4#高爐風口小套破損原因分析及改進

周海林 （上海梅山鋼鐵股份有限公司，南京 210039)

4#高爐風口小套破損原因分析及改進

周海林 （上海梅山鋼鐵股份有限公司，南京 210039)

簡述了梅山煉鐵廠4#高爐風口小套損壞的情況及其所造成的影響。通過現場調查，研究小套具體的破損位置，分析了其產生的原因并加以匯總，提出了防止風口小套破損的方法和措施。通過對風口區域的吹管、小管質量以及煤槍插入位置的管理，加強爐前渣鐵處理保證及時出凈渣鐵等措施，小套破損得到了有效控制。

高爐 風口 破損 原因 措施

1 引言

梅鋼4#高爐的有效容積為3 200 m3，是梅山真正意義上的第一座大高爐，于2009年5月12日順利投產。它共有4個鐵口，32風口，現風口小套長度為640 mm。自投產以來，小套損壞較多，造成高爐休風，嚴重時造成爐況惡化。2011－01—04期間共計損壞29只小套，月均損壞7.25只，非計劃休風時間達17.2 h，嚴重影響了4#高爐穩定順行和各項經濟技術指標的完成。我們從小套的實際損壞位置分析得出小套破損的主要原因有渣鐵侵蝕、煤粉磨壞小套、爐體渣皮剝落砸壞小套及小套自身質量問題等。

2 風口小套損壞原因分析

2.1 風口小套質量

風口小套工作環境惡劣，它不僅要承受高溫熱風的高速沖刷，液態渣鐵的沖蝕，而且還要承受高溫焦炭的撞擊以及噴煤時煤粉的高速磨損。另外，風口內的冷卻水溫度很低，而風口壁外表面卻要承受來自回旋區2 000℃左右的高溫輻射和1 000℃以上的氣流及渣鐵的對流換熱，從而導致風口壁要承受很大的溫度梯度以及由此而引起的熱應力[1]。這就對風口的材質以及結構提出了一定的要求。目前梅鋼采用的是貫流式風口，頂端下斜5°，這種結構冷卻水從風口小套進口直接進入小套前端的空腔，循環1周后進入外循環空腔，反向繞1周后從出口流出。這樣，冷卻水在小套內流速快，滯留時間短，帶走的熱量多，對小套前端的高溫沖刷部位冷卻效果好。對小套材質要求為：頭部Cu≥99.95%，本體Cu≥99.7%，今年因質量原因破損的小套共2只。

2.2 噴煤磨損小套

追求高煤比，提高經濟效益是高爐生產永恒不變的主題。隨著煤比的不斷提高，噴煤量逐步增大，煤槍前端受力增加，發生抖動現象，噴槍噴出的煤粉流直徑擴大。另外，對煤槍的插入角度和插入深度分析發現，煤槍的插入角度11°（過大)和插入深度沒有標準（過深或過淺)，都會引起風口小套被磨壞。風口小套損壞情況如表1所示。從表1可以看出，風口小套破損比較均勻，無固定方向上頻繁損壞情況。

表1 2011-01—04期間梅鋼4#高爐風口小套損壞情況

2.3 上下部制度不合理

梅鋼與其他同容積的高爐相比，原燃料的質量一直處于劣勢，焦炭灰分偏高13%左右，燒結礦全鐵含量低，入爐品位不高。為了能保證順行，在操作上以中心氣流為主，兼顧邊緣氣流，導致邊緣氣流波動大，崩滑料現象較多，爐體渣皮脫落頻繁，從而砸壞小套。

2.4 渣鐵處理不理想

大高爐的渣鐵處理應該是個不間斷的過程，目前梅鋼4#高爐在這方面不太理想，鐵間間隔時間長，來渣時間晚，爐內常發生因渣鐵處理造成的憋風現象，從而導致爐溫大幅上升，渣鐵流動性變差，渣鐵液面上升，進而熔損風口小套，另外，爐溫大幅波動造成爐體熱負荷波動，有時候也會引起崩、滑料，砸壞小套。

2.5 風口燒穿引起小套損壞

梅鋼自開爐至2010年底已發生4次風口燒穿事故，每次處理需4 h左右，由于是臨時休風，爐內熱量不足，復風需要很長時間，使產量造成了很大的損失。通過與廠家通過交流，發現了問題，即吹管內有大量水，引起內耐材剝落，從而引起發紅、燒穿事故。2011年3月又發生風口燒穿事故，整個小套都燒沒了。

3 改進措施與方法

3.1 加強風口小套的質量檢查

現在小套在材質方面沒有問題，但是風口小套的內焊縫是最為薄弱的部位，非常接近噴槍出口，噴出的煤粉很容易磨蹭到風口的內焊縫。要求風口小套本體與風口小套頭部的接合面研合，接觸面積達到70%以上時施焊，先將風口小套本體與風口小套頭部焊接完畢后再加工小套本體和錐面。另外，在準備換小套前，裝備品時認真檢查小套備口的完好性，要求無裂紋、結疤、粗糙不平等缺陷，并進行通水試漏，保證重新裝上去的小套是好的，冷卻正常。

3.2 加強風口區域管理

3.2.1 縮短風口小套長度

通過對磨損小套磨損位置的分析可以看出，小套一般磨損位置在小套的左側及左下，距小套前端50 mm左右，利用休風將4個破損的640 mm的小套改為長度為600 mm的小套，這樣大大減少了煤粉與小套的接觸面，從而減小了煤粉磨小套的幾率。目前這4個小套還沒有損壞，效果有待進一步檢查。

3.2.2 加強風口巡檢

隨著噴煤量的增加，噴槍前端會有抖動現象，使得煤槍在小套內位置產生偏移，造成煤粉磨壞小套內壁[2]。因此，加強了風口巡檢，發現煤槍位置發生偏移時及時調整，保證煤槍前端煤粉出口在小套的中心位置。同時每2 h用紅外測溫槍對吹管的前、中、后3個位置測溫，測量溫度過高時及時打水，防止吹管溫度上升過高，造成吹管燒穿事故。

3.3 改善原燃料質量，尋求合適的上下部制度

3.3.1 降低煤粉粒度

降低煤粉粒度可以減少磨壞率，現在煤粉粒度≤200達到75%以上。

3.3.2 降低焦炭灰分，改善透氣性

焦炭灰分過高，燒結強度不足，高爐透氣性不好，造成氣流不穩定，為此梅鋼開始用進口煤，焦炭灰分大幅下降，高爐的透氣性明顯好轉，高爐的透氣指數由3.5降到了3.2。

3.3.3 調整好上部制度，控制好邊緣溫度

邊緣溫度過低，邊緣氣流被抑制，對爐況順行不利;邊緣溫度過高，造成爐墻渣皮剝落，砸壞下部的小套，因此合適的邊緣溫度的控制尤為重要。通過不斷地放邊、壓邊，控制邊緣、中心的礦焦比重，得出邊緣溫度控制在80～120℃比較合適。

3.4 抓好爐前渣鐵處理

從小套破損統計中可以看出，大多數小套還是由于渣鐵的熔損造成的，因此抓好渣鐵處理是減少小套損壞的重點工作。

3.4.1 維護好鐵口，保證鐵口深度

足夠的鐵口深度是出凈渣鐵的前提[3]，而堵口打泥量是關鍵，堵口跑泥，泥打不到鐵口孔道內，使得鐵口孔道前端存在大量渣鐵，不僅增加后期打鐵口的難度，還影響了鐵口孔道前端泥包的形成，造成放鐵時間短，為此要求爐前工在打鐵口前要將泥套磨平，保證堵口不跑泥。

3.4.2 縮短鐵間間隔時間，做到連續出鐵

4#高爐采用3個鐵口循環出鐵，剛開始要求先堵口后開鐵口的方式，鐵間間隔時間在15 min以內。隨著產量的不斷提升，這一要求已不能滿足生產需要，為此在鐵口即將噴之前打開下一個鐵口，保證出鐵的連續性，并將出鐵系數和出渣系數納入考核范圍，從而延長出鐵時間，保證生成的鐵水及時排出。

3.4.3 事故預案保渣鐵處理

針對爐前因設備、水、電、氣等造成不能按要求連續出鐵的，如一個鐵口出鐵、二個鐵口出鐵、單場出鐵、來渣時間晚（超過45 min)等，制定一系列的事故預案，保證渣鐵處理。例如：來渣晚，即本次爐鐵的來渣時間距離上爐堵口時間超過45 min，則需打開另一鐵口，二個鐵口出鐵，放噴堵口。

4 結束語

優化上下部制度，合理的煤氣流分布使爐況穩定順行，減小了小套砸壞的幾率。縮短小套長度，及時調整煤槍，減少煤粉磨小套，可延長小套使用壽命1～2個月。良好的渣鐵處理是關鍵，既能保證高爐順行，又能防止渣鐵液面上升侵蝕小套。考慮到靠人調整煤槍的工作量較大，未來可以嘗試將吹管上煤槍角度從現有的11°改為9°，從而減小煤粉磨小套的幾率。

[1]周倫竹.3#爐風口小套破損原因及處理[J].馬鋼技術，1999（增刊)：36-41.

[2]薛開建，姬光剛，莊新軍.萊鋼3#高爐延長風口小套使用壽命的實踐[J].萊鋼科技，2009（6)：24-25.

[3]周偉典.高爐煉鐵生產技術手冊[M].北京：冶金工業出版社，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 責編 潘娜)

周海林，2006年畢業于太原理工大學，現就職于上海梅山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠。