Uitgebreide Kapitaalreparaties voor Hoogovens: Herovoeren, Mantelreparaties & Apparatusrevisie

Kapitaalreparaties van een Hoogoven

Kapitaalreparaties van een hoogoven zijn die reparaties die worden uitgevoerd na het einde van een campagne van de hoogoven. Tijdens de kapitaalreparaties zijn de hoofdtaken die normaal worden uitgevoerd: (i) herovoeren van de oven, (ii) reparaties van de beschadigde delen van de mantel, (iii) grote revisie van alle apparatuur met vervanging van versleten onderdelen, (iv) vervanging van die apparatuur, instrumenten en automatiseringsitems die verouderd zijn of hun levensduur hebben voltooid, en (v) wijzigingswerk waarvan de noodzaak werd gevoeld tijdens de draaiende campagne die net is beëindigd.

Omdat een campagne van een hoogoven lang duurt (10 tot 20 jaar), vindt technologische modernisering plaats tijdens deze periode. Het wordt daarom noodzakelijk om deze technologische verbeteringen in de hoogoven te verwerken tijdens de kapitaalreparaties. Dit houdt de hoogoven up-to-date voor de nieuwe campagne.

Kapitaalreparaties bieden ook de kans voor het staalwerk om de voeringseigenschappen van de oven te verbeteren en het interne volume en dus de capaciteit van de hoogoven te vergroten. De verbetering van de voeringseigenschappen helpt ook bij de verlenging van de campagneslevensduur van de hoogoven.

Planning van de Kapitaalreparaties

Kapitaalreparaties van de hoogoven zijn normaal een tijdsgebonden activiteit die binnen de kortst mogelijke tijd en binnen het toegekende budget moet worden voltooid; nauwkeurige en gedetailleerde planning is daarom van vitaal belang voor de succesvolle voltooiing. Planning moet tot op minuutniveau gedaan worden. Het succes van de tijdige voltooiing binnen de geraamde kosten hangt af van hoe nauwkeurig en gedetailleerd de planning is uitgevoerd.

De belangrijkste activiteiten die geplant moeten worden voor de kapitaalreparaties van de hoogoven omvatten: (i) voorbereidende taken, (ii) engineering-activiteiten, (iii) afblazen, salamander tappen en afkoelen van de oven, (iv) regelen van toegang voor mensen en materialen in de oven alsook verlichting, ventilatie en werkplatformen voor werk binnenin de oven, (v) demontage van oude refractaire stoffen, versleten koelplaten/staven en stikken samen met verwijdering van puin, (vi) zagen en verwijderen van beschadigde mantelplaten en inkoop en lassen van nieuwe mantelplaten, (vii) inkoop en installatie van ovenrefractaire stoffen, (viii) revisie van apparatuur met vervanging van versleten onderdelen, (ix) volledige vervanging van verouderde apparatuur, instrumenten en automatiseringsitems inclusief inkoop, (x) uitvoering van wijzigingswerk waar nodig, (xi) uitvoering van revisie, onderhoud en wijzigingstaken in de giethuizen, bunkerhuizen, pomphuizen, gaswassersinstallaties en slakgranulatieinstallaties, (xii) drukproeven van de oven en drogen, voorverwarmen en afkoelen van de refractaire stoffen, (xiii) opblazen van de oven en aanmaken van de taphaten, en (xiv) tappen van de eerste slak en metaal in de nieuwe campagne.

Planning voor mensen en materialen inclusief verbruiksgoederen alsook voor hijsmaterieel, gereedschappen en hulpmiddelen zijn belangrijke planningactiviteiten. Planning voor de bemanning is zeer belangrijk omdat een grote arbeidskracht voor korte tijd nodig is. Onder de werknemers zijn metselaars, monteurs en getrainde lassers de categorieën die in grote vraag zijn tijdens de kapitaalreparaties. Over het algemeen zijn deze categorieën lokaal niet in de benodigde aantallen beschikbaar en moeten van buiten worden gehaald.

Ook van belang voor de planning is de logistiek van de materialen, aangezien kapitaalreparaties verplaatsing van grote tonnages van diverse materialen in een kort tijdsinterval omvatten. De transportvloot moet hieraan voldoen. Omdat een grote hoeveelheid puin ontstaat tijdens kapitaalreparaties, moet de puinstortplaats geïdentificeerd worden die niet ver van de reparatiesite ligt. De afstand van de stortplaats beïnvloedt de behoefte aan transportvloot.

Mechanisatie van het kapitaalreparatiewerk verkort de ovenuitvaltijd en heeft invloed op de planning. Planning voor de reparaties moet gebeurd na een beslissing over de mate van mechanisatie tijdens de reparaties. Totale mechanisatie vereist beschikbaarheid van ontsteeningmachines van een formaat dat in de hoogoven past, baggers en/of bobcats, draagbare banden, vorkheftrucks, hizen voor materialen, enz.

Planning is ook nodig voor de systematische opslag van kapitaalreparatie-items zodat deze beschikbaar zijn op het moment van behoefte zonder tijdverlies.

De benodigde tijd voor de kapitaalreparaties verkleint als bepaalde taken, die parallel uitgevoerd kunnen worden, op die manier gepland worden. Bij het plannen van parallelle taken moet echter de veiligheid van de mensen in acht worden genomen. Voldoende veiligheidsmiddelen zoals helmen, handschoenen, veiligheidsschoenen, neusmaskers, lasbrillen, ademhalingsapparatuur, CO-monitors en elektrische veiligheidsmiddelen moeten gepland worden.

Planningactiviteiten voor de kapitaalreparaties van de hoogoven starten lang voordat de oven daadwerkelijk wordt afgeblazen. Het begint met het opstellen van een lijst van alle grote en kleine werkzaamheden die tijdens de kapitaalreparaties moeten worden uitgevoerd. Na de lijst wordt een ruwe kostenschatting gemaakt en goedkeuringen verkregen zodat langlopende items besteld kunnen worden voor tijdige levering. De kosten worden bijgewerkt na voltooiing van de planning.

Wanneer de gedetailleerde planning voltooid is, worden staafdiagrammen en PERT-diagrammen gemaakt voor nauwkeurige voortgangscontrole van het kapitaalreparatiewerk.

Voorbereidende en Engineering-activiteiten

Voorbereidende activiteiten zijn die activiteiten die worden uitgevoerd terwijl de oven nog draait. Deze activiteiten vergemakkelijken de beschikbaarheid van materialen op tijd tijdens de kapitaalreparaties en voorkomen vertragingen. Voorbeelden zijn: voorbereiding voor salamander tappen, beschikbaar stellen van water met de juiste druk aan de ovenbovenkant voor kwetsen en afkoelen na salamander tappen, beschikbaar stellen van faciliteiten voor installatie van blazen en verlichting op verschillende niveaus van de hoogoven, beschikbaar stellen van opslagruimte en opslaan van materialen in die opslagen op verschillende delen en niveaus van de hoogoven om de materialenverplaatsing tijdens de kapitaalreparaties te verminderen, fabricage van werkplatformen voor gebruik tijdens kapitaalreparaties (enkele hangen van boven), aanleggen van faciliteiten aan de ovenbovenkant voor ophangen van werkplatformen, installatie van hijsmaterieel en hulpmiddelen zoals lieren, telphers die tijdens kapitaalreparaties gebruikt worden, tijdelijke kabelverlegging indien nodig voor blazen, verlichting en andere tijdelijke apparatuur, beschikbaar stellen van voldoende steigerwerk dat snel in de oven gemonteerd kan worden, enz.

Sommige van de bovenstaande taken vereisen engineering-activiteiten zoals het opstellen van fabricageteekeningen, routering van tijdelijke kabels en waterleidingen, installatie van boosterpompen voor water, enz.

Afblazen, Salamander Tappen en Afkoelen van de Hoogoven

Het proces van afblazen van de hoogoven wordt uitgelegd in een apart artikel. Een voorzorgsmaatregel die tijdens het afblazen genomen moet worden: water en stoom die tijdens het afblazen voor afkoeling van de topgassen worden gebruikt, dissocieren in waterstof en zuurstof. Toegenomen hoeveelheden waterstof en zuurstof kunnen een explosief mengsel vormen; continue monitoring van de topgassamenstelling is daarom essentieel. Topgas wordt normaal geanalyseerd in een gaschromatograaf.

Het proces van salamander tappen wordt gedetailleerd uitgelegd in artikelen.

Kwetsen en afkoelen van de oven met water gesproeid vanaf de ovenbovenkant is een belangrijke activiteit die na het salamander tappen wordt ondernomen. Dit versnelt de afkoeling van de oven naar de omgevingstemperatuur. De hoeveelheid water die aanvankelijk gesproeid wordt, moet gecontroleerd worden om vorming van explosieve mengsels door dissociatie van water in waterstof en zuurstof te voorkomen. De waterhoeveelheid kan verhoogd worden nadat de oventemperatuur is gedaald tot een niveau waarop de waterdissociatiereactie niet meer plaatsvindt.

Na afkoeling van de oven wordt deze gepurged met stikstof voor de verwijdering van schadelijke gassen (koolstofmonoxide, enz.) die in de oven aanwezig kunnen zijn.

Kapitaalreparatie-activiteiten

De kapitaalreparaties van de oven starten na afkoeling. Het begint met afsluiten van de hoogovengasleiding, openen van de permanente openingen in de oven, verwijderen van de tuyères, koelers en blaaspijpen en demontage van de topapparatuur voor revisie. De ovenmantel wordt op een geplande manier op passende plekken gezaagd voor toegang van mensen, materialen en machines. Voorzieningen worden getroffen voor verlichting en ventilatie binnenin de oven. Daarna wordt de hearthbodem geïnspecteerd om te verzekeren dat de hele salamander is verwijderd en de oven een schone hearth heeft. Als salamander overblijft, moet deze verwijderd worden door het los te maken. Soms is lansing of gebruik van explosieven nodig voor verwijdering van de resterende salamander.

Na verzekering van een schone hearth, begint de demontage van de oude voering. Om tijd te besparen bij demontage, wordt in sommige ovens een ontsteeningmachine op een beweegbaar opgehangen platform gebruikt. De demontage wordt gevolgd door puinverwijdering en reiniging, meestal door inzet van een bagger en tijdelijke band. Na reiniging start het daadwerkelijke reparatiewerk volgens planning, wat mantelreparaties, erectie van keelvoeringplaten en koelstaven, en refractaire voering omvat.

Refractaire voering is een massaal werk en het hoofwerk dat binnenin de oven uitgevoerd moet worden. Normaal wordt dit parallel aan verschillende fronten uitgevoerd met behulp van opgehangen platforms. Het is van cruciaal belang dat puin van de voering van het bovenste platform niet op de lagere platforms valt. Ook is het belangrijk dat dit onder nauwkeurige toezicht van refractaire ingenieurs rond de klok gebeurt om de integriteit van de refractaire voering te waarborgen. De aanwezigheid van de refractaire ingenieur is ook nodig voor direct beslissen.

Activiteiten na Voltooiing van de Refractaire Voering

Na voltooiing van de refractaire voering moet alle voeringspuin verwijderd worden en de voering geïnspecteerd door een team van leidinggevenden samen met de aannemer om de kwaliteit en integriteit van het voeringswerk te verzekeren. Na deze controle worden de erectiematerialen uit de oven verwijderd. Vervolgens worden de voor toegang gezaagde mantelplaten weer gelast en de voering in die gebieden opnieuw aangebracht, weer onder toezicht van een refractaire ingenieur. De topapparatuur wordt teruggemonteerd en de permanente openingen gesloten. Daarna worden de koelers, blaaspijpen en tuyères teruggeplaatst en de oven drukgetest. Daarna is de oven klaar voor drogen, voorverwarmen en afkoelen van de refractaire stoffen volgens het schema. Na afkoeling is er behoefte aan inspectie van de refractaire stoffen. Deze dagen wordt in veel ovens om het proces te versnellen, het voorverwarmen en inspectie-deel weggelaten. Er zijn gevallen waar direct na de drukproef wordt overgegaan op opblazen. Dit is echter niet wenselijk.

Daarna wordt de oven opgeblaazen. Details over ovendrogen en het opblaasproces staan in een apart artikel.

Algemene Vereisten

Kapitaalreparaties zijn een gigantische klus die in een beperkte ruimte moet worden uitgevoerd. Een grote bemanning van veel aannemers werkt tegelijkertijd. Ook wordt op grote schaal gelijktijdig gewerkt in pomphuizen, bunkerhuizen, slakgranulatieinstallaties, werkplaatsen, enz. Het refractaire voeringswerk in de beperkte ruimte van de hoogoven en het gelijktijdige werk elders vereisen effectieve en nauwe coördinatie en toezicht om verwarring en misverstanden te voorkomen. Communicatie tijdens de kapitaalreparaties moet perfect zijn en alle documenten die ter referentie nodig zijn, moeten op de site beschikbaar zijn. Het sitekantoor van de kapitaalreparaties is een zenuwcentrum en moet versterkt worden met senior leidinggevenden die 's nachts beslissingen kunnen nemen. Ook tijdens de kapitaalreparaties moeten arbeidsconflicten in het werk vermeden worden.

Veiligheid en Nooddiensten

Veiligheid van mensen, materialen en machines is de belangrijkste vereiste tijdens de kapitaalreparaties. Zelfs een klein ongeluk kan de voltooiing met dagen vertragen en een groot ongeluk een catastrofe veroorzaken. Ongevallen hebben ook een grote demoraliserende werking op de bemanning. Continue veiligheidstoezicht door veiligheidsinspecteurs met bevoegdheid om het werk te stoppen bij veiligheidsschendingen is daarom van vitaal belang. Het is beter de fabrieksinspecteur van tevoren te informeren over de kapitaalreparaties aan de hoogoven.

Ook belangrijk is dat adequate brandbestrijdingsfaciliteiten op alle verdiepingen van de hoogoven beschikbaar zijn. Zelfs een klein brand tijdens kapitaalreparaties kan het hele schema in de war schoppen. Grotere branden kunnen catastrofale gevolgen hebben. Continue beschikbaarheid van brandweerwagens en brandweermannen is nodig tijdens de kapitaalreparaties.

De kapitaalreparatiesite van de hoogoven moet over eerstehulpvoorzieningen en continue beschikbaarheid van een ambulance beschikken voor noodgevallen.

Hieronder staan enkele foto's (Fig. 1, 2 en 3) genomen tijdens de kapitaalreparaties van Hoogoven 1 van Visakhapatnam Steel Plant in 2013.