從本鋼高爐事故看爐缸燒穿處理方法與應(yīng)急救援預(yù)案

【摘要】 鋼鐵行業(yè)作為國(guó)之根本，其中高爐安全生產(chǎn)舉足輕重，將影響鋼鐵企業(yè)收益。為保障安全生產(chǎn)和工人性命安全，盡可能防止不必要的安全事故發(fā)生，這也對(duì)鋼鐵從業(yè)者提出了更高要求，與高爐事故和爐況失常作斗爭(zhēng)更是高爐工作者的天職。

【關(guān)鍵詞】 高爐 爐缸燒穿 事故 應(yīng)急預(yù)案

進(jìn)入21世紀(jì)，隨著鋼鐵技術(shù)裝備的現(xiàn)代化，大型化，自動(dòng)化，我國(guó)高爐的壽命大幅度提高，生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)不斷完善，有的爐前操作人員甚至工作10年以上都沒(méi)有經(jīng)歷過(guò)高爐事故。但值得注意的是，高爐事故的偶然性和隨機(jī)性又決定了高爐事故無(wú)法避免。并且我國(guó)部分高爐在爐缸壽命上距離世界先進(jìn)水平還有一定距離。例如就在前幾天，2017年9月1日，本鋼煉鐵廠新一號(hào)東北最大4747m3 高爐由于爐缸燒穿導(dǎo)致鐵水泄露，并引發(fā)火情，單日影響鐵水生產(chǎn)上萬(wàn)噸，成品材產(chǎn)量4500～5000噸，造成重大損失，所幸沒(méi)有人員傷亡，此次高爐事故或引發(fā)全國(guó)鋼鐵企業(yè)大面積檢修。

一.國(guó)內(nèi)高爐爐缸燒穿事故介紹

建國(guó)以來(lái)我國(guó)在蘇聯(lián)幫助下迅速發(fā)展起第一代鋼鐵工業(yè)，也是從那時(shí)起我國(guó)鋼鐵工業(yè)步入現(xiàn)代化。特別是改革開(kāi)放之后我國(guó)鋼鐵工業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，并且在90年代中期鋼產(chǎn)量達(dá)到一億噸以上，成為全球第一大產(chǎn)鋼國(guó)。但是高爐爐缸燒穿事故仍無(wú)法全面避免。在發(fā)生燒穿事故的高爐中，多數(shù)并未達(dá)到設(shè)計(jì)使用壽命。說(shuō)明這部分高爐在設(shè)計(jì)，耐材，配套設(shè)施等方面存在問(wèn)題。同時(shí)發(fā)生事故的高爐多數(shù)為炭磚內(nèi)襯爐缸，也多在出鐵口環(huán)墻等區(qū)域燒穿。表1列出了2000年以后國(guó)內(nèi)具有代表性且爐容大于500m3高爐爐缸燒穿事故及處理方法。

二.爐缸侵蝕機(jī)理分析

一座高爐從建成投產(chǎn)到壽命終結(jié)，其爐缸部分長(zhǎng)期處于高溫高壓狀態(tài)，內(nèi)襯侵蝕過(guò)程非常復(fù)雜，作用因素也多種多樣。主要包括機(jī)械侵蝕與化學(xué)侵蝕以及高爐先天性設(shè)計(jì)缺陷，冷卻壁制造安裝過(guò)程存在不足和后天操作維護(hù)不當(dāng)?shù)取?/p>

1.機(jī)械侵蝕與化學(xué)侵蝕

機(jī)械侵蝕主要包括熱應(yīng)力與靜壓力，摩擦力和剪切作用?；瘜W(xué)侵蝕主要包括鐵水滲碳溶解侵蝕和氧化還原侵蝕。

2.高爐先天性設(shè)計(jì)缺陷

（1）高爐爐缸冷卻強(qiáng)度較低

我國(guó)高爐使用的NMD碳磚熱導(dǎo)率比鑄鐵高一倍，如果冷卻壁水量偏低，會(huì)阻礙爐缸熱量傳輸，碳磚溫度與鐵水溫度相同難以形成保護(hù)層 。同時(shí)，NMD和NMA碳磚容易被鐵水侵蝕，滲入不飽和鐵碳熔體，難以?huà)熳≡F保護(hù)層，導(dǎo)致?tīng)t缸某一部位發(fā)生燒穿。

（ 2 ）缺乏必要檢測(cè)方法

在鞍鋼沙鋼等發(fā)生燒穿的高爐中，爐缸重要參數(shù)檢測(cè)手段缺乏，同時(shí)爐襯熱電偶測(cè)溫器較少。不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)爐缸存在異常，導(dǎo)致事故發(fā)生。

（3）爐缸炭磚選用不合適

石墨磚熱導(dǎo)率較好，但與渣鐵親和力很差，不易掛住渣皮，導(dǎo)致其抗鐵水侵蝕能力降低。二碳化硅磚容易掛住渣鐵，形成保護(hù)層，因此要間隔使用兩種爐磚。

3.高爐冷卻壁制造安裝存在缺陷

冷卻壁的好壞對(duì)于高爐壽命非常重要。在安裝過(guò)程中要試壓，試漏，合格后方可砌磚。冷卻壁使用軋銅材質(zhì)易發(fā)生開(kāi)焊漏水，采用鑄銅材質(zhì)則可避免，同時(shí)要提高砌爐標(biāo)準(zhǔn)，改進(jìn)出鐵口冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，防止鐵水噴濺。

4.后天操作維護(hù)不當(dāng)

（1）防止冷卻設(shè)備漏水

高爐爐缸處冷卻設(shè)備漏水，會(huì)順著爐體設(shè)備縫隙進(jìn)入到爐缸內(nèi)，導(dǎo)致炭磚出現(xiàn)裂痕。如果不能及時(shí)處理，容易留下安全隱患，最終導(dǎo)致?tīng)t缸燒穿。

（2）保持合適冶煉強(qiáng)度

在特定條件下，每座高爐都有特定的最佳冶煉強(qiáng)度。如果為了效益盲目提高冶煉強(qiáng)度，對(duì)爐體損害較大，效益反而不能最大化，得不償失。

（3）長(zhǎng)期保持出鐵口足夠深度

出鐵口工作環(huán)境惡劣，受侵蝕程度在整個(gè)爐缸中最為嚴(yán)重，容易發(fā)生燒穿。如果出鐵口較淺，鐵水容易從出鐵通道進(jìn)入磚縫，加速炭磚腐蝕損壞。

三.燒穿事故發(fā)生時(shí)的應(yīng)急響應(yīng)與處理

1.應(yīng)急響應(yīng)與行動(dòng)

（1）高爐爐臺(tái)一般會(huì)留有應(yīng)急通道，發(fā)生爐前操作人員不可控事故時(shí)，各工位工人應(yīng)立即就近撤離到安全地方。

（2）各生產(chǎn)單位要立即清點(diǎn)當(dāng)班人員，弄清情況后向應(yīng)急指揮小組匯報(bào)，由專(zhuān)業(yè)人員組織休風(fēng)涼爐，并控制火勢(shì)，盡量減小損失。

（3）如果出現(xiàn)人員受傷情況，要根據(jù)實(shí)際傷情對(duì)傷者進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)緊急處理并及時(shí)送醫(yī)。

2.爐缸燒穿后的處理

正常處理方法一般為先取出損壞冷卻壁，但此時(shí)一定要判斷是否還有液態(tài)鐵水在爐缸內(nèi)，防止殘鐵流出引發(fā)火情造成不必要損失。在采用挖補(bǔ)法進(jìn)行搶修時(shí)，要先準(zhǔn)備好小炭磚和新的冷卻壁。去除已損壞的冷卻壁和內(nèi)襯后，支撐好上方炭磚，砌好新磚，安裝新冷卻壁，最后焊接好爐殼。在復(fù)風(fēng)恢復(fù)生產(chǎn)后，根據(jù)實(shí)際情況確定冶煉強(qiáng)度，并加強(qiáng)薄弱部位的監(jiān)測(cè)，為合理安排高爐大修爭(zhēng)取時(shí)間。

結(jié)論

1.爐缸燒穿原因方方面面，例如耐火材料選擇欠佳，冷卻壁冷卻能力不足，焦炭質(zhì)量差，入爐原料鋅載荷高，生產(chǎn)初期爐況不順，休風(fēng)率高，鐵口深度不足，冶煉強(qiáng)度偏高等。

2.在爐缸燒穿問(wèn)題上，爐壁厚度測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確起了誤導(dǎo)作用，冷卻壁熱面壓漿甚至起了推動(dòng)作用，因此要加強(qiáng)高爐整體在線(xiàn)監(jiān)測(cè)能力。

3.各廠每座高爐要根據(jù)實(shí)際情況確定其冶煉強(qiáng)度和利用系數(shù)，使高爐壽命與冶煉強(qiáng)度以及經(jīng)濟(jì)效益有一個(gè)合理搭配。

4.各鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)要高度重視此次本鋼高爐燒穿事故，排查各廠隱患，防止出現(xiàn)不必要的生產(chǎn)安全事故，使我國(guó)高爐生產(chǎn)技術(shù)水準(zhǔn)再上一層樓。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱時(shí)祥.高爐事故的處理【J】.煉鐵，1989，（3）

[2] 徐矩良，劉琦.高爐事故處理一百例【M】.北京：冶金工業(yè)出版社，1986

[3] 李長(zhǎng)平.攀鋼高爐爐皮燒穿事故分析【C】.首期全國(guó)爐長(zhǎng)工長(zhǎng)點(diǎn)檢長(zhǎng)培訓(xùn)班論文集，2009：198～202

[4] 張壽榮，于仲潔.武鋼高爐長(zhǎng)壽技術(shù)【M】北京：冶金工業(yè)出版社，2009.