轉爐風眼維護與管理

李紅象

（江西銅業集團有限公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

轉爐工序的主體設備是臥式PS大型轉爐，主要是將冰銅進行送風吹煉，把冰銅中的硫和鐵幾乎全部氧化除去而得到粗銅。

轉爐吹煉的主要流程是由動力送風機輸入高壓空氣通過管道至轉爐送風閥，然后由轉爐送風閥調控使壓縮空氣從轉爐風眼送入爐內，使壓縮空氣中的氧與爐內高溫熔體充分發生反應，從而進行吹煉作業。

風眼是爐內熔體與壓縮空氣接觸的唯一通道，風眼的好壞影響轉爐正常的送風作業，因此轉爐風眼的通暢是維持轉爐正常作業的重要保證。

轉爐風眼內襯耐火磚，使高溫熔體與轉爐本體隔離，以保護轉爐本體的鋼殼不被高溫熔體燒穿，但是耐火磚隨著吹煉的過程不斷消耗，當風口區爐襯普遍低于10 cm就應當有計劃停爐冷修。因為風眼區是爐內反應最劇烈的區域，風眼磚消耗的速度也是爐內耐火磚消耗最快的，因此轉爐爐齡的長短完全取決于風口磚的消耗速度，耐火磚單耗小，則爐齡長，對工廠經濟效益的貢獻也就越大。因此維護好轉爐風眼不僅是轉爐正常吹煉作業的根本，也是維持轉爐高爐齡作業的保證［1］。

1 影響轉爐風眼的因素

1.1 風口區溫度過高損害耐火磚壽命

爐內溫度對耐火磚的壽命是非常重要的［2］，在正常生產條件下，耐火磚表面有一層熔渣層，實際上渣層是動態的，溫度低渣層較厚，溫度高渣層薄，適當厚的渣層可以有效減緩高溫氣體和熔渣對耐火磚的沖刷。因為風口區耐火磚的損耗直接關系著爐齡的長短，所以風口區溫度的控制對耐火磚損耗至關重要。

1.2 送風軟管漏風損害風眼。

二系統轉爐共有64個風眼，每個風眼都單獨連接一根送風軟管，送風軟管連接風眼三通，高壓空氣通過軟管進入風眼，軟管漏風會導致鼓風壓力下降，如果鼓風壓力小于爐內熔體的靜壓，爐內熔體就會進入風眼，使風眼堵塞，如果清理不及時風眼就會被完全堵死，使風眼喪失送風功能。

1.3 風眼彈子卡死風眼

彈子裝在風眼三通的彈子室中，送風時，彈子因風壓而壓向彈子壓環，因而與球面部分接觸可防止漏風。可是如果彈子室內灌了熔體或有雜物，彈子與彈子壓環接觸有間隙，就會導致送風時漏風，且制造強烈的噪音，如果彈子室堵塞嚴重，彈子活動空間受限，捅風眼時還會導致釬子直接將彈子捅至水平風管內，將風眼卡死，使風眼喪失送風功能。

1.4 捅風眼時機械作用損害風眼

捅風眼的目的是將風眼前端風管的粘結物清理干凈，使風眼暢通，吹煉過程由于粘結物還處于融化狀態很容易清理，捅風眼時對爐襯的損害較小，如果出銅后有局部風眼堵塞嚴重，此時爐子處于冷卻狀態且持續50 min以上，此時被堵塞風眼內熔體處于凝固狀態，風眼將很難清理通暢，如果再頻繁使用捅風眼機強行將風眼清開，被堵塞風眼處區域的耐火磚將持續受到強力震蕩，容易導致此處區域的耐火磚結構松弛，最終導致爆磚或脫落，容易損害爐襯。

1.5 化學侵蝕消耗風眼耐火磚。

轉爐吹煉分造渣期和造銅期。造渣過程需配入一定量的熔劑與冰銅中的氧化亞鐵反應將鐵除去，生成復合型硅酸鹽。產生的爐渣呈弱酸性，是爐渣中的氧化劑，會對耐火磚產生滲透和腐蝕，因耐火磚含有MgO的成分，會在高溫作用下溶解在硅酸鐵中，使得耐火磚被消耗。

1.6 機械沖刷作用

造渣時爐內溫度很高，出渣出銅時溫度劇降，由于溫差變化較大，產生很大的熱應力，會使爐襯破裂。

2 維護風眼的措施

風眼維護與管理的目的就是保證風眼持續送風功能，同時維持風眼區耐火磚的消耗盡可能小。為了達到上述兩個目的，主要從以下幾個方面進行考慮。

2.1 設備改進

轉爐吹煉過程中反應最激烈的區域就是風眼區域［3］，而風口區爐襯的損耗與溫度有直接的關系，溫度越高，對耐火磚內部結構損害就越大，如果能夠有效降低風口區溫度，就可以達到降低爐襯損耗的目的。

要有效降低風口區的溫度，常規意義上的冷卻方式有兩種選擇，即水冷卻和風冷卻，用水冷卻就必須在風口區增加冷卻水套，這種方法雖然效果明顯但對爐體改造難度大，成本高且危險性大，一旦水套破損會發生爆炸事故。風冷卻使用成本相對低廉得多且改造簡單，而且也可以有效達到降低溫度的目的。

具體的措施是在風眼底座的上方焊接一根冷卻風管貫穿整個風眼區域，冷卻風管四周開設無數個小孔向風眼區域吹入冷卻空氣，使風眼區域的爐體表面溫度下降。

改進后通過測量風口區爐襯消耗數據對比發現，風口區爐襯單耗提升效果明顯，整個平均爐齡也顯著提高了30爐次以上。

2.2 送風軟管的管理與規范。

管理送風軟管的目的是保證送風軟管不漏風。

因為送風軟管是采用不銹鋼制成的彈性軟管，以此來吸收因操作中溫度變化而引起的伸縮，軟管外繞有金屬絲編織物，裸露在風眼上方區域，其硬度較低，捅風眼時如果釬子打偏，就會將軟管打破。

還有就是軟管耐高溫使用壽命有限，容易在使用過程中結構分裂，造成漏風。

因此首先要保證捅風眼作業時釬子不能打偏，認真培訓好爐后作業人員的操作水平；其次吹煉過程中用手放在軟管四周可以感知軟管是否漏風，有漏風的軟管及時更換；還有就是對軟管使用時間做個統籌管理，每根軟管使用時限能清楚地記錄，快達到使用壽命時提前更換，這樣能提前預防故障，減少風眼的損耗。

2.3 出銅后風眼的維護與管理

出銅后需要進行清理風眼的作業，使風眼保持暢通。出銅速度越快，清理風眼作業越提前，風眼就更容易清理干凈。因為隨著爐子的冷卻，堵塞風眼內熔體將慢慢處于凝固狀態，與風管融于一體，清理過程中風眼磚容易受到損傷。

因此為了保證出銅及時，安排兩臺行車進行出銅作業是有必要的，使出銅在40 min內完成。

清理完風眼后需要逐個檢查每個風眼彈子室內是否有雜物，彈子活動是否良好，如果彈子室內有雜物需要及時清理出，彈子表面覆蓋粘結物也要及時清理或更換，預防彈子與壓環接觸有間隙導致漏風。檢查完彈子后要給彈子加油潤滑，保證彈子活動良好不粘結。

做完風眼維護工作以后，需要測量風口區耐火磚的厚度，及時跟蹤把握耐火磚的消耗，對消耗爐襯快的耐火磚區域重點關注和維護，以保證生產的平穩。

2.4 吹煉過程的控制。

2.4.1 送風量的控制

1.送風量增大，反應速度加快，產生的單位時間熱量增加，風口周圍的溫度上升加快，使風口區耐火磚損耗加劇。

2.吹入空氣速度大，反應的中心離風口前段遠，對耐火磚有利。

3.吹入空氣動壓大，熔體和氣泡群的機械運動激烈，對耐火磚沖刷力也強，對耐火磚不利。

4.送風時風量大，風口許可的動阻力增大，進行捅風眼作業的頻率增加，會加劇耐火磚的消耗。

綜合來看，送風量大對耐火磚弊大于利，但是也不能一味追求低風量，因為轉爐吹煉過程風口是埋浸在熔體內，因此必須保證一定的送風量使送風壓力大于熔體靜壓，才能使熔體正常攪拌，進行正常的吹煉作業。同時還要考慮生產計劃的因素和生產線銅量的平衡。綜合以上因素和不斷的摸索，選擇最佳送風量在42 000～45 000 m3／h，這樣使風口區爐襯消耗在可控的范圍，同時兼顧了生產任務的完成。

2.4.2 富氧的控制

轉爐富氧吹煉的意義是加快物料的反應速度，起迅速提升爐溫的效果。目的是為了加快作業節奏，保證生產任務的完成。高富氧吹煉過程會產生大量的熱量使爐溫迅速升高，同時會降低耐火磚的性能，加速耐火磚的侵蝕，致使耐火磚發生損害。因此必須加入足夠的冷料來平衡爐內溫度。

吹煉過程中冷料的加入要提前考慮富氧的因素加足，同時為了保持爐內溫度平衡，需要及時調節富氧量，使溫度保持在一個恒定的狀態，不出現較大的波動。

通過數據比對總結出造渣期富氧率控制在23%左右，造銅期控制在22.3%左右既能保證生產任務，又能較好地控制好耐火磚的消耗。

2.4.3 渣含硅的控制

轉爐造渣過程生成的硅酸鹽呈弱酸性，在高溫作用下會對耐火磚侵蝕，破壞耐火磚性能［4］，爐渣中SiO2含量越高，這種侵蝕作用就越強。因此必須控制好爐渣中SiO2含量，有效遏制爐襯的消耗。

通過試驗總結出爐渣中SiO2含量控制在21%左右對爐襯侵蝕作用較小，這樣既保證了造渣徹底，同時造渣過程能生成較多的Fe3O4，在操作中出現掛爐現象，有利于延長爐壽命。

2.4.4 爐溫的控制

轉爐爐襯損壞的主要原因都與溫度有關［5］，溫度越高，耐火磚的性能降低越顯著，因此操作過程中要盡可能保持爐內溫度均衡可控，不可過冷過熱持續時間過長。

3 結 語

通過對每爐風眼的精細維護和管理，轉爐爐齡自投產以來有了大的飛躍。通過不斷摸索和驗證總結出一套標準的規范操作流程，自投產以來使爐齡由99爐次達到了現在平均364爐次。

同時轉爐風眼的維護是一項長期而龐大的工程，需要不斷摸索和總結，貴溪冶煉廠通過對捅風眼設備進行優化，實現了從人工到智能操作的轉變，在降低故障率和誤操作的同時，降低了作業過程中對風眼爐襯的損傷，保護了風眼，為轉爐生產穩定順行提供了保障，進一步降低了企業的生產成本。