陽極爐氧化還原風(fēng)口磚結(jié)構(gòu)改進(jìn)的生產(chǎn)實踐

王顯超，汪文斌，汪 凱

（金冠銅業(yè)分公司，安徽 銅陵 244000）

金冠銅業(yè)精煉車間共有兩臺傾轉(zhuǎn)式陽極爐，每臺陽極爐共有四個氧化還原風(fēng)口，左右各兩個布置在爐口兩側(cè)，氧化還原過程中分別使用左右各一個風(fēng)口，另外兩個風(fēng)口處于備用狀態(tài)。氧化還原風(fēng)口磚是由兩塊T型磚拼接而成，在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)下半個T型磚斷裂導(dǎo)致風(fēng)口磚壽命短暫。陽極爐風(fēng)口磚使用壽命平均為45天。風(fēng)口磚損耗快，會出現(xiàn)風(fēng)口跑銅現(xiàn)象，嚴(yán)重影響工藝的正常生產(chǎn)安全；頻繁更換風(fēng)口磚一方面對爐體磚襯有一定損傷進(jìn)而影響爐體安全，另一方面增加了生產(chǎn)成本。由于更換風(fēng)口磚需要時間長，工人勞動強(qiáng)度大，操作環(huán)境惡劣，職業(yè)健康不利，更換風(fēng)口磚施工條件限制，無法進(jìn)行爐體傾轉(zhuǎn)作業(yè)，導(dǎo)致單爐操作時間延長，進(jìn)而影響工序間的銜接，造成吹煉投料量下降。

通過實踐摸索，車間對風(fēng)口磚結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并跟蹤其使用效果，在相同使用條件下，風(fēng)口磚使用壽命得到了明顯的提高，由老式風(fēng)口磚使用壽命45天，提高到新型風(fēng)口磚使用壽命110天。

1 原有風(fēng)口磚結(jié)構(gòu)及損耗原因分析

1.1 原有風(fēng)口磚結(jié)構(gòu)

陽極爐氧化還原風(fēng)口磚原有結(jié)構(gòu)圖，見圖1。

圖1 原有風(fēng)口磚結(jié)構(gòu)圖

圖2 風(fēng)口磚在爐體砌筑位置圖

1.2 風(fēng)口磚損耗原因分析

如上圖1、2所示，氧化還原風(fēng)口磚由兩塊T型磚拼接而成，風(fēng)管從兩塊磚中間風(fēng)眼孔穿過，A面為接觸銅水面即工作面，風(fēng)口磚損耗部分如上圖所示的三角區(qū)最先損耗。由于三角區(qū)是兩塊風(fēng)口磚相結(jié)合磚縫與風(fēng)管孔所形成的，體積較小，環(huán)節(jié)熱應(yīng)力能力較差。并且是位于爐內(nèi)側(cè)與銅水直接接觸。熱負(fù)荷較大，銅水沖刷嚴(yán)重。此三角區(qū)最先損耗脫落后形成凹陷使銅水加劇此區(qū)域的沖刷力度，加速整個風(fēng)口磚的損耗；同時班組日常生產(chǎn)過程中，因風(fēng)管堵塞會進(jìn)行燒氧操作，會使紅色區(qū)域被燒壞斷裂；風(fēng)口磚的損耗會出現(xiàn)陽極爐氧化還原風(fēng)口跑銅現(xiàn)象，對爐體安全和設(shè)備安全都存在隱患。

2 風(fēng)口磚結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案

2.1 新型風(fēng)口磚結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

新型結(jié)構(gòu)風(fēng)口磚改進(jìn)目的是增大下方磚紅色區(qū)域的體積，增強(qiáng)兩塊風(fēng)口磚的整體性，提高此部位緩解熱應(yīng)力的能力，即增大與銅水接觸的磚區(qū)域面積，使紅色區(qū)域整體的強(qiáng)度增大。新型風(fēng)口磚結(jié)構(gòu)圖如圖3。在對風(fēng)口磚結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)的同時對風(fēng)口磚成分進(jìn)行調(diào)整，增強(qiáng)風(fēng)口磚耐沖刷性能。

2.2 新型風(fēng)口磚使用情況跟蹤

2018年5月14日精煉車間2#陽極爐2#風(fēng)口更換為新型結(jié)構(gòu)風(fēng)口磚；經(jīng)過升溫后5月17日該風(fēng)口磚正式使用，經(jīng)過持續(xù)跟蹤及評估9月5日因風(fēng)口磚損耗不能繼續(xù)使用，停止該風(fēng)口，經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計此新型結(jié)構(gòu)風(fēng)口磚一共使用110天。

圖3 新型風(fēng)口磚結(jié)構(gòu)圖

經(jīng)過對比，相同條件下2#陽極爐3#風(fēng)口磚為原有結(jié)構(gòu)風(fēng)口磚，同樣是5月17日投入使用，6月30日因風(fēng)口磚損耗不能繼續(xù)使用，停止該風(fēng)口，經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計該風(fēng)口磚其使用壽命僅為44天。

經(jīng)過本次實驗后，精煉車間陽極爐其他風(fēng)口磚檢修時均逐步更換為新型結(jié)構(gòu)風(fēng)口，跟蹤其使用壽命均遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原有結(jié)構(gòu)的風(fēng)口磚。

新型結(jié)構(gòu)風(fēng)口磚使用過程中，由于風(fēng)管的角度變平緩，使得操作工容易控制燒氧角度，減少了因燒氧而造成的風(fēng)口磚的損壞。同時，由于原薄弱環(huán)節(jié)三角區(qū)的整體性加強(qiáng)，增強(qiáng)了緩解熱應(yīng)力的能力，克服了因熱應(yīng)力膨脹造成裂紋的情況。

3 總結(jié)

風(fēng)口磚是陽極爐氧化還原操作過程中銅水沖刷的重點(diǎn)區(qū)域，風(fēng)口磚的安全使用及使用壽命延長都能有效的減少爐體的安全隱患。

新型結(jié)構(gòu)風(fēng)口磚風(fēng)眼附近的三角區(qū)面積加大從而使三角區(qū)磚的強(qiáng)度增大，減弱了磚被沖刷斷裂的風(fēng)險，風(fēng)口磚的整體性提高增強(qiáng)了風(fēng)口磚抵抗熔體沖刷的性能，有助于延長爐體磚的使用壽命，保障爐體安全。

新型結(jié)構(gòu)風(fēng)口磚使用壽命的延長減少了風(fēng)口磚更換的頻率，減少因檢修風(fēng)口磚對吹煉爐作業(yè)的影響；同時風(fēng)口磚安全完好的使用很大程度上減少因更換風(fēng)口磚堵塞、跑銅等情況而影響陽極爐操作的時間，保障了陽極爐正常作業(yè)周期，也減輕了陽極爐操作工燒氧等工作量。

后期，車間將繼續(xù)使用新型結(jié)構(gòu)的風(fēng)口磚，跟蹤風(fēng)口磚對操作時間及放渣等作用有無長期的后續(xù)影響。