高爐鐵口煤氣泄漏鐵水噴濺治理實踐

邢士建，亓玉敏，李 綱，賈友劍

（萊蕪鋼鐵集團有限公司，山東 萊蕪271126）

高爐鐵口煤氣泄漏鐵水噴濺治理實踐

邢士建，亓玉敏，李 綱，賈友劍

（萊蕪鋼鐵集團有限公司，山東 萊蕪271126）

高爐鐵口區域的煤氣泄漏從爐襯結構特點看，來源于冷卻壁間縫隙、風口各套與風口組合磚之間縫隙、耐火砌體間縫隙、爐殼與冷卻壁間縫隙。通過采取嚴把材料質量關、提高監理人員技能水平、自制風動搗料工具、優化灌漿操作工藝、搗打料改為剛玉澆注料、改進鐵口框結構等措施，解決了鐵口煤氣泄漏、鐵水噴濺的難題。

高爐；鐵口；煤氣泄漏；鐵水噴濺；縫隙

1 前言

鐵口通道的內襯與爐缸內襯碳磚是高爐內襯的最薄弱環節，常出現煤氣泄漏，出鐵口鐵流噴濺，既不安全又危及高爐壽命［1］。2008年，萊鋼相繼進行2座高爐大修，鐵口區域的煤氣泄漏問題凸顯，嚴重影響了高爐正常出鐵，同時制約了高爐產能的提升，嚴重時會發生堵不上鐵口等事故，盡管采取了壓力灌漿等補救措施，但費時費力，且效果不理想。因此，在5#高爐大修時，萊鋼對鐵口煤氣泄漏問題進行了系統分析并采取相應的改進治理措施。

2 原因分析

鐵口區域的煤氣泄漏主要集中在2個部位，一是鐵口框與爐殼之間的聯接部位；另一個是鐵口通道的組合磚縫發生煤氣泄漏。從爐襯結構特點看，煤氣泄漏主要來源于冷卻壁間縫隙、風口各套與風口組合磚之間縫隙、耐火砌體間縫隙、爐殼與冷卻壁間的縫隙。

1）冷卻壁間縫隙。高爐冷卻壁間縫隙采用碳化硅搗打料填充，間縫隙狹小，內寬外窄。外側縫隙一般在20～30mm，內側縫隙最大可至500mm，搗料施工非常困難。以往采用手工搗打，密實度難以保證，開爐后碳化硅搗打料干燥收縮，出現較大縫隙，形成煤氣通道。

2）風口各套與風口組合磚之間縫隙。由于風口套為銅件，熱膨脹系數大。高爐投入生產后，受溫度影響，風口套及組合磚均會膨脹，為了保護設備，消除熱應力，風口套與組合磚之間需要充填緩沖泥漿，施工過程的細節控制不好，就會成為高爐煤氣泄漏的通道。

3）耐火砌體間縫隙。耐火磚之間需要用結合劑填充密封。如果灰漿不夠飽滿，磚縫就會超標，加之鐵口通道所選用的耐材比較復雜，碳磚和剛玉磚組合在一起，由于材料性質的差異，也給鐵口通道的密封帶來很大困難。

4）爐殼與冷卻壁間縫隙。在高爐砌筑時，爐殼與冷卻壁之間的縫隙，原工藝是采用鐵屑填充。由于這種施工方法費時費力，所以現工藝采用自流式耐火泥漿填充，烘爐期間采取壓力灌漿，以增加密實度。灌漿料的性能選擇不當或者施工方法不妥，均會造成冷卻壁與爐殼間存在較多的縫隙，加上爐殼鋼結構密封不嚴，常常會造成大量煤氣泄漏。

由于上述原因所致，鐵口通道的煤氣泄漏會使鐵水流出時發生噴濺，鐵流不穩定影響出鐵順暢，進而影響到爐況順行操作。

3 改進措施

3.1 嚴把材料質量關

耐材質量直接影響爐內砌筑質量，關系到高爐壽命。為確保來料合格，對耐材的整個生產過程進行監督，并去廠家督察與驗收、化驗。每批備件到貨后，進行二次驗收、成分分析與配比試驗。記錄整理試驗數據，為以后施工過程中的監理提供依據。同時，提高監理人員技能水平保證施工質量。

3.2 自制風動搗料工具

為保證冷卻壁間搗料密實度，自行設計制造了實用性強的T形風鎬搗頭，擴展了風動器具的使用范圍。這一改造不僅降低了人工搗料的勞動強度，而且還充分保證了搗料的密實度。

針對冷卻壁間的擋料板薄、易漏料問題，將其厚度由原來的1mm改為3mm，并且以8mm圓鋼固定，為搗料密實奠定了基礎。施工過程中嚴格控制每次搗料層厚度，層厚不超過150mm，壓縮比大于50%，采取逐層驗收、簽字的措施，確保搗料的密實。

3.3 優化灌漿操作工藝

以往采用的灌漿料凝固周期長，常常出現開爐一周內爐體滲漿，灌漿口打開噴漿的情況，說明煤氣通道沒有有效阻隔。吸取以往教訓，本次大修首先對灌漿料的性能進行了改良，縮短了凝固周期，理論上低于72 h，在爐體冷卻方面做了改進，提升了6層區段的環境溫度，使大體積的灌漿料加速固化，強度快速提升，在烘爐后期進行二次壓力灌漿，保證灌漿料充盈、飽滿。

3.4 將搗打料改為剛玉澆注料

鐵口框空間狹小，不易實施搗打，容易出現外實內虛的情況，將鐵口框與鐵口組合磚之間的搗打料改為剛玉澆注料。自制鐵口通道模具，用剛玉澆注料將整個澆注鐵口通道，對鐵口組合磚縫隙進行封堵，有效堵塞了煤氣通道。

3.5 改進鐵口框結構

原鐵口框結構中保護板與框架采用焊接的方式，由于空間受限，焊接質量無法保證，加上頻繁受開口機、泥炮的機械沖擊和爐前操作人員在堵口后噴淋灑水的降溫操作習慣，焊縫受溫度大幅波動的影響，極易開裂，造成鋼結構的密封失效。針對此問題，將焊接結構的鐵口框改為一體式鑄造鐵口框，不僅消除了焊縫存在的隱患，同時增加了鐵口框的整體強度。鐵口框內側、外側螺栓孔處锪平處理，將螺栓、螺母沉進鐵口框，采用塞焊焊接處理，降低焊縫開裂傾向，保證了焊縫強度。鐵口框內側外側與爐殼焊接部位增大了焊接破口，所有焊縫焊前進行預熱處理，焊后回火去應力。另外鐵口框上留有灌漿孔，砌筑完畢后進行二次高壓灌漿，有效堵塞了煤氣通道，并對鐵口的部位維護提供了條件。

4 結語

萊鋼5#高爐自大修投產以來，鐵口實現了煤氣無泄漏，出鐵不噴濺，消除了安全隱患。實踐證明，耐材縫隙是煤氣泄漏的主要通道，是導致鐵水噴濺的主要原因之一。萊鋼煉鐵廠系統分析了煤氣泄漏的原因和泄漏通道，針對煤氣泄漏通道，逐項實施改進，材料合理選擇，在施工過程控制精細，結構形式改進完善，將煤氣泄漏的通道全部堵塞，同時為今后同類鐵口煤氣泄漏、鐵水噴濺的治理與預防提供了科學依據。

［1］ 李維國.1號高爐鐵口冒煤氣處理實績［J］.寶鋼技術，1988（2）：1-5.

TF546+.1

B

1004-4620（2011）04-0069-01

2011-01-27

邢士建，男，1984年生，2007年畢業于山東理工大學機械設計制造及其自動化專業。現為萊鋼煉鐵廠機修車間助理工程師，從事機械設備維修工作。