4#高爐風(fēng)口小套破損原因分析及改進(jìn)

周海林 （上海梅山鋼鐵股份有限公司，南京 210039)

4#高爐風(fēng)口小套破損原因分析及改進(jìn)

周海林 （上海梅山鋼鐵股份有限公司，南京 210039)

簡(jiǎn)述了梅山煉鐵廠4#高爐風(fēng)口小套損壞的情況及其所造成的影響。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，研究小套具體的破損位置，分析了其產(chǎn)生的原因并加以匯總，提出了防止風(fēng)口小套破損的方法和措施。通過對(duì)風(fēng)口區(qū)域的吹管、小管質(zhì)量以及煤槍插入位置的管理，加強(qiáng)爐前渣鐵處理保證及時(shí)出凈渣鐵等措施，小套破損得到了有效控制。

高爐 風(fēng)口 破損 原因 措施

1 引言

梅鋼4#高爐的有效容積為3 200 m3，是梅山真正意義上的第一座大高爐，于2009年5月12日順利投產(chǎn)。它共有4個(gè)鐵口，32風(fēng)口，現(xiàn)風(fēng)口小套長(zhǎng)度為640 mm。自投產(chǎn)以來，小套損壞較多，造成高爐休風(fēng)，嚴(yán)重時(shí)造成爐況惡化。2011－01—04期間共計(jì)損壞29只小套，月均損壞7.25只，非計(jì)劃休風(fēng)時(shí)間達(dá)17.2 h，嚴(yán)重影響了4#高爐穩(wěn)定順行和各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的完成。我們從小套的實(shí)際損壞位置分析得出小套破損的主要原因有渣鐵侵蝕、煤粉磨壞小套、爐體渣皮剝落砸壞小套及小套自身質(zhì)量問題等。

2 風(fēng)口小套損壞原因分析

2.1 風(fēng)口小套質(zhì)量

風(fēng)口小套工作環(huán)境惡劣，它不僅要承受高溫?zé)犸L(fēng)的高速?zèng)_刷，液態(tài)渣鐵的沖蝕，而且還要承受高溫焦炭的撞擊以及噴煤時(shí)煤粉的高速磨損。另外，風(fēng)口內(nèi)的冷卻水溫度很低，而風(fēng)口壁外表面卻要承受來自回旋區(qū)2 000℃左右的高溫輻射和1 000℃以上的氣流及渣鐵的對(duì)流換熱，從而導(dǎo)致風(fēng)口壁要承受很大的溫度梯度以及由此而引起的熱應(yīng)力[1]。這就對(duì)風(fēng)口的材質(zhì)以及結(jié)構(gòu)提出了一定的要求。目前梅鋼采用的是貫流式風(fēng)口，頂端下斜5°，這種結(jié)構(gòu)冷卻水從風(fēng)口小套進(jìn)口直接進(jìn)入小套前端的空腔，循環(huán)1周后進(jìn)入外循環(huán)空腔，反向繞1周后從出口流出。這樣，冷卻水在小套內(nèi)流速快，滯留時(shí)間短，帶走的熱量多，對(duì)小套前端的高溫沖刷部位冷卻效果好。對(duì)小套材質(zhì)要求為：頭部Cu≥99.95%，本體Cu≥99.7%，今年因質(zhì)量原因破損的小套共2只。

2.2 噴煤磨損小套

追求高煤比，提高經(jīng)濟(jì)效益是高爐生產(chǎn)永恒不變的主題。隨著煤比的不斷提高，噴煤量逐步增大，煤槍前端受力增加，發(fā)生抖動(dòng)現(xiàn)象，噴槍噴出的煤粉流直徑擴(kuò)大。另外，對(duì)煤槍的插入角度和插入深度分析發(fā)現(xiàn)，煤槍的插入角度11°（過大)和插入深度沒有標(biāo)準(zhǔn)（過深或過淺)，都會(huì)引起風(fēng)口小套被磨壞。風(fēng)口小套損壞情況如表1所示。從表1可以看出，風(fēng)口小套破損比較均勻，無固定方向上頻繁損壞情況。

表1 2011-01—04期間梅鋼4#高爐風(fēng)口小套損壞情況

2.3 上下部制度不合理

梅鋼與其他同容積的高爐相比，原燃料的質(zhì)量一直處于劣勢(shì)，焦炭灰分偏高13%左右，燒結(jié)礦全鐵含量低，入爐品位不高。為了能保證順行，在操作上以中心氣流為主，兼顧邊緣氣流，導(dǎo)致邊緣氣流波動(dòng)大，崩滑料現(xiàn)象較多，爐體渣皮脫落頻繁，從而砸壞小套。

2.4 渣鐵處理不理想

大高爐的渣鐵處理應(yīng)該是個(gè)不間斷的過程，目前梅鋼4#高爐在這方面不太理想，鐵間間隔時(shí)間長(zhǎng)，來渣時(shí)間晚，爐內(nèi)常發(fā)生因渣鐵處理造成的憋風(fēng)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致爐溫大幅上升，渣鐵流動(dòng)性變差，渣鐵液面上升，進(jìn)而熔損風(fēng)口小套，另外，爐溫大幅波動(dòng)造成爐體熱負(fù)荷波動(dòng)，有時(shí)候也會(huì)引起崩、滑料，砸壞小套。

2.5 風(fēng)口燒穿引起小套損壞

梅鋼自開爐至2010年底已發(fā)生4次風(fēng)口燒穿事故，每次處理需4 h左右，由于是臨時(shí)休風(fēng)，爐內(nèi)熱量不足，復(fù)風(fēng)需要很長(zhǎng)時(shí)間，使產(chǎn)量造成了很大的損失。通過與廠家通過交流，發(fā)現(xiàn)了問題，即吹管內(nèi)有大量水，引起內(nèi)耐材剝落，從而引起發(fā)紅、燒穿事故。2011年3月又發(fā)生風(fēng)口燒穿事故，整個(gè)小套都燒沒了。

3 改進(jìn)措施與方法

3.1 加強(qiáng)風(fēng)口小套的質(zhì)量檢查

現(xiàn)在小套在材質(zhì)方面沒有問題，但是風(fēng)口小套的內(nèi)焊縫是最為薄弱的部位，非常接近噴槍出口，噴出的煤粉很容易磨蹭到風(fēng)口的內(nèi)焊縫。要求風(fēng)口小套本體與風(fēng)口小套頭部的接合面研合，接觸面積達(dá)到70%以上時(shí)施焊，先將風(fēng)口小套本體與風(fēng)口小套頭部焊接完畢后再加工小套本體和錐面。另外，在準(zhǔn)備換小套前，裝備品時(shí)認(rèn)真檢查小套備口的完好性，要求無裂紋、結(jié)疤、粗糙不平等缺陷，并進(jìn)行通水試漏，保證重新裝上去的小套是好的，冷卻正常。

3.2 加強(qiáng)風(fēng)口區(qū)域管理

3.2.1 縮短風(fēng)口小套長(zhǎng)度

通過對(duì)磨損小套磨損位置的分析可以看出，小套一般磨損位置在小套的左側(cè)及左下，距小套前端50 mm左右，利用休風(fēng)將4個(gè)破損的640 mm的小套改為長(zhǎng)度為600 mm的小套，這樣大大減少了煤粉與小套的接觸面，從而減小了煤粉磨小套的幾率。目前這4個(gè)小套還沒有損壞，效果有待進(jìn)一步檢查。

3.2.2 加強(qiáng)風(fēng)口巡檢

隨著噴煤量的增加，噴槍前端會(huì)有抖動(dòng)現(xiàn)象，使得煤槍在小套內(nèi)位置產(chǎn)生偏移，造成煤粉磨壞小套內(nèi)壁[2]。因此，加強(qiáng)了風(fēng)口巡檢，發(fā)現(xiàn)煤槍位置發(fā)生偏移時(shí)及時(shí)調(diào)整，保證煤槍前端煤粉出口在小套的中心位置。同時(shí)每2 h用紅外測(cè)溫槍對(duì)吹管的前、中、后3個(gè)位置測(cè)溫，測(cè)量溫度過高時(shí)及時(shí)打水，防止吹管溫度上升過高，造成吹管燒穿事故。

3.3 改善原燃料質(zhì)量，尋求合適的上下部制度

3.3.1 降低煤粉粒度

降低煤粉粒度可以減少磨壞率，現(xiàn)在煤粉粒度≤200達(dá)到75%以上。

3.3.2 降低焦炭灰分，改善透氣性

焦炭灰分過高，燒結(jié)強(qiáng)度不足，高爐透氣性不好，造成氣流不穩(wěn)定，為此梅鋼開始用進(jìn)口煤，焦炭灰分大幅下降，高爐的透氣性明顯好轉(zhuǎn)，高爐的透氣指數(shù)由3.5降到了3.2。

3.3.3 調(diào)整好上部制度，控制好邊緣溫度

邊緣溫度過低，邊緣氣流被抑制，對(duì)爐況順行不利;邊緣溫度過高，造成爐墻渣皮剝落，砸壞下部的小套，因此合適的邊緣溫度的控制尤為重要。通過不斷地放邊、壓邊，控制邊緣、中心的礦焦比重，得出邊緣溫度控制在80～120℃比較合適。

3.4 抓好爐前渣鐵處理

從小套破損統(tǒng)計(jì)中可以看出，大多數(shù)小套還是由于渣鐵的熔損造成的，因此抓好渣鐵處理是減少小套損壞的重點(diǎn)工作。

3.4.1 維護(hù)好鐵口，保證鐵口深度

足夠的鐵口深度是出凈渣鐵的前提[3]，而堵口打泥量是關(guān)鍵，堵口跑泥，泥打不到鐵口孔道內(nèi)，使得鐵口孔道前端存在大量渣鐵，不僅增加后期打鐵口的難度，還影響了鐵口孔道前端泥包的形成，造成放鐵時(shí)間短，為此要求爐前工在打鐵口前要將泥套磨平，保證堵口不跑泥。

3.4.2 縮短鐵間間隔時(shí)間，做到連續(xù)出鐵

4#高爐采用3個(gè)鐵口循環(huán)出鐵，剛開始要求先堵口后開鐵口的方式，鐵間間隔時(shí)間在15 min以內(nèi)。隨著產(chǎn)量的不斷提升，這一要求已不能滿足生產(chǎn)需要，為此在鐵口即將噴之前打開下一個(gè)鐵口，保證出鐵的連續(xù)性，并將出鐵系數(shù)和出渣系數(shù)納入考核范圍，從而延長(zhǎng)出鐵時(shí)間，保證生成的鐵水及時(shí)排出。

3.4.3 事故預(yù)案保渣鐵處理

針對(duì)爐前因設(shè)備、水、電、氣等造成不能按要求連續(xù)出鐵的，如一個(gè)鐵口出鐵、二個(gè)鐵口出鐵、單場(chǎng)出鐵、來渣時(shí)間晚（超過45 min)等，制定一系列的事故預(yù)案，保證渣鐵處理。例如：來渣晚，即本次爐鐵的來渣時(shí)間距離上爐堵口時(shí)間超過45 min，則需打開另一鐵口，二個(gè)鐵口出鐵，放噴堵口。

4 結(jié)束語

優(yōu)化上下部制度，合理的煤氣流分布使?fàn)t況穩(wěn)定順行，減小了小套砸壞的幾率。縮短小套長(zhǎng)度，及時(shí)調(diào)整煤槍，減少煤粉磨小套，可延長(zhǎng)小套使用壽命1～2個(gè)月。良好的渣鐵處理是關(guān)鍵，既能保證高爐順行，又能防止渣鐵液面上升侵蝕小套?？紤]到靠人調(diào)整煤槍的工作量較大，未來可以嘗試將吹管上煤槍角度從現(xiàn)有的11°改為9°，從而減小煤粉磨小套的幾率。

[1]周倫竹.3#爐風(fēng)口小套破損原因及處理[J].馬鋼技術(shù)，1999（增刊)：36-41.

[2]薛開建，姬光剛，莊新軍.萊鋼3#高爐延長(zhǎng)風(fēng)口小套使用壽命的實(shí)踐[J].萊鋼科技，2009（6)：24-25.

[3]周偉典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002：585-590.

Analysis on BF 4 Tuyere Small Sleeve Damage and Improvement

Zhou Hailin

The damage and its results of tuyere small sleeve of BF 4,Meishan Iron-making are described.Investigation was conducted on site.The author studied sleeve damage position,analyzed and summarized the causes,and put forward the solution for avoiding tuyere small sleeve damage.Measures were taken such as focusing on blowing pipe around tuyere area,small pipe quality and coal lance inserting position,enhancing slag and hot metal treatment in cast floor and ensuring thorough slag and hot metal tapping;thus,sleeve damage was well under control.

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（收稿 2011-08-02 責(zé)編 潘娜)

周海林，2006年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，現(xiàn)就職于上海梅山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠。