§ 5. Сооружение печей

Порядок работ по сооружению печей

Строительство фундаментов

Сооружение любой печи начинают со строительства фундамента в соот­ветствии с его проектом, определяемым типом и размером печи (см. рис. 70). На верхней поверхности фундамента красками или рисками на специально заделанных стальных пластинах наносят его главные оси и все отметки, необходимые для монтажа каркаса. На фундаменте обязательно должны быть предусмотрены углубления и анкерные болты для установки и крепления стоек каркаса или кожуха печи и подподовых балок. Их фактическое размещение и соответствие проекту должно быть тщательно проверено до начала монтажа металлоконструкций.

Очень важно также проверить вертикальные размеры фундамента, поскольку ошибка в уровне расположения печи в цехе совершенно не­допустима. Печь, являющаяся одним из важнейших видов технологи­ческого оборудования, тесно связана с системами подачи, загрузки и вы­грузки исходных материалов, металла и шлака. Поэтому точное соот­ветствие вертикальных размеров фундамента проекту должно обеспе­чить нормальную работу печи в комплексе со всеми обслуживающими се устройствами и с тем технологическим оборудованием (например, прокатным станом), для которого она предназначена.

Проверяют также горизонтальность верхней поверхности фундамен­та, которая должна строго соблюдаться и отклонение не должно пре­вышать допустимой (по проекту) величины для данного типа печи.

Монтажные работы

После тщательной и всесторонней проверки фундамент печи при­нимают по акту и только тогда можно начинать работы по монтажу каркаса, кожуха и всех механизмов печи, а также кладку огнеупорной футеровки и тепловой изоляции. При сооружении небольших и средних нагревательных печей обычно сначала осуществляют монтажные работы и только после полной готовности каркаса печи начинают кладку ее футеровки.

Строительство таких крупных печей, как доменные, мартеновские, двухванные, нагревательные колодцы и другие ведут, совмещая мон­таж стальных конструкций, оборудования печи и кладку ее футеровки. Поэтому график монтажа крупных печей должен быть очень четко со­гласован со сроками проведения всех смежных работ и, что самое главное, он должен точно соблюдаться. Задержка монтажных работ или нарушение их последовательности сразу же повлекут за собой сни­жение темпов сооружения всей печи вследствие вынужденного откла­дывания смежных операций.

Монтаж стальных конструкций следует выполнять в строгом соот­ветствии с проектом организации работ после проверки и подготовки всех деталей и узлов к подъему и установке на место. Обычно произ­водят предварительное укрупнение элементов конструкции вблизи места монтажа. Это укрупнение должно в максимально возможной мере со­кратить число операций по сборке всей металлоконструкции на месте, что позволяет уменьшить время монтажа.

Степень укрупнения элементов металлоконструкций ограничивается только грузоподъемностью имеющегося в распоряжении крана. При этом очень важна строгая последовательность сборки конструкции без пропусков, так как только правильный порядок ее сборки обеспечивает создание расчетной прочности, жесткости и неизменяемости размеров в процессе службы.

Подъем и установку на место всех деталей и узлов проводят с по­мощью подъемных мачт и кранов. Поднимаемые элементы и узлы ме­таллоконструкции закрепляют стропами, в качестве которых использу­ются стальные тросы или цепи. Строповку проводят так, чтобы элемент поднимался в положении, близком к проектному, и чтобы его не нужно было поворачивать во время подъема. Перед окончательным соедине­нием установленных на место деталей и узлов проверяют правильность их размещения и полное соответствие проектным отметкам.

Соединение большей части элементов стальных конструкций прово­дится посредством сварки и реже клепки. Для этого предусматривают вооружение временных подмостей на период монтажа стальных конструкций печи с целью обеспечения доступа ко всем соединяемым узлам. Подмости крепят на легких кронштейнах, привариваемых к стойкам каркаса печи или к ее кожуху. Сварка печных металлоконструкций дол­жна проводиться тщательно. По окончании монтажа окончательно про­веряют геометрическую схему конструкции. В случае крупных печей такая проверка проводится инструментальными геодезическими метода­ми, а для небольших печей с помощью стальной рулетки, уровня и отвеса.

Иногда для ускорения монтажа каркаса и кожуха, особенно при ка­питальном ремонте или реконструкции печи, применяют способ надвижки. Он заключается в том, что на специальном стенде на уровне фундамента печи (или несколько выше его верхней отметки), но в сто­роне от него собирают всю металлоконструкцию или значительную ее часть. Затем готовую конструкцию надвигают на место с помощью полиспастов и лебедок и опускают на фундамент (на уровень проектной отметки). После этого остается только надежно и прочно соединить металлоконструкцию с фундаментом посредством анкерных болтов. Если к металлоконструкции предъявляется требование газоплотности (например, кожух доменной печи, ее газоочистные устройства и т. п.), то герметичность всех сварных швов подвергают тщательной проверке. Для этого швы промазывают керосином и следят за его про­сачиванием через возможные раковины и неплотности.

В тех случаях, когда можно закрыть временными заглушками все отверстия и люки в кожухе (например, воздухонагреватели доменных печей), проводят испытания накачиванием в полностью закрытый кожух сжатого воздуха и измерения падения давления в течение определен­ного времени. Утечку воздуха в вызывающих опасения местах швов устанавливают, покрывая их мыльным раствором.

Сдача и приемка смонтированных металлоконструкций проводится по акту.

Кладка огнеупорной футеровки и тепловой изоляции

Ее выполняют в строгом соответствии с проектом печи, предписы­вающим совершенно определенный подбор огнеупорных и теплоизоля­ционных материалов для тех или иных ее элементов и узлов. Такое со­ответствие наряду с высоким качеством выполнения работ по кладке обеспечивают ее механическую прочность и долговечность.

Как отмечалось выше, огнеупорная футеровка печи должна хорошо сопротивляться проникновению через нее газов и расплавленных метал­лов и шлаков. Это в значительной мере обусловлено толщиной швов, поскольку они обычно являются слабым местом любой кладки. В зави­симости от толщины швов огнеупорную кладку подразделяют на че­тыре категории:

1. особо тщательная, со швами толщиной не более 1 мм, применя­ется при выполнении футеровки плавильных печей'в зоне контакта с жидким металлом и шлаком и некоторых высокотемпературных нагре­вательных печей, а также их сводов при 1400 °С и выше;

2. тщательная, со швами толщиной не более 2 мм, применяется для выполнения футеровки элементов плавильных печей, подвергающихся воздействию шлаков и высокотемпературных нагревательных печей в тех местах, где кладка подвержена значительным истирающим воздей­ствиям, а также сводов печей при температуре до 1400 °С;

3. обыкновенная, со швами толщиной не более 3 мм, применяется при футеровке нагревательных печей с рабочей температурой до 1200 °С;

4. простая, со швами толщиной до 4 мм, применяется для выполнения нижних слоев пода, не контактирующих с нагреваемым метал­лом, для футеровки боровов и дымовых труб.

При толщине швов до 2 мм кирпичи предварительно подгоняют, обтесывая одну из сторон. Очень важно, чтобы при выполнении кладки кирпич не оказался бы лежащим обтесанной стороной в сторону рабо­чего пространства печи; он обязательно должен быть уложен так, что­бы обтесанная сторона легла бы внутрь кладки.

Помимо соблюдения требуемой толщины швов, стойкость кладки повышается перевязкой швов, обязательно практикующейся при ее вы­полнении и подробно описанной в § 4 настоящей главы (см. рис. 74),

Перед началом работ по выполнению футеровки печи к рабочей площадке подвозят необходимые материалы и создают склады для их хранения. От правильности транспортировки, перегрузки и хранения огнеупорных изделий зависят их сохранность и качество. При небреж­ном обращении с огнеупорами у них отбиваются углы и ребра, образу­ются трещины, а иногда происходит разрушение кирпича. При непра­вильном складировании возникает опасность перемешивания кирпичей различных сортов и марок, что вызывает затруднения в учете и от­грузке со склада необходимых огнеупорных изделий.

При складировании кирпич каждого размера и сорта кладут в от­дельные штабеля. Это необходимо для обеспечения высококачествен­ной кладки, учитывая, что толщина шва при одинаковых размерах кир­пичей получается одинаковой по всей кладке. Штабеля четко марки­руют.

При перегрузках и транспортировке кирпича к строящейся печи с помощью конвейеров, рольгангов, лотков и желобов необходимо сле­дить за тем, чтобы кирпичи не ударялись друг о друга или о соответ­ствующие приспособления.

Склады для огнеупорных изделий должны быть закрытыми; только для шамотных и динасовых изделий допускается на летнее время поль­зоваться полузакрытыми складами (навесами). Мертели и огнеупорные порошки хранят в закрытых складах в отдельных закромах с надпи­сями, показывающими марку и сорт материала.

Работы по кладке футеровки печи начинают обычно с ее нижнего строения (дымоходов, рекуператоров или регенераторов и т. д.). Затем проводят последовательно кладку пода, стен и свода печи. При выпол­нении кладки соблюдают приведенные выше требования по толщине швов в зависимости от ее категории в соответствии с указаниями про­екта печи, обеспечивая необходимую перевязку швов.

Кладка отдельных элементов печи (пода, стен, свода) должна про­водиться в соответствии с особенностями ее конструкции, описанными в § 4 настоящей главы. В случае выполнения футеровки печей из на­бивных масс или огнеупорного бетона используют шаблоны и опалубки необходимой формы. Для ускорения работ по выполнению огнеупорной футеровки часто ведут кладку отдельных узлов или их изготовление из огнеупорного бетона в непосредственной близости от печи, а затем эти укрупненные блоки переносят с помощью крана и устанавливают на­ место.

При сооружении крупных печей для сокращения времени работ по футеровке кладку ведут на двух и более уровнях по высоте. Напри­мер, футеровку лещади и горна доменной печи сочетают с выполнением ряда монтажных работ и с кладкой футеровки ее шахты.

Сушка и разогрев футеровки

После завершения монтажных и футеровочных работ тщательно проверяют соответствие проекту фактически получившихся геометрических размеров и формы рабочего пространства печи. После устранения всех дефектов и недоделок можно начинать сушку футеровки и ее ра­зогрев. Длительность этих операций зависит от конструкции, размеров, назначения печи, материала футеровки и способа ее выполнения. Так, монолитная футеровка из огнеупорного бетона требует очень медленного и тщательного высушивания и разогрева, тогда как кладка из огне­упорных кирпичей может быть высушена и разогрета сравнительно быстро.

При сушке футеровки, осуществляемой сжиганием газа с помощью специальных временных горелок или (что практикуется реже) сжиганием дров в рабочей камере, должно быть соблюдено главное условие: обес­печение равномерного распределения температуры по всему высушива­емому пространству.

Разогрев печей с доведением до рабочей температуры следует про­водить непосредственно по окончании сушки. Во время сушки и разогре­ва должно быть организовано непрерывное наблюдение за состоянием температурных швов и свода. В случае подвижного каркаса необходимо постепенно отпускать болтовые связи.

После разогрева и опробования всех механизмов и оборудования печи проводят наладку ее производственного режима и сдают печь об­служивающему персоналу.

Техника безопасности при сооружении печей

Сооружение печей проводится либо во вновь строящихся, либо в расширяемых или реконструируемых цехах. Работы по сооружению пе­чей ведутся в цехе часто одновременно на разных уровнях, причем особо сложная обстановка складывается в действующих цехах, насы­щенных работающим оборудованием.

Поэтому обязательный инструктаж всех занятых при строительст­ве печи по технике безопасности должен отражать не только вопросы охраны труда и безопасного выполнения работ собственно по сооруже­нию печи, но и специфику условий работы в данном цехе с его грузо­потоками, транспортными средствами и энергетическими коммуникация­ми. При этом значительная часть грузопотоков в действующем цехе металлургического завода представляет собой потоки расплавленного или раскаленного металла и жидкого шлака, что требует особого вни­мания для обеспечения безопасности работающих.

Основные правила техники безопасности при монтаже стальных конструкций и оборудования печей сводятся к следующему. Зона мон­тажа должна быть ограждена и посторонние лица в нее не допускают­ся. При выполнении работ в этой зоне в темное время суток она должна быть хорошо освещена. Все оборудование, используемое при монтаж­ных работах, должно быть в исправном состоянии и испытано, а все грузоподъемные устройства и механизмы должны иметь соответствую­щие паспорта.

Линии электрического тока следует располагать так, чтобы исклю­чить случайное задевание за них монтируемыми конструкциями. Если существующую в цехе линию нельзя вынести за зону монтажа, то сле­дует установить за ней специальный надзор.

При обвязывании стропами балок, стоек и других поднимаемых на высоту элементов металлоконструкций следует строго соблюдать специально разработанные правила по строповке. Все сварочные работы также проводятся в соответствии с существующими правилами, обес­печивающими безопасные условия работы.

При сборке каркаса и установке на него литых рам, заслонок, горелочных плит и всякого другого тяжелого оборудования и арматуры печи надо очень внимательно следить за тем, чтобы эти нагрузки на каркас были по возможности равномерными и не вызывали перегрузки какой-либо одной стороны печи. Иначе это может привести к неустой­чивости и даже опрокидыванию не закрепленного еще окончательно и не загруженного футеровкой каркаса. Ни в коем случае нельзя подни­мать на высоту металлоконструкции или грузы, на которых находятся люди. Высокие металлоконструкции, установленные, в вертикальное по­ложение, необходимо поддерживать расчалками до момента их окон­чательного закрепления.

Все монтажные работы на высоте должны проводиться только с подмостей, имеющих прочные ограждения, и с привязкой монтажников с помощью специальных предохранительных поясов к неподвижным час­тям конструкции. Использовать подмости в качестве опор для домкра­тов и рычагов категорически запрещается.

При выполнении работ по кладке футеровки следует соблюдать следующие основные правила техники безопасности. Все рабочие места, проходы и лестницы должны быть свободные от мусора и металличе­ских конструкций и хорошо освещены. В закрытые места (шлаковики, борова и т. п.) следует посылать не менее двух человек.

Леса, подвесные площадки и подмости, с которых проводят клад­ку, должны быть достаточно устойчивыми, надежными и прочными. Их рассчитывают и подвергают испытанию под двойной нагрузкой. Во из­бежание провала настилов не следует перегружать леса и подмости кирпичом и другими строительными материалами, а их укладка долж­на быть равномерной.

Если работы ведутся в два или три яруса по высоте (например, при сооружении доменных печей), необходимо устраивать прочные и не имеющие отверстий и щелей перекрытия для предохранения людей, ра­ботающих на нижних уровнях, от предметов и мусора, которые могут упасть с верхних ярусов.

Так как при сооружении печей используется большое число различ­ных механизмов (для транспортировки кирпича, порошков и растворов,, приготовления растворов, резки кирпича и т. д.), следует принять все меры против возможного травматизма. С этой целью все движущиеся части и приводы механизмов должны быть надежно ограждены, а ме­ханизмы размещены на рабочей площадке так, чтобы обеспечить наи­меньшую вероятность пересечения путей движения работающих и гру­зопотоков. Необходимо также предусмотреть систему аварийного вы­ключения отдельных механизмов.

Осуществление всех перечисленных мероприятий должно обеспечить безопасные условия работ по сооружению металлургических печей.