4#高炉风口小套破损原因分析及改进

周海林 （上海梅山钢铁股份有限公司，南京 210039)

4#高炉风口小套破损原因分析及改进

周海林 （上海梅山钢铁股份有限公司，南京 210039)

简述了梅山炼铁厂4#高炉风口小套损坏的情况及其所造成的影响。通过现场调查，研究小套具体的破损位置，分析了其产生的原因并加以汇总，提出了防止风口小套破损的方法和措施。通过对风口区域的吹管、小管质量以及煤枪插入位置的管理，加强炉前渣铁处理保证及时出净渣铁等措施，小套破损得到了有效控制。

高炉 风口 破损 原因 措施

1 引言

梅钢4#高炉的有效容积为3 200 m3，是梅山真正意义上的第一座大高炉，于2009年5月12日顺利投产。它共有4个铁口，32风口，现风口小套长度为640 mm。自投产以来，小套损坏较多，造成高炉休风，严重时造成炉况恶化。2011－01—04期间共计损坏29只小套，月均损坏7.25只，非计划休风时间达17.2 h，严重影响了4#高炉稳定顺行和各项经济技术指标的完成。我们从小套的实际损坏位置分析得出小套破损的主要原因有渣铁侵蚀、煤粉磨坏小套、炉体渣皮剥落砸坏小套及小套自身质量问题等。

2 风口小套损坏原因分析

2.1 风口小套质量

风口小套工作环境恶劣，它不仅要承受高温热风的高速冲刷，液态渣铁的冲蚀，而且还要承受高温焦炭的撞击以及喷煤时煤粉的高速磨损。另外，风口内的冷却水温度很低，而风口壁外表面却要承受来自回旋区2 000℃左右的高温辐射和1 000℃以上的气流及渣铁的对流换热，从而导致风口壁要承受很大的温度梯度以及由此而引起的热应力[1]。这就对风口的材质以及结构提出了一定的要求。目前梅钢采用的是贯流式风口，顶端下斜5°，这种结构冷却水从风口小套进口直接进入小套前端的空腔，循环1周后进入外循环空腔，反向绕1周后从出口流出。这样，冷却水在小套内流速快，滞留时间短，带走的热量多，对小套前端的高温冲刷部位冷却效果好。对小套材质要求为：头部Cu≥99.95%，本体Cu≥99.7%，今年因质量原因破损的小套共2只。

2.2 喷煤磨损小套

追求高煤比，提高经济效益是高炉生产永恒不变的主题。随着煤比的不断提高，喷煤量逐步增大，煤枪前端受力增加，发生抖动现象，喷枪喷出的煤粉流直径扩大。另外，对煤枪的插入角度和插入深度分析发现，煤枪的插入角度11°（过大)和插入深度没有标准（过深或过浅)，都会引起风口小套被磨坏。风口小套损坏情况如表1所示。从表1可以看出，风口小套破损比较均匀，无固定方向上频繁损坏情况。

表1 2011-01—04期间梅钢4#高炉风口小套损坏情况

2.3 上下部制度不合理

梅钢与其他同容积的高炉相比，原燃料的质量一直处于劣势，焦炭灰分偏高13%左右，烧结矿全铁含量低，入炉品位不高。为了能保证顺行，在操作上以中心气流为主，兼顾边缘气流，导致边缘气流波动大，崩滑料现象较多，炉体渣皮脱落频繁，从而砸坏小套。

2.4 渣铁处理不理想

大高炉的渣铁处理应该是个不间断的过程，目前梅钢4#高炉在这方面不太理想，铁间间隔时间长，来渣时间晚，炉内常发生因渣铁处理造成的憋风现象，从而导致炉温大幅上升，渣铁流动性变差，渣铁液面上升，进而熔损风口小套，另外，炉温大幅波动造成炉体热负荷波动，有时候也会引起崩、滑料，砸坏小套。

2.5 风口烧穿引起小套损坏

梅钢自开炉至2010年底已发生4次风口烧穿事故，每次处理需4 h左右，由于是临时休风，炉内热量不足，复风需要很长时间，使产量造成了很大的损失。通过与厂家通过交流，发现了问题，即吹管内有大量水，引起内耐材剥落，从而引起发红、烧穿事故。2011年3月又发生风口烧穿事故，整个小套都烧没了。

3 改进措施与方法

3.1 加强风口小套的质量检查

现在小套在材质方面没有问题，但是风口小套的内焊缝是最为薄弱的部位，非常接近喷枪出口，喷出的煤粉很容易磨蹭到风口的内焊缝。要求风口小套本体与风口小套头部的接合面研合，接触面积达到70%以上时施焊，先将风口小套本体与风口小套头部焊接完毕后再加工小套本体和锥面。另外，在准备换小套前，装备品时认真检查小套备口的完好性，要求无裂纹、结疤、粗糙不平等缺陷，并进行通水试漏，保证重新装上去的小套是好的，冷却正常。

3.2 加强风口区域管理

3.2.1 缩短风口小套长度

通过对磨损小套磨损位置的分析可以看出，小套一般磨损位置在小套的左侧及左下，距小套前端50 mm左右，利用休风将4个破损的640 mm的小套改为长度为600 mm的小套，这样大大减少了煤粉与小套的接触面，从而减小了煤粉磨小套的几率。目前这4个小套还没有损坏，效果有待进一步检查。

3.2.2 加强风口巡检

随着喷煤量的增加，喷枪前端会有抖动现象，使得煤枪在小套内位置产生偏移，造成煤粉磨坏小套内壁[2]。因此，加强了风口巡检，发现煤枪位置发生偏移时及时调整，保证煤枪前端煤粉出口在小套的中心位置。同时每2 h用红外测温枪对吹管的前、中、后3个位置测温，测量温度过高时及时打水，防止吹管温度上升过高，造成吹管烧穿事故。

3.3 改善原燃料质量，寻求合适的上下部制度

3.3.1 降低煤粉粒度

降低煤粉粒度可以减少磨坏率，现在煤粉粒度≤200达到75%以上。

3.3.2 降低焦炭灰分，改善透气性

焦炭灰分过高，烧结强度不足，高炉透气性不好，造成气流不稳定，为此梅钢开始用进口煤，焦炭灰分大幅下降，高炉的透气性明显好转，高炉的透气指数由3.5降到了3.2。

3.3.3 调整好上部制度，控制好边缘温度

边缘温度过低，边缘气流被抑制，对炉况顺行不利;边缘温度过高，造成炉墙渣皮剥落，砸坏下部的小套，因此合适的边缘温度的控制尤为重要。通过不断地放边、压边，控制边缘、中心的矿焦比重，得出边缘温度控制在80～120℃比较合适。

3.4 抓好炉前渣铁处理

从小套破损统计中可以看出，大多数小套还是由于渣铁的熔损造成的，因此抓好渣铁处理是减少小套损坏的重点工作。

3.4.1 维护好铁口，保证铁口深度

足够的铁口深度是出净渣铁的前提[3]，而堵口打泥量是关键，堵口跑泥，泥打不到铁口孔道内，使得铁口孔道前端存在大量渣铁，不仅增加后期打铁口的难度，还影响了铁口孔道前端泥包的形成，造成放铁时间短，为此要求炉前工在打铁口前要将泥套磨平，保证堵口不跑泥。

3.4.2 缩短铁间间隔时间，做到连续出铁

4#高炉采用3个铁口循环出铁，刚开始要求先堵口后开铁口的方式，铁间间隔时间在15 min以内。随着产量的不断提升，这一要求已不能满足生产需要，为此在铁口即将喷之前打开下一个铁口，保证出铁的连续性，并将出铁系数和出渣系数纳入考核范围，从而延长出铁时间，保证生成的铁水及时排出。

3.4.3 事故预案保渣铁处理

针对炉前因设备、水、电、气等造成不能按要求连续出铁的，如一个铁口出铁、二个铁口出铁、单场出铁、来渣时间晚（超过45 min)等，制定一系列的事故预案，保证渣铁处理。例如：来渣晚，即本次炉铁的来渣时间距离上炉堵口时间超过45 min，则需打开另一铁口，二个铁口出铁，放喷堵口。

4 结束语

优化上下部制度，合理的煤气流分布使炉况稳定顺行，减小了小套砸坏的几率。缩短小套长度，及时调整煤枪，减少煤粉磨小套，可延长小套使用寿命1～2个月。良好的渣铁处理是关键，既能保证高炉顺行，又能防止渣铁液面上升侵蚀小套。考虑到靠人调整煤枪的工作量较大，未来可以尝试将吹管上煤枪角度从现有的11°改为9°，从而减小煤粉磨小套的几率。

[1]周伦竹.3#炉风口小套破损原因及处理[J].马钢技术，1999（增刊)：36-41.

[2]薛开建，姬光刚，庄新军.莱钢3#高炉延长风口小套使用寿命的实践[J].莱钢科技，2009（6)：24-25.

[3]周伟典.高炉炼铁生产技术手册[M].北京：冶金工业出版社，2002：585-590.

Analysis on BF 4 Tuyere Small Sleeve Damage and Improvement

Zhou Hailin

The damage and its results of tuyere small sleeve of BF 4,Meishan Iron-making are described.Investigation was conducted on site.The author studied sleeve damage position,analyzed and summarized the causes,and put forward the solution for avoiding tuyere small sleeve damage.Measures were taken such as focusing on blowing pipe around tuyere area,small pipe quality and coal lance inserting position,enhancing slag and hot metal treatment in cast floor and ensuring thorough slag and hot metal tapping;thus,sleeve damage was well under control.

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（收稿 2011-08-02 责编 潘娜)

周海林，2006年毕业于太原理工大学，现就职于上海梅山钢铁股份有限公司炼铁厂。