摘  要  宣鋼BF2隨著生產(chǎn)的強化，由于爐殼彈性變形與砌筑耐材收縮膨脹的變化不同步，導致氣隙產(chǎn)生，形成煤氣通道，大量帶壓煤氣沿著爐殼與耐材間氣隙，經(jīng)由爐基封板與混凝土基礎結合處竄出。通過與北京同創(chuàng)公司合作，成功應用國家專利《高爐爐基封板竄漏帶壓煤氣封堵治理的工藝方法》，采取外封內堵的方法進行治理，效果比較明顯，煤氣竄漏得到了有效控制。

關鍵詞  高爐  爐基  煤氣竄漏  治理  氣隙

1  引言

宣鋼BF2爐容為2500m3，于2010年9月18日建成投產(chǎn)。爐缸、爐底采用石墨炭塊-陶瓷砌體復合爐襯，結合水冷薄爐底炭磚結構，并引進俄羅斯的FK侵蝕監(jiān)測系統(tǒng)。隨著高爐生產(chǎn)的強化，爐底、爐基封板與混凝土基礎結合部有大量帶壓煤氣竄出。由于煤氣通道形成貫通，導致爐缸竄煤氣部位（3#鐵口區(qū)域）的TE04092、TE04083兩點炭磚溫度分別升高至597℃、642℃，已經(jīng)威脅到了安全生產(chǎn)。之前采用壓漿的辦法進行了多次治理，即在爐缸下部的爐殼開孔壓入漿料、爐基封板內壓漿填充，但是由于工藝方法不得當、壓漿壓力控制不合理，均沒有達到理想的治理效果。

2016年5月19日計劃檢修32.3h，采取外封內堵的方法對爐基竄煤氣進行了治理，爐基竄煤氣得到了有效控制，相對應部位的爐缸溫度恢復至正常水平。

2  煤氣竄漏的原因分析

2.1  煤氣通道的形成

煤氣來源于爐內。隨著高爐生產(chǎn)的強化，爐體的膨脹位移導致爐基封板圓周方向焊口開焊，爐內煤氣通過爐殼與砌體之間、砌體之間的氣隙竄出，而爐殼與砌體之間、砌體之間氣隙的形成主要有以下幾方面因素。

（1）爐體變形。頻繁休送風使爐殼彈性變形與爐體的砌筑耐材收縮膨脹變化不同步，導致爐墻內部產(chǎn)生氣隙[1-2]；

（2）Zn侵蝕作用。宣鋼入爐料ZnO負荷偏高，爐料中ZnO下降至高溫區(qū)被還原為Zn，部分Zn滲入磚襯的磚縫、裂紋和氣孔中。由于鋅的沸點為907℃，因此還原生成的Zn會馬上揮發(fā)掉，使碳磚中產(chǎn)生較大的孔隙[3-4]；

（3）堿金屬循環(huán)富集破壞[5-7]。K、Na等堿金屬循環(huán)至爐缸后呈氣態(tài)形勢存在，在壓力等因素作用下，進入砌筑耐材的縫隙中。在此過程中受到冷卻，K、Na蒸汽重新變成液態(tài)，使砌體縫隙處體積膨脹，破壞爐缸砌體形成氣隙。

（4）冷卻設備及風口漏水。冷卻設備及風口漏水發(fā)現(xiàn)、處理不及時，少量水會經(jīng)爐墻滲入爐缸，在CO和鐵水的催化作用下氣蝕碳素耐材，形成氣隙[8]；

（5）壓漿維護不合理。檢修對爐體壓漿維護過程中，壓漿壓力及壓漿料選擇不合理，加重了原來氣隙的發(fā)展，甚至形成了貫通通道。

2.2  煤氣竄漏外溢的原因

爐基密封結構見圖1，從圖1爐基密封結構示意圖分析：

（1）設計上，爐缸底部煤氣密封是用90°弧形密封板焊接爐底鋼板和爐殼起到第一道防線，弧形密封板部分焊縫開裂、爐底鋼板腐蝕開裂；

（2）爐殼與爐基混凝土之間的搗打填充料在長期生產(chǎn)過程中粉化、體積收縮、產(chǎn)生細小裂紋；

（3）爐基封板焊接不嚴、鋼板和混凝土結合不好，開裂形成縫隙；

宣鋼為了降本增效，大量采購低價料，原燃料質量下滑幅度較大，高爐操作上被迫拉大壓差，高爐下部憋壓，鼓風動能低，爐缸邊緣煤氣環(huán)流增強[9]，高壓煤氣通過爐墻砌體間的氣隙沿冷卻壁和爐殼之間的氣隙往下竄漏至爐基，由爐基密封結構破損處溢出爐外。最終形成了BF2爐基部分出現(xiàn)高壓煤氣竄漏現(xiàn)象。

3  煤氣竄漏的處理措施

3.1  技術原理

通過分析，煤氣竄漏的通道具有不規(guī)則性、細微性和位置不確定性，且竄漏煤氣的壓力較高，治理難度大。因此本次治理運用了實用新型專利《高爐爐基封板竄漏帶壓煤氣封堵治理的工藝方法》，其技術原理是：在保證爐體金屬外殼無裂縫漏點的前提下，利用塑相密封理論，對高爐爐基無冷區(qū)進行高壓壓入爐基煤氣密封專用泥漿，完全充填爐皮與冷卻壁間的空隙及煤氣竄漏通道[10]，達到防止煤氣竄漏的目的。

3.2  處理措施

（1）首先打開BF2爐基封板處的煤氣導流槽，將煤氣導流槽內部澆筑料清理干凈，清理深度到達爐底封板，清理辦法是用風鎬搗碎澆筑料，大塊料手工清理，碎末用高壓風吹掃干凈。隨后進行涂膠處理，涂膠高度0.03m，待膠稍微凝固后澆注一層快干澆注料，澆筑量為灌滿煤氣導流槽為宜。

（2）待煤氣導流槽澆筑焊接完畢后，在爐基封板的根部開鑿寬度0.1m ,深度0.05m的溝槽，開槽完成后清理干凈；在爐基根部往外打錨固件兩排，行距0.2m、間距0.5m，把鋼絲網(wǎng)同爐基封板和錨固件進行固定，然后進行澆注，澆注厚度0.15m，以此來確保封堵煤氣的通道，確保治理效果。

（3）首先在爐基部位與爐殼之間的外殼上進行密集開孔，往上一段冷卻壁周圍進行適度開孔（見圖3），進行壓力壓漿處理，以此封堵煤氣竄漏通道。

①在爐基封板上部水平高度1.0m處密集開孔，開孔間距為2.0m，開孔數(shù)量23個，開孔深度保證穿過搗打料層，達到高爐基墩內粘土磚部位；

②一段冷卻壁開孔間距為3.0m，開孔數(shù)量15個，開孔深度到達冷卻壁為宜。

（4）由下而上對開孔處進行高壓壓入爐基煤氣密封專用泥漿。壓入過程中，因爐基封板上部內側無冷卻壁及水冷系統(tǒng)，可提高施工壓力，設定爐皮側壓力為2.0MPa，不會對爐內系統(tǒng)造成影響，同時能夠保障入料進入搗打料裂縫層內，增加氣隙充填效果。第一段冷卻壁控制爐皮側壓力相應偏低些，控制為1.5MPa。經(jīng)統(tǒng)計，共壓入爐基煤氣密封專用泥漿26.1t。

通過采取這種外封內堵的方法，取得了較好的效果，爐基竄煤氣得到了有效控制，相對應部位（3#鐵口區(qū)域）的爐缸溫度恢復了正?？刂扑?，見圖4。

4  結語

（1）高爐頻繁地休風復風，造成爐殼和爐體砌筑耐材收縮膨脹不同步，是爐墻氣隙產(chǎn)生的主要原因，冷卻設備和風口漏水發(fā)現(xiàn)、處理不及時會加劇磚縫和搗料的氣蝕，使得氣隙進一步發(fā)展。

（2）高爐長期高壓差操作，造成高爐下部憋壓，會加強爐缸內的煤氣環(huán)流，使爐墻氣隙中的煤氣壓力升高，加劇爐內煤氣向外竄漏。

（3）在日常爐體壓漿維護過程中，根據(jù)具體情況選擇合適的壓漿材料和壓漿的壓力控制非常重要，如果選擇不合適，不僅不能消除爐墻內部的氣隙，反而會加速爐墻的破損，加劇煤氣竄漏。

（4）宣鋼根據(jù)BF2實際情況，應用專利《高爐爐基封板竄漏帶壓煤氣封堵治理的工藝方法》，采取外封內堵的方法進行治理，效果比較明顯，煤氣竄漏得到了有效控制。

5  參考文獻

[1] 鄧映，尹憲偉,孫振興.寧鋼高爐爐基煤氣泄漏的治理[J].煉鐵,2015,34(6):13-15.

[2] 宋木森，于仲潔.高爐耐火材料使用性能的研究[J].鋼鐵研究，2009，37（2）：1-6.

[3] 杜屏，雷鳴，劉建波，田口整司.高爐操作對爐缸侵蝕的影響[J].鋼鐵，2012，47（12）：9-17.

[4] 張立國，張偉，郭天永等.鞍鋼高爐爐缸炭磚的應用探討[J]，煉鐵，2016，35（4）：25-29.

[5] 李洋龍，程樹森，王治峰，等.動態(tài)渣鐵對高爐爐缸陶瓷杯和炭制磚的侵蝕[J].鋼鐵研究，2015，43（3）：14-17.

[6] 付強，李光平，辛建.高爐爐缸碳磚砌筑方法研究與應用[J]，甘肅冶金，2014，36（2）：12-13.

[7] 宋木森.高爐炭磚爐襯的設計和應用存在的問題[7].武鋼技術，2010，48（4）：5-8.

[8] 鄒忠平,郭憲臻.高爐爐缸氣隙的危害及防治[J].鋼鐵,2012,47(6):9-13.

[9] 劉國民，趙軍，郝桂之.唐鋼3高爐底爐缸侵蝕的原因及應對措施[J].煉鐵，2006，25（4）：34-36.

[10] 楊林，王建國.高爐爐基封板竄漏帶壓煤氣封堵治理的工藝方法：中國，CN201510756510.6[P].2016-01-13.