青鋼1 800 m3高爐鐵口噴濺治理

黃艷峰，楊小建，鄭向國

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島 266409）

經(jīng)驗交流

青鋼1 800 m3高爐鐵口噴濺治理

黃艷峰，楊小建，鄭向國

（青島特殊鋼鐵有限公司，山東青島 266409）

針對青鋼1#1 800 m3高爐投產(chǎn)后鐵口噴濺嚴重的問題，對鐵口結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)進行分析，認定鐵口噴濺的原因是高爐爐皮與冷卻壁之間的縫隙竄漏煤氣所致。采用鐵口區(qū)域壓漿的方式填充縫隙，封堵煤氣通道，鐵口噴濺問題得以解決。

高爐；鐵口噴濺；壓漿

1 前言

青島特殊鋼鐵有限公司擁有1 800 m3高爐兩座，年平均利用系數(shù)2.36 t/（m3·d），年產(chǎn)生鐵322萬t。2015年11月份投產(chǎn)的1#高爐采用矩形雙出鐵場，兩出鐵場東西對稱分布，兩鐵口夾角為180°。兩個出鐵場共設(shè)置4條鐵水罐車走行線，采用110 t鐵水罐車輸運鐵水，運輸方式為起重機+過跨車“一罐制”。自1#高爐投產(chǎn)以來，鐵口噴濺嚴重，貫穿整個出鐵過程，渣鐵流發(fā)散，造成主鐵溝兩側(cè)殘渣鐵大量堆積，增加了爐前操作人員的勞動強度；噴濺導(dǎo)致出鐵過程中揚塵過大，爐前除塵系統(tǒng)負荷過重，煙塵難以及時排出，導(dǎo)致出鐵場煙塵污染嚴重；渣鐵堆積容易導(dǎo)致堵口困難，清理不及時影響高爐出鐵節(jié)奏，甚至造成憋風(fēng)現(xiàn)象，制約高爐安全生產(chǎn)。為此，解決鐵口噴濺問題已迫在眉睫。

2 鐵口噴濺原因分析

青鋼1#高爐爐底、爐缸采用日本NDK高導(dǎo)熱炭磚，爐底滿鋪兩層剛玉莫來石陶瓷杯墊，爐底、爐缸內(nèi)部砌筑一層黏土保護磚，高爐鐵口區(qū)域結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 1#高爐鐵口部位結(jié)構(gòu)

青鋼1#高爐投產(chǎn)以來，曾嘗試通過提高炮泥質(zhì)量、優(yōu)化爐前操作制度等多種方式來治理鐵口噴濺問題，但效果均不明顯?？紤]到高爐鐵口附近煤氣火較大，排除炮泥質(zhì)量的因素，結(jié)合高爐爐缸及鐵口結(jié)構(gòu)，確定導(dǎo)致噴濺的主要原因是高爐煤氣進入鐵口［1］。通過對開口過程的長期統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，鉆頭鉆至1 000 mm左右時，煤氣量有所增加。由圖1可見，在鐵口深度1 000 mm附近存在兩個薄弱環(huán)節(jié)，即高爐爐皮與冷卻壁之間的縫隙和冷卻壁與碳磚之間的碳素搗打料層。分析煤氣的主要來源有兩個。

1）煤氣通過高爐爐皮與冷卻壁之間的間隙竄至鐵口。由圖1鐵口部位結(jié)構(gòu)可見，高爐爐皮與冷卻壁之間有40 mm的縫隙，爐體施工結(jié)束后，通過爐皮預(yù)留的灌漿孔壓入泥漿填充。投產(chǎn)后，由于無水壓入泥漿收縮或施工過程中泥漿壓入不飽滿，形成裂紋和縫隙。生產(chǎn)過程中，在爐內(nèi)高壓的作用下，爐內(nèi)的煤氣通過這些裂紋和縫隙竄到鐵口通道，形成了鐵口煤氣火，這是鐵口煤氣的主要來源。

2）煤氣通過冷卻壁和碳磚之間的碳素搗打料竄至鐵口。爐缸碳磚與冷卻壁之間有100 mm的碳素搗打料，用來吸收不同材質(zhì)材料的熱膨脹，填充空隙，將碳磚熱量及時傳遞給冷卻壁。在施工過程中，碳素搗打料采用風(fēng)鎬人工搗打的形式，密度不均，在熱應(yīng)力的作用下易形成裂紋；另外，由于冷卻壁的作用，碳素搗打料難以達到燒結(jié)溫度，搗打料的強度喪失，造成搗料層結(jié)構(gòu)疏松。這些裂紋和疏松的結(jié)構(gòu)形成了煤氣竄入鐵口通道的又一途徑。

3 鐵口噴濺的治理

徹底根除當前鐵口噴濺的現(xiàn)狀，應(yīng)從上述煤氣的來源入手。填充1 000 mm附近搗料層和灌漿料層中的煤氣通道，堵住縫隙最好的辦法是壓漿［2］。

3.1 壓漿材料的選擇

鐵口部位的壓漿處理不僅要填補縫隙，而且要兼顧冷卻壁與碳磚之間的導(dǎo)熱性能，所選材料應(yīng)具備長期塑性、良好的體積穩(wěn)定性、高延展性、良好的導(dǎo)熱性。因此，基質(zhì)部分采用超微粉設(shè)計，對細小縫隙具備很好的填充性能的碳質(zhì)壓入料能夠符合鐵口灌漿需求。碳質(zhì)壓入料的理化指標見表1。

表1 碳質(zhì)壓入料理化指標

3.2 壓漿前的準備

青鋼1#高爐設(shè)計時爐體預(yù)留Φ60 mm灌漿孔，每個灌漿孔上都裝有1個球閥，預(yù)留的灌漿孔有兩種形式：一種是直接焊接在爐殼上，供爐殼和冷卻壁之間的縫隙灌漿使用；另一種是穿過冷卻壁，用于冷卻壁與碳磚之間的縫隙灌漿。鐵口部位的灌漿孔分布如圖2所示，其中部分黑色實心圓點為爐皮預(yù)留灌漿孔所在位置，空心正方形為穿壁灌漿孔所在位置。

圖2 鐵口部位預(yù)留灌漿孔位置

由圖2可見，鐵口附近穿壁灌漿孔有6個、爐皮灌漿孔有12個。為了保證灌漿效果，首先要進行灌漿位置確定。經(jīng)現(xiàn)場勘查，需采取灌漿處理的位置為鐵口上方爐皮灌漿孔2個；鐵口下方爐皮灌漿孔3個、穿壁灌漿孔2個；鐵口左側(cè)爐皮灌漿孔2個、穿壁灌漿孔1個；鐵口右側(cè)爐皮灌漿孔3個、穿壁灌漿孔1個。

由于高爐施工過程中部分預(yù)留的灌漿孔已進行過壓漿處理，為了保證壓漿效果，施工前需要對預(yù)留灌漿孔逐一確認，并清理孔內(nèi)殘留的壓入料。預(yù)留灌漿孔堵塞或預(yù)留孔部位原有壓入料較密實，不能滿足壓漿要求的需在附近選擇合適位置重新開孔。

經(jīng)核實，所選位置的預(yù)留孔打開后有煤氣竄出，原有壓入料強度不高，空隙較大，均滿足壓漿要求，無需重新開孔。將預(yù)留灌漿孔的殘余壓入料清理完畢后，關(guān)閉灌漿孔上的閥門，等待休風(fēng)灌漿。

3.3 壓漿施工

2015年3月6日，高爐計劃休風(fēng)12 h，準備就緒后，開始對選定的灌漿點壓漿施工，順序由下至上逐一進行。

1）灌漿壓力控制。鐵口下方每個壓入孔的最高壓力控制在40 kg/cm2，超出此壓力的視為死孔，當壓力升高到30 kg/cm2時視為壓滿；鐵口左右兩側(cè)每個壓入孔的最高壓力控制在30 kg/cm2，超出此壓力的視為死孔，當壓力升高到25 kg/cm2時視為壓滿；鐵口上方施工壓力控制在20 kg/cm2以下，壓力升高到15 kg/cm2時視為壓滿；每孔壓入材料量控制在400 kg，如出現(xiàn)相鄰孔出料的情況視為兩孔貫通，壓入材料的數(shù)量可以適當增加。

2）壓漿過程。壓漿過程中，派專人對鐵口附近的爐皮及灌漿孔狀況不斷監(jiān)測，檢查是否有冒漿現(xiàn)象；時刻注意壓力變化，并形成壓漿記錄。由記錄可知，爐皮與冷卻壁之間的縫隙壓入量較大，爐皮與冷卻壁之間縫隙較多；而穿壁灌漿孔的壓入量較少，冷卻壁與碳磚之間的碳素搗打料密實度相對較高，間隙不多，說明煤氣的主要來源為爐皮與冷卻壁之間的縫隙。

4 治理效果

鐵口噴濺是高爐常見的問題，特別是新建的高爐，青鋼1 800 m3高爐通過休風(fēng)灌漿治理后，未打開鐵口前，鐵口區(qū)域煤氣火減??；正常出鐵過程中渣鐵流沿鐵口通道呈圓柱狀流出，出鐵前、后期鐵流穩(wěn)定不發(fā)散，再無噴濺現(xiàn)象；堵口后主溝兩側(cè)殘余渣鐵量減少，基本無需清理，改善了爐前工作環(huán)境，降低了爐前操作人員的勞動強度，鐵口噴濺問題得以解決。

［1］劉興平，唐勛海.抑制鐵口噴濺專用無水炮泥的研制與應(yīng)用［J］.煉鐵，2012，31（1）：49-52.

［2］王志，于成忠.壓漿技術(shù)在解決大型高爐鐵口噴濺上的應(yīng)用［J］.鞍鋼技術(shù)，2007（5）：41-43.

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1004-4620（2017）01-0063-02

2016-08-05

黃艷峰，男，1984年生，2007年畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)無機非金屬材料專業(yè)?，F(xiàn)為青島特殊鋼鐵有限公司煉鐵作業(yè)部工程師，從事高爐長壽及耐材管理工作。