酒鋼6號高爐風(fēng)口破損事故分析與探討

張豐紅

摘 要：風(fēng)是高爐生產(chǎn)的必不可少的原料，風(fēng)口結(jié)構(gòu)是否正常工作，直接影響到高爐的正常生產(chǎn)。風(fēng)口裝置，是保證高爐正常生產(chǎn)的關(guān)鍵部件，包括風(fēng)口大套、風(fēng)口二套、風(fēng)口也稱風(fēng)口小套或風(fēng)口三套，是送風(fēng)管路最前端的一個部件。該文介紹風(fēng)口裝置的結(jié)構(gòu)和作用，風(fēng)口裝置的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、砌磚以及高爐操作水平，直接影響風(fēng)口的使用壽命，從而直接影響高爐的正常生產(chǎn)。通過酒鋼6號高爐風(fēng)口破損事故的發(fā)生、處理和原因分析，總結(jié)出高爐風(fēng)口破損的主要原因以及加強(qiáng)原燃料的篩分，改變布料思路，堅決控制邊緣氣流，穩(wěn)定風(fēng)溫操作，穩(wěn)定富氧噴煤操作，穩(wěn)定渣鐵正點(diǎn)排出率，控制堿金屬入爐量等減少風(fēng)口破損的主要措施，為確保高爐正常生產(chǎn)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)口破損 事故處理 破損原因 減損措施

中圖分類號：TF549 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）02（b）-0037-03

風(fēng)是高爐生產(chǎn)的必不可少的原料，風(fēng)口裝置是否正常工作，直接影響到高爐的正常生產(chǎn)。風(fēng)口裝置，是保證高爐正常生產(chǎn)的關(guān)鍵部件。包括風(fēng)口大套、風(fēng)口二套、風(fēng)口也稱風(fēng)口小套或風(fēng)口三套，是送風(fēng)管路最前端的一個部件。它位于高爐爐缸上部，成一定角度探出爐壁。風(fēng)口與風(fēng)口中套、風(fēng)口大套裝配在一起，加上冷卻水管等其它部件，形成高爐的風(fēng)口設(shè)備，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。風(fēng)口前端爐缸回旋區(qū)溫度約2 000 ℃左右，風(fēng)口的工作條件十分惡劣，在使用一段時間后會損壞，從而迫使高爐休風(fēng)，更換風(fēng)口，風(fēng)口是影響高爐生產(chǎn)效率的重要因素之一。風(fēng)口中套的作用是支承風(fēng)口小套，中套的工作位置與風(fēng)口小套相比，離爐缸較遠(yuǎn)，它不直接接觸熱風(fēng)和高爐內(nèi)的氣氛。但在大型高爐強(qiáng)化冶煉的工作條件下，風(fēng)口中套周圍仍受到300 ℃左右高溫的影響。風(fēng)口中套用鑄造紫銅制作。

風(fēng)口大套的功能是支撐風(fēng)口中套與小套，并將其與高爐爐體相連成為一體。風(fēng)口大套的工作溫度約300 ℃。對風(fēng)口大套主要考慮其強(qiáng)度性能。通常風(fēng)口大套有鑄鋼件和帶鑄入冷卻水管的鑄鐵件兩種。

風(fēng)口裝置的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、砌磚以及高爐操作水平，直接影響風(fēng)口的使用壽命。高爐風(fēng)口材質(zhì)目前主要為高純紫銅，從風(fēng)口的強(qiáng)度、剛度、抗龜裂性能不同考慮，材質(zhì)狀態(tài)有鍛制、銅板卷制、鑄造不同的狀態(tài)。銅板卷制風(fēng)口重量低，成本低，但若壁厚太薄剛度不足以發(fā)生變形。因高爐風(fēng)口是通過水冷卻保持風(fēng)口本體運(yùn)行于低溫狀態(tài)，保持強(qiáng)度和剛度，所以銅的純度至關(guān)重要。

1 事故經(jīng)過

2013年1月16日夜班，1：16分工長從值班室風(fēng)口平臺監(jiān)控畫面中發(fā)現(xiàn)8#風(fēng)口處冒火星，并有發(fā)展趨勢，此時看水崗位工匯報工長8#風(fēng)口燒穿，工長立即減風(fēng)處理，將風(fēng)量從1 180 m3/min減至200 m3/min，1：18分高爐改常壓，并減風(fēng)到零，1：24分休風(fēng)。休風(fēng)后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)8#風(fēng)口、吹管及二套均完好無燒損，8#大套上部燒穿。于1：24～16：55休風(fēng)931 min更換風(fēng)口大套，造成較大生產(chǎn)事故。

高爐休風(fēng)拉下大套后發(fā)現(xiàn)大套上部前端燒損約350 mm×150 mm的長方形孔洞（見圖2）；8#風(fēng)口大套上部距爐殼450 mm處風(fēng)口組合磚有約400 mm×300 mm的橢圓狀孔洞（見圖3）；從風(fēng)口組合磚砌筑圖看，該部位位于第一環(huán)與第二環(huán)風(fēng)口組合磚交接處（見圖4）。

2 事故原因

（1）近期6號高爐爐況穩(wěn)定順行，日產(chǎn)在1 560 t以上，焦比418 kg/t，平均風(fēng)量穩(wěn)定在1 200 m3/min。15～16日大套破損前爐況穩(wěn)定順行，爐內(nèi)壓量關(guān)系穩(wěn)定、料尺工作正常，沒有滑尺、崩料。爐溫0.71%，鐵水溫度1 473 ℃，渣鐵物理熱充足，爐缸活躍。說明爐況處于正常狀態(tài)，不存在因爐況問題導(dǎo)致大套燒損的因素。

（2）8#風(fēng)口大套上部第一環(huán)與第二環(huán)風(fēng)口組合磚交接處燒損出400 mm×300 mm的橢圓狀孔洞，而二套上部組合磚仍存在，說明大套和二套風(fēng)口組合磚之間出現(xiàn)掉磚，導(dǎo)致該區(qū)域爐內(nèi)形成連接通道，渣鐵經(jīng)此通道沉積在大套上部，將大套上部前端燒損，是導(dǎo)致8#大套燒損的主要原因。

（3）由于砌筑存在質(zhì)量問題，組合磚在熱膨脹的作用下，將大套與二套組合磚向上頂起，是組合磚脫落形成通道的主要原因。

3 延長風(fēng)口壽命的措施

（1）提高制作風(fēng)口的紫銅純度，以提高風(fēng)口的導(dǎo)熱性能。

（2）改進(jìn)風(fēng)口結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)風(fēng)口冷卻效果，使用貫流式風(fēng)口；這種風(fēng)口的冷卻水道結(jié)構(gòu)各廠雖然不完全相同，但其共同點(diǎn)是風(fēng)口前端設(shè)計成3～4圈螺旋形水通道，后端為空腔式。我國寶鋼鍋爐采用的貫流式風(fēng)口如圖5所示。貫流式風(fēng)口工作時，冷卻水首先通過前段熱負(fù)荷最高的第一道螺旋水道，然后依次流過后面的各螺旋水道及空腔，最后進(jìn)入排出水管流出。這種水道結(jié)構(gòu)及冷卻水流向的優(yōu)點(diǎn)是冷卻水到首先進(jìn)入風(fēng)口前端水通道，不僅使低溫水首先進(jìn)入高溫區(qū)，而且風(fēng)口前段水通道截面面積最小，水速最高，均能加強(qiáng)風(fēng)口前端熱交換；而冷卻水返回到后端的空腔，由于水道截面面積的增加、水速減慢、水溫升高、熱交換減弱，從而減弱了由于風(fēng)口冷卻使風(fēng)溫降低的作用。酒鋼煉鐵廠高爐風(fēng)口為貫流式鑄銅水冷風(fēng)口，結(jié)構(gòu)如圖5所示。

（3）對風(fēng)口前端進(jìn)行表面處理，提高其承受高溫和磨損的能力。

（4）提高冷卻水質(zhì)量和增加水速；工業(yè)水改為純水密閉冷卻，風(fēng)口平臺水壓有0.3～0.4 MPa提高到目前的1.0～1.4 MPa，風(fēng)口水速由過去的腔式風(fēng)口水速不足0.7 m/s，提高到目前的貫流式風(fēng)口前端水速達(dá)14 m/s。

（5）加強(qiáng)風(fēng)口監(jiān)測。當(dāng)然，風(fēng)口的使用壽命還與高爐采用的操作工藝、爐況、水冷條件等多種因素有關(guān)。

4 減少風(fēng)口燒損的主要措施

（1）加強(qiáng)原燃料的篩分。對高爐入爐料進(jìn)行全程篩分監(jiān)控考核。嚴(yán)格制定和執(zhí)行槽下清理篩底的工作。尤其是在雨季，最大限度地避免大量粉末爐料入爐。減少由此造成的爐料透氣性差，爐內(nèi)壓差偏高，邊緣氣流發(fā)展的原料條件。

（2）改變布料思路，堅決控制邊緣氣流。發(fā)展中心氣流，控制邊緣氣流，提高煤氣利用率。這是降成本、穩(wěn)順行的重要布料手段。打透中心，控制邊緣，穩(wěn)定渣皮，嚴(yán)格執(zhí)行“壓邊”操作，高爐順行才有保證。當(dāng)然，具體手段及幅度視各爐的具體情況而定。

（3）穩(wěn)定風(fēng)溫操作。應(yīng)該按照各熱風(fēng)爐的具體狀況，采取折算后的平均風(fēng)溫值來使用混風(fēng)控制。而不應(yīng)該單純的全關(guān)混風(fēng)閥機(jī)械性的操作。避免換爐前后的風(fēng)溫大幅波動導(dǎo)致的爐內(nèi)溫度場的變化。

（4）穩(wěn)定富氧噴煤操作。根據(jù)噴煤比的水平，在結(jié)合風(fēng)溫的使用水平基礎(chǔ)上，維持合理的風(fēng)口前理論燃燒溫度。避免過多富氧導(dǎo)致的風(fēng)口前煤氣發(fā)生量過少，sio大量生成等因素對爐料透氣性影響，同時控制過量渣鐵生成速度，在爐料中能及時滲透到爐缸，避免在風(fēng)口前大量積蓄而燒損風(fēng)口。尤其是在連續(xù)的休復(fù)風(fēng)的爐況下，過早富氧噴煤更是因爐內(nèi)熱儲備不足加劇爐內(nèi)渣鐵難以滲透爐缸，從而導(dǎo)致風(fēng)口燒損。

（5）穩(wěn)定渣鐵正點(diǎn)排出率。調(diào)配好鐵水罐車，及時排凈渣鐵，使?fàn)t內(nèi)生成的渣鐵有空間，不在風(fēng)口前積攢是避免風(fēng)口套燒損的重要一環(huán)。

（6）控制堿金屬入爐量，采取適當(dāng)降低爐渣堿度的方式進(jìn)行排堿?？梢苑艑掕F水含硫的范圍，由當(dāng)前的0.01%～0.02%放寬至0.03%～0.045%即可。但此操作要求入爐礦的各成分（尤其是燒結(jié)堿度）必須相對穩(wěn)定。

（7）錳礦進(jìn)行洗爐的操作有待于進(jìn)一步觀察和商榷。原則上高爐應(yīng)盡量避免此操作。一是對成本的影響，二是經(jīng)常性洗爐對渣皮的穩(wěn)定不利，但是具體情況下的爐況則需另談。

（8）同一風(fēng)口區(qū)連續(xù)燒損小套的風(fēng)口要進(jìn)行相應(yīng)的堵風(fēng)口操作，同時檢查好該方位冷卻壁的工作情況。在爐缸熱量及風(fēng)口周邊渣鐵流動性好的情況下再適時開風(fēng)口，避免連續(xù)燒損頻繁休風(fēng)造成惡性循環(huán)。

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