高爐鐵口煤氣泄漏鐵水噴濺治理實(shí)踐

邢士建，亓玉敏，李 綱，賈友劍

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東 萊蕪271126）

高爐鐵口煤氣泄漏鐵水噴濺治理實(shí)踐

邢士建，亓玉敏，李 綱，賈友劍

（萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東 萊蕪271126）

高爐鐵口區(qū)域的煤氣泄漏從爐襯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)看，來(lái)源于冷卻壁間縫隙、風(fēng)口各套與風(fēng)口組合磚之間縫隙、耐火砌體間縫隙、爐殼與冷卻壁間縫隙。通過(guò)采取嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)、提高監(jiān)理人員技能水平、自制風(fēng)動(dòng)搗料工具、優(yōu)化灌漿操作工藝、搗打料改為剛玉澆注料、改進(jìn)鐵口框結(jié)構(gòu)等措施，解決了鐵口煤氣泄漏、鐵水噴濺的難題。

高爐；鐵口；煤氣泄漏；鐵水噴濺；縫隙

1 前言

鐵口通道的內(nèi)襯與爐缸內(nèi)襯碳磚是高爐內(nèi)襯的最薄弱環(huán)節(jié)，常出現(xiàn)煤氣泄漏，出鐵口鐵流噴濺，既不安全又危及高爐壽命［1］。2008年，萊鋼相繼進(jìn)行2座高爐大修，鐵口區(qū)域的煤氣泄漏問(wèn)題凸顯，嚴(yán)重影響了高爐正常出鐵，同時(shí)制約了高爐產(chǎn)能的提升，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生堵不上鐵口等事故，盡管采取了壓力灌漿等補(bǔ)救措施，但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且效果不理想。因此，在5#高爐大修時(shí)，萊鋼對(duì)鐵口煤氣泄漏問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)分析并采取相應(yīng)的改進(jìn)治理措施。

2 原因分析

鐵口區(qū)域的煤氣泄漏主要集中在2個(gè)部位，一是鐵口框與爐殼之間的聯(lián)接部位；另一個(gè)是鐵口通道的組合磚縫發(fā)生煤氣泄漏。從爐襯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)看，煤氣泄漏主要來(lái)源于冷卻壁間縫隙、風(fēng)口各套與風(fēng)口組合磚之間縫隙、耐火砌體間縫隙、爐殼與冷卻壁間的縫隙。

1）冷卻壁間縫隙。高爐冷卻壁間縫隙采用碳化硅搗打料填充，間縫隙狹小，內(nèi)寬外窄。外側(cè)縫隙一般在20～30mm，內(nèi)側(cè)縫隙最大可至500mm，搗料施工非常困難。以往采用手工搗打，密實(shí)度難以保證，開爐后碳化硅搗打料干燥收縮，出現(xiàn)較大縫隙，形成煤氣通道。

2）風(fēng)口各套與風(fēng)口組合磚之間縫隙。由于風(fēng)口套為銅件，熱膨脹系數(shù)大。高爐投入生產(chǎn)后，受溫度影響，風(fēng)口套及組合磚均會(huì)膨脹，為了保護(hù)設(shè)備，消除熱應(yīng)力，風(fēng)口套與組合磚之間需要充填緩沖泥漿，施工過(guò)程的細(xì)節(jié)控制不好，就會(huì)成為高爐煤氣泄漏的通道。

3）耐火砌體間縫隙。耐火磚之間需要用結(jié)合劑填充密封。如果灰漿不夠飽滿，磚縫就會(huì)超標(biāo)，加之鐵口通道所選用的耐材比較復(fù)雜，碳磚和剛玉磚組合在一起，由于材料性質(zhì)的差異，也給鐵口通道的密封帶來(lái)很大困難。

4）爐殼與冷卻壁間縫隙。在高爐砌筑時(shí)，爐殼與冷卻壁之間的縫隙，原工藝是采用鐵屑填充。由于這種施工方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，所以現(xiàn)工藝采用自流式耐火泥漿填充，烘爐期間采取壓力灌漿，以增加密實(shí)度。灌漿料的性能選擇不當(dāng)或者施工方法不妥，均會(huì)造成冷卻壁與爐殼間存在較多的縫隙，加上爐殼鋼結(jié)構(gòu)密封不嚴(yán)，常常會(huì)造成大量煤氣泄漏。

由于上述原因所致，鐵口通道的煤氣泄漏會(huì)使鐵水流出時(shí)發(fā)生噴濺，鐵流不穩(wěn)定影響出鐵順暢，進(jìn)而影響到爐況順行操作。

3 改進(jìn)措施

3.1 嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)

耐材質(zhì)量直接影響爐內(nèi)砌筑質(zhì)量，關(guān)系到高爐壽命。為確保來(lái)料合格，對(duì)耐材的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督，并去廠家督察與驗(yàn)收、化驗(yàn)。每批備件到貨后，進(jìn)行二次驗(yàn)收、成分分析與配比試驗(yàn)。記錄整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為以后施工過(guò)程中的監(jiān)理提供依據(jù)。同時(shí)，提高監(jiān)理人員技能水平保證施工質(zhì)量。

3.2 自制風(fēng)動(dòng)搗料工具

為保證冷卻壁間搗料密實(shí)度，自行設(shè)計(jì)制造了實(shí)用性強(qiáng)的T形風(fēng)鎬搗頭，擴(kuò)展了風(fēng)動(dòng)器具的使用范圍。這一改造不僅降低了人工搗料的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還充分保證了搗料的密實(shí)度。

針對(duì)冷卻壁間的擋料板薄、易漏料問(wèn)題，將其厚度由原來(lái)的1mm改為3mm，并且以8mm圓鋼固定，為搗料密實(shí)奠定了基礎(chǔ)。施工過(guò)程中嚴(yán)格控制每次搗料層厚度，層厚不超過(guò)150mm，壓縮比大于50%，采取逐層驗(yàn)收、簽字的措施，確保搗料的密實(shí)。

3.3 優(yōu)化灌漿操作工藝

以往采用的灌漿料凝固周期長(zhǎng)，常常出現(xiàn)開爐一周內(nèi)爐體滲漿，灌漿口打開噴漿的情況，說(shuō)明煤氣通道沒有有效阻隔。吸取以往教訓(xùn)，本次大修首先對(duì)灌漿料的性能進(jìn)行了改良，縮短了凝固周期，理論上低于72 h，在爐體冷卻方面做了改進(jìn)，提升了6層區(qū)段的環(huán)境溫度，使大體積的灌漿料加速固化，強(qiáng)度快速提升，在烘爐后期進(jìn)行二次壓力灌漿，保證灌漿料充盈、飽滿。

3.4 將搗打料改為剛玉澆注料

鐵口框空間狹小，不易實(shí)施搗打，容易出現(xiàn)外實(shí)內(nèi)虛的情況，將鐵口框與鐵口組合磚之間的搗打料改為剛玉澆注料。自制鐵口通道模具，用剛玉澆注料將整個(gè)澆注鐵口通道，對(duì)鐵口組合磚縫隙進(jìn)行封堵，有效堵塞了煤氣通道。

3.5 改進(jìn)鐵口框結(jié)構(gòu)

原鐵口框結(jié)構(gòu)中保護(hù)板與框架采用焊接的方式，由于空間受限，焊接質(zhì)量無(wú)法保證，加上頻繁受開口機(jī)、泥炮的機(jī)械沖擊和爐前操作人員在堵口后噴淋灑水的降溫操作習(xí)慣，焊縫受溫度大幅波動(dòng)的影響，極易開裂，造成鋼結(jié)構(gòu)的密封失效。針對(duì)此問(wèn)題，將焊接結(jié)構(gòu)的鐵口框改為一體式鑄造鐵口框，不僅消除了焊縫存在的隱患，同時(shí)增加了鐵口框的整體強(qiáng)度。鐵口框內(nèi)側(cè)、外側(cè)螺栓孔處锪平處理，將螺栓、螺母沉進(jìn)鐵口框，采用塞焊焊接處理，降低焊縫開裂傾向，保證了焊縫強(qiáng)度。鐵口框內(nèi)側(cè)外側(cè)與爐殼焊接部位增大了焊接破口，所有焊縫焊前進(jìn)行預(yù)熱處理，焊后回火去應(yīng)力。另外鐵口框上留有灌漿孔，砌筑完畢后進(jìn)行二次高壓灌漿，有效堵塞了煤氣通道，并對(duì)鐵口的部位維護(hù)提供了條件。

4 結(jié)語(yǔ)

萊鋼5#高爐自大修投產(chǎn)以來(lái)，鐵口實(shí)現(xiàn)了煤氣無(wú)泄漏，出鐵不噴濺，消除了安全隱患。實(shí)踐證明，耐材縫隙是煤氣泄漏的主要通道，是導(dǎo)致鐵水噴濺的主要原因之一。萊鋼煉鐵廠系統(tǒng)分析了煤氣泄漏的原因和泄漏通道，針對(duì)煤氣泄漏通道，逐項(xiàng)實(shí)施改進(jìn)，材料合理選擇，在施工過(guò)程控制精細(xì)，結(jié)構(gòu)形式改進(jìn)完善，將煤氣泄漏的通道全部堵塞，同時(shí)為今后同類鐵口煤氣泄漏、鐵水噴濺的治理與預(yù)防提供了科學(xué)依據(jù)。

［1］ 李維國(guó).1號(hào)高爐鐵口冒煤氣處理實(shí)績(jī)［J］.寶鋼技術(shù)，1988（2）：1-5.

TF546+.1

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1004-4620（2011）04-0069-01

2011-01-27

邢士建，男，1984年生，2007年畢業(yè)于山東理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)?，F(xiàn)為萊鋼煉鐵廠機(jī)修車間助理工程師，從事機(jī)械設(shè)備維修工作。