时间：2010年4月8日3、末端因素3：“耐材性能差”确认方法：指标测定确认标准：技术规程规定的耐材理化指标。确认情况：2010年1～3月份一炼钢RH热弯管大修三次所用的留样耐材送炼钢厂耐材技术组测定材质，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标均在技术规程规定的标准之内。确认结果：非要因确认人：陈永军确认时间：2010年4月10日化学成分%MgOCr2O3CaOSiO2Fe2O3Ai2O3指标≥58.6≥25.1≥0.63≥1.1≥7.3≥4.7实际批号13258.725.40.641.37.64.811460.125.20.641.47.54.902959.225.50.651.27.74.8物理性能显气孔率%体积密度g/cm3常温耐压强度Mpa荷重软化点℃指标≤9.2≥3.37≥108≥1700实际批号1328.93.3911017101149.03.3810917030299.13.391121707物理性能高温抗折强度（1400℃0.5h）Mpa透气度nPm指标≥9.4≤2.5实际批号1329.62.41149.92.20299.72.5热膨胀率%400℃600℃800℃1000℃1200℃1400℃1600℃指标≤0.27≤0.41≤0.61≤0.82≤1.07≤1.34≤1.61实际批号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：陈永军制表时间：2010年4月10日4、末端因素4：“耐火砖砌筑整体性能不好”确认方法：统计分析确认标准：岗位规程规定热弯管大修标准——耐材整体脱落面积≥2㎡确认情况：经统计2009年1月至4月热弯管清渣维护作业情况如下表所示：

制表人：熊超制表时间：2010年4月13日

由上表可以看出，定型耐材单体性能较好，但是各个耐材之间连结性较差，清渣时残渣容易连带耐材一起脱落，大面积脱落后就不易修补导致热弯管大修。所以热弯管顶部采用定型耐材砌筑整体性能不好，是致使热弯管顶部耐材整体脱落的主要原因。确认结果：要因确认人：熊超

确认时间：2010年4月13日5、末端因素5：“顶部结渣严重”确认方法：统计分析确认标准：热弯管顶部结渣严重对热弯管使用寿命的影响确认情况：对3#RH2#热弯管使用过程中顶部结渣情况进行测量，统计结果如下：上线日期下线日期使用管龄（炉）结渣厚度（mm）修理情况1月1日1月9日306126结渣清理1月12日1月23日655135结渣清理1月26日2月5日970133热弯管大修制表人：张志山制表时间：2010年4月16日

由上表可以看出，热弯管在使用一段时间后，冷钢以及渣子会集结在热弯管顶部，因此每次热弯管下线都需要对热弯管结渣进行清理，修理频次高。而每次清理都会使热弯管顶部耐材被连带剥离，进而影响着热弯管顶部耐材的使用寿命。但由于热弯管顶部结渣是现有钢水处理工艺所产生的必然结果，因此，结渣清理既不可避免也不能够减少清理频率。确认结果：非要因确认人：张志山

确认时间：2010年4月16日6、末端因素6：“钢水冶炼时间长”确认方法：现场确认确认标准：炼钢工艺要求钢水冶炼时间不超过40分钟确认情况：对一座RH一天钢水冶炼情况进行统计，统计结果如下所示：出钢序号123456789101112冶炼时间（分）333330312830262931253041出钢序号131415161718192021222324冶炼时间（分）362731352931373630292935制表人：陈永军制表时间：2010年4月20日

由上可以看出，钢水冶炼时间有长有短，但平均冶炼时间变化不大，均在要求范围之内，对热弯管顶部耐材使用寿命不直接造成影响。确认结果：非要因确认人：陈永军

确认时间：2010年4月20日制图人：陈永军制图时间：2010年4月20日7、末端因素7：“冶炼真空度高”确认方法：现场确认确认标准：品种钢冶炼比例低于70%，冶炼真空度正常。确认情况：对2009年12月份1#RH钢种冶炼情况进行统计，统计结果如下：由上图可以看出，双重处理钢、LF钢等品种钢比例为69%，因此钢水冶炼真空度正常。而且，品种钢冶炼是炼钢生产发展趋势，不可控制。确认结果：非要因确认人：杨兴国

确认时间：2010年4月25日制图人：杨兴国制图时间：2010年4月25日六、制定对策序号方案名称方案主要内容施工成本施工难度施工工期工艺可否方案评价方案一采用镁质喷补料代替原有定型镁铬耐材采用喷补料代替原有定型镁铬耐材，热弯管内壁顶部焊接好锚固件，锚固件间焊接好网板，对顶部实施喷补料进行喷补填充。施工成本22.4万元，成本较高热弯管内喷补作业操作方便，且施工时间短。整体施工难度低。现场施工工期预计7天，工期短，不影响精炼生产喷补料整体性能不好，易剥落，不能满足精炼工艺的要求。差方案二采用新型的不定形刚玉浇注料代替原有定型镁铬耐材采用新型的不定形刚玉浇注料代替原有定型镁铬耐材，热弯管内壁顶部的修砌采用浇注的办法，在热弯管内支模，用木条在热弯管内拱形模具上表面支成网状的模型，在接近顶部的模型上面盖上铁皮，然后将浇注料搅拌均匀后从顶枪烘烤口注入热弯管支好模具内，满足必要的养护时间后拆除模具。施工成本21.6万元，成本较低热弯管内支模浇注作业简单，容易操作，且施工时间工期短。整体施工难度低现场施工工期预计7天，工期短，不影响精炼生产不定型刚玉浇注料整体性能好，满足精炼工艺要求优制表人：黄云制表时间：2010年4月25日这两种方案在我方的积极建议下，报炼钢厂耐材组，耐材组同意采取方案二组织实施。制表人：熊超制表时间：2010年4月25日

序号要因对策目标措施地点时间负责人1耐火砖砌筑整体性能不好采用新型的不定型刚玉浇注料代替原有定型耐材避免热弯管清渣作业时耐材整体连带脱落热弯管内壁顶部的修砌采用浇注的办法，在热弯管内支模，用木条在热弯管内拱形模具上表面支成网状的模型，在接近顶部的模型上面盖上铁皮，然后将浇注料从顶枪烘烤口注入热弯管内。炉窑RH作业区10.5.2～10.5.9王进忠2采用喷补料对不定型刚玉浇注料进行维护热弯管使用寿命达到3600炉多次清渣后，热弯管内壁顶部耐材剥离严重，用喷补料对被冷钢渣子剥离的耐材部分进行喷补填充，提高不定型耐材的使用寿命。炉窑RH作业区10.6.25～10.9.30熊超选定的方案实施对策表七、组织实施组织实施（一）：通过工艺改进，热弯管内壁顶部的修砌采用浇注的办法，在热弯管内支模，用木条在热弯管内拱形模具上表面支成网状的模型，在接近顶部的模型上面盖上铁皮，然后将浇注料从顶枪烘烤口注入热弯管内，大修施工工期仅7天，在一个槽役的精炼周期时间内，能满足精炼生产的需要。2#RH3#热弯管采用离线浇注作业模式，施工计划工期时5月2日～5月9日。整个作业工序为：锚固件焊接——支模——浇注——自然养护——拆模等作业。制图人：张志山制图时间：2010年5月1日锚固件焊接支模衬板安装浇注

组织实施（二）：小组对改进后的3#热弯管进行跟踪，统计情况如下表，热弯管使用到2635炉下线清渣，共计下线清渣4次，无一次发生耐材连带整体脱落现象，而改进前热弯管每次清渣都会造成耐火砖连带整体脱落需要小修，分目标实现。为了进一步提高热弯管使用寿命，用小喷补机对被冷钢渣子剥离的耐材部分，进行喷补填充。热弯管编号上线日期下线日期热弯管管龄耐材整体脱落现象耐材最薄处残厚是否继续使用3#5.125.30643炉无253mm是3#6.36.231295炉无208mm采用喷补维护后继续使用3#6.277.161933炉无167mm采用喷补维护后继续使用3#7.208.112635炉无104mm采用喷补维护后继续使用八、效果检查（一）、热弯管在线使用情况小组统计员张志山对改造后的2#RH3#热弯管7月至9月的热弯管使用情况进行了统计。热弯管编号上线日期下线日期热弯管管龄耐材残厚情况是否继续使用3#7.208.112635残厚满足使用要求是3#8.159.143304残厚满足使用要求是3#9.189.303623残厚达到大修标准否

由上表可以看出，改进后7月至9月三个月的时间内，2#RH3#热弯管内部耐材熔损正常，使用管龄3623炉，远远高于09年热弯管平均使用管龄1206炉，实现了预计3600炉的目标。

制表人：张志山制图时间：2010年9月30日制图人：桑睿制图时间：2010年9月30日（二）、经济效益本工法施工是采用新型的不定形刚玉浇注料代替原有定型耐材，刚玉浇注料比砌筑在顶部的定型耐材的整体性能好，可延长使用寿命。通过工艺改进，对热弯管顶部及管口浇注施工，使热弯管的使用炉龄由1206炉提高到3623炉左右，延长了使用周期，从而节约了成本。改造前定型耐材施工成本：总耐材量30吨，每吨6800元，一次热弯管大修成本=30*6800=20.4万元，按改造前09年热弯管大修30次计算，年耐材施工总成本：20.4*30=612万元

改造前人工成本：12个人分两班倒共修砌12天，共计：=6*3*12=216人工，每个人工按80元，共计：=216*80=1.728万元；每年30次热弯管大修，人工成本总计：1.728*30=51.84万元

改造前热弯管年大修成本=年定型耐材成本+年人工成本：

612+51.84=663.84万元

改造后耐材施工成本：20吨定型耐材，每吨6800元，10吨不定型耐材，每吨8000元，每个热弯管耐材成本=20*6800+10*8000=21.6万元。改造后热弯管炉龄提高了2倍，因此，热弯管大修次数可以从30次/年降低到10次/年，耐材施工总成本：21.6*10=21