馬全強(qiáng)  魏紅玉   范維慶   劉  勇

（山西建邦集團(tuán)有限公司通才煉鐵廠）

摘  要  通才煉鐵1號(hào)高爐針對(duì)風(fēng)口小套破損頻繁的問(wèn)題，分析了風(fēng)口小套破損的機(jī)理，采取優(yōu)化配料、提高冷卻水壓力、流速，煤槍結(jié)構(gòu)優(yōu)化及插槍技術(shù)改善、強(qiáng)化管理，制定合理的操作制度等措施，2019年高爐風(fēng)口小套的破損數(shù)目大幅降低，降低了設(shè)備的休風(fēng)率和材料消耗，提高了高爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞  高爐  風(fēng)口破損  冷卻水壓 操作制度  休風(fēng)率

1 前言

通才1號(hào)450m3高爐，共計(jì)14個(gè)風(fēng)口。自2018年1月至12月，共有52個(gè)風(fēng)口小套破損更換。頻繁的休復(fù)風(fēng)嚴(yán)重影響高爐的正常生產(chǎn)組織，影響高爐指標(biāo)和順行。通才煉鐵廠認(rèn)真組織專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行分析，查找風(fēng)口小套頻繁損壞的原因，對(duì)配料結(jié)構(gòu)、高爐操作制度、風(fēng)口冷卻及上翹情況、煤槍材質(zhì)及插槍技術(shù)、操作制度等方面因素進(jìn)行分析，并采取了一系列應(yīng)對(duì)措施。2019年1月至12月，全年共有22個(gè)風(fēng)口小套破損，相比于2018年，風(fēng)口小套破損數(shù)量大幅減少，減少了因更換風(fēng)口小套造成的無(wú)計(jì)劃休風(fēng)，同時(shí)減少了材料消耗。在鋼鐵市場(chǎng)形勢(shì)日趨嚴(yán)峻，降低風(fēng)口小套破損，可以降低休風(fēng)率，降本增效，減少風(fēng)口小套破損休風(fēng)更換對(duì)爐況的影響，進(jìn)一步降低生鐵成本。

車間看水技師對(duì)正在使用的風(fēng)口小套進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)內(nèi)容包括：各個(gè)風(fēng)口小套的型號(hào)、開始使用時(shí)間、破損時(shí)間、破損部位、使用壽命。同時(shí)積極與生產(chǎn)廠家溝通，具體要求包括：使用優(yōu)質(zhì)的材料、先進(jìn)的加工工藝、合理的水道結(jié)構(gòu)形式等，達(dá)到具有優(yōu)異的熱傳導(dǎo)、抗磨損、耐腐蝕、抗沖擊品質(zhì)。制作工藝采用普通鑄造，材質(zhì)Cu≥99.8%，前端水速>6米/秒，達(dá)到最佳換熱效果。按照重量單價(jià)結(jié)算，確保使用壽命。1號(hào)高爐正常風(fēng)口小套使用壽命為8個(gè)月。

由圖1對(duì)比分析2019年與2019年風(fēng)口小套破損的情況，可以看出，2019年風(fēng)口破損數(shù)量大幅度減少，減少了因更換風(fēng)口小套造成的無(wú)計(jì)劃休風(fēng)，同時(shí)減少了材料消耗，減少了爐況波動(dòng)。進(jìn)一步提高產(chǎn)量，降低生鐵成本。

2  風(fēng)口破損原因

2.1 冷卻水壓力不足

高爐風(fēng)口不僅承受著高溫液態(tài)渣鐵的惡劣侵蝕、而且受到循環(huán)區(qū)焦炭的撞擊及落下焦炭的磨損。造成風(fēng)口小套磨損的原因很多，但最基本的磨損機(jī)理是：風(fēng)口受熱超負(fù)荷，冷卻介質(zhì)難以及時(shí)傳導(dǎo)散熱，從而導(dǎo)致風(fēng)口套溫度高于銅質(zhì)固液相反應(yīng)700℃界限溫度；當(dāng)達(dá)到銅劇烈氧化900℃界限溫度時(shí)，風(fēng)口很快在高溫高壓下?lián)p壞漏水。2018年1號(hào)高爐高壓工業(yè)水壓力維持在700kpa,冷卻水流速為4.5m/s,較低的水速難以及時(shí)將風(fēng)口小套前的熱量傳到出去，造成風(fēng)口小套破損。

2.2  風(fēng)口前理論燃燒溫度較高

高爐生產(chǎn)中兩個(gè)月左右需要一次20小時(shí)的定修，在恢復(fù)爐況過(guò)程中，均采取隔花堵4個(gè)風(fēng)口；目的是為了維持適宜的風(fēng)速及鼓風(fēng)動(dòng)能，保證吹透中心，以快速恢復(fù)爐況。每次爐況恢復(fù)的過(guò)程中，由于休風(fēng)料到達(dá)風(fēng)口造成理論燃燒溫度過(guò)高，或者由于爐缸不活躍，開風(fēng)口時(shí)機(jī)不恰當(dāng)?shù)龋家壮霈F(xiàn)堵泥風(fēng)口兩側(cè)的風(fēng)口損壞，需要組織休風(fēng)更換。此外噴煤煤槍不正，煤槍堵塞，恢復(fù)噴煤不及時(shí)等均會(huì)造成噴煤不均勻，風(fēng)口前理論燃燒溫度波動(dòng)，風(fēng)口小套熱負(fù)荷波動(dòng)大，不利于風(fēng)口小套的維護(hù)。

2.3  高爐操作制度

由于外部條件變化，上部調(diào)整裝料制度不到位,導(dǎo)致中心或邊緣氣流過(guò)于旺盛或不足，造成渣皮脫落，使?fàn)t缸透液性大幅下降，爐缸的工作狀態(tài)變差，不活躍，死區(qū)較多，爐缸堆積現(xiàn)象較為頻繁，易造成風(fēng)口大量破損。此外由于原燃料質(zhì)量變化，使高爐煤氣流發(fā)生變化，導(dǎo)致爐墻渣皮脫落，富集在局部風(fēng)口處，使風(fēng)口燒壞。高爐長(zhǎng)期休風(fēng)復(fù)風(fēng)過(guò)程中，渣鐵流動(dòng)性不好，爐溫過(guò)高，爐缸不活躍，也容易造成風(fēng)口小套破損。此外操作制度上過(guò)分發(fā)展邊緣的裝料制度是風(fēng)口燒損的一個(gè)重要因素。根據(jù)1號(hào)高爐風(fēng)口小套破損情況，很多是復(fù)風(fēng)過(guò)程中的熔損，復(fù)風(fēng)初期，渣鐵流動(dòng)性不好，爐缸不活躍，風(fēng)口前理論燃燒溫度過(guò)高，操作中不注意氧氣、煤量、開風(fēng)口時(shí)機(jī)的選擇，很容易造成風(fēng)口的損壞，影響爐況的恢復(fù)進(jìn)程。

2.4  有害元素含量高

在燒結(jié)礦配料方面，考慮低成本因素，混合料配用了布袋灰、燒結(jié)機(jī)頭灰,同時(shí)混合料鋼泥配加比例較大，使燒結(jié)礦中的堿金屬、Zn含量升高，高爐堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷較重。高爐鋅負(fù)荷行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為0.15kg/t,一方面堿金屬提高焦炭反應(yīng)性，降低反應(yīng)后強(qiáng)度，造成焦炭粉化，透液性和透氣性變差，不利于爐況順行，導(dǎo)致風(fēng)口大量破損；另一方面，堿金屬和鋅滲入爐襯中，使得磚襯膨脹，導(dǎo)致風(fēng)口及二套變形、上翹[1]。

圖2為1號(hào)高爐鋅負(fù)荷情況?？梢钥闯?，高爐鋅負(fù)荷遠(yuǎn)高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，鋅在高爐內(nèi)的惡性循環(huán)和積累，嚴(yán)重影響了高爐的穩(wěn)定順行與節(jié)能降耗。其行為對(duì)高爐的負(fù)面影響是多方面的：一是鋅在高爐內(nèi)的循環(huán)和積累，稀釋煤氣的有效濃度,減弱間接還原，降低煤氣利用率;二是影響焦炭的熱態(tài)性能，使焦炭的氣化反應(yīng)能力增強(qiáng)，反應(yīng)后強(qiáng)度降低;三是使球團(tuán)礦異常膨脹而粉化;四是降低礦石的軟化溫度，液態(tài)或固態(tài)鋅金屬還黏附于爐襯上，既能使?fàn)t墻結(jié)瘤，又直接破壞爐墻;五是在爐缸高溫區(qū)鋅蒸汽可以滲入爐襯的磚縫、裂紋和氣孔中，破壞磚襯。堿金屬和鋅滲入爐襯中，導(dǎo)致磚襯膨脹，導(dǎo)致風(fēng)口及二套變形、上翹，增加風(fēng)口小套破損。同時(shí)煤氣流的變化和爐況的波動(dòng)，會(huì)引起渣皮的脫落，造成風(fēng)口小套破損。

2.5  爐缸不活躍

高爐爐缸活躍、穩(wěn)定順行是煉鐵生產(chǎn)順暢的基本要求，所以爐缸在任何位置產(chǎn)生堆積，都可能發(fā)生風(fēng)口套燒損，低爐溫堆積、高堿度堆積、石墨碳堆積均是高爐爐缸堆積的主要原因[2]。另外，慢風(fēng)時(shí)間長(zhǎng)，風(fēng)速不合理，冷卻設(shè)備漏水，也都會(huì)造高爐爐缸堆積，爐缸不活躍，導(dǎo)致風(fēng)口磨損。1號(hào)高爐處于爐役后期，存在爐型不規(guī)整、冷卻設(shè)備漏水、煤氣流不穩(wěn)定、爐溫波動(dòng)大等實(shí)際問(wèn)題。冷卻設(shè)備向爐缸漏水，使渣鐵物理熱降低，流動(dòng)性變差，其次是高爐風(fēng)量不夠，鼓風(fēng)動(dòng)能不足而使?fàn)t缸活躍性變差。最后是各種原因引起的堿度波動(dòng)較大，爐渣堿度控制不合理，由于受原料成份波動(dòng)的影響大，渣堿度調(diào)整不及時(shí)，使得渣鐵流動(dòng)性變差，從而影響爐缸的活躍性。

3 采取措施

3.1提高冷卻水壓力

提高風(fēng)口小套高壓工業(yè)水壓力，強(qiáng)化風(fēng)口前端換熱。1號(hào)爐高壓工業(yè)水壓力由2018年的700kpa提高至820kpa，冷卻水流速?gòu)?.5m/s提高至7.2m/s，風(fēng)口小套平均水溫差由2018的6.5℃降至4.9℃。冷卻水壓力和流速的提高，強(qiáng)化了冷卻效果，有利于延長(zhǎng)小套使用時(shí)間。

3.2 改進(jìn)煤槍材質(zhì)、調(diào)整煤槍位置

看水工段加強(qiáng)對(duì)風(fēng)口煤槍的巡檢，及時(shí)調(diào)整煤槍位置、排通煤槍和更換煤槍，保證噴煤在風(fēng)口中心線位置。此前鐵口兩側(cè)1#、14#風(fēng)口由于噴煤位置不正或者煤槍磨漏更換不及時(shí)的影響，經(jīng)常出現(xiàn)煤粉長(zhǎng)期沖刷風(fēng)口小套前端，從而磨壞風(fēng)口小套，通過(guò)加強(qiáng)點(diǎn)檢，爐內(nèi)操作固定煤量措施，減少了噴煤波動(dòng)對(duì)風(fēng)口小套的影響。

為了保障高爐休風(fēng)能快速恢復(fù)達(dá)產(chǎn)，及早噴煤。對(duì)噴煤槍進(jìn)行了相應(yīng)改造，煤槍材質(zhì)使用06Cr25Ni20材質(zhì)，部分風(fēng)口使用耐磨陶瓷噴槍，極大減少了煤槍的磨損，減少了由于煤槍磨漏對(duì)風(fēng)口小套側(cè)壁的沖刷；同時(shí)也減少了煤槍的更換。在恢復(fù)噴煤的過(guò)程中，兩人配合進(jìn)行煤槍的調(diào)整，保證噴煤槍插入小套100mm。射流保證在風(fēng)口中心，當(dāng)班期間觀察1次/小時(shí)，偏離的進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整；同時(shí)看水工對(duì)更換的煤槍進(jìn)行記錄，加強(qiáng)點(diǎn)檢，及時(shí)更換磨損煤槍，大幅減少了煤粉射流對(duì)小套的沖刷造成小套損壞。

3.3  制定合理的操作制度

爐缸不活躍主要表現(xiàn)有：渣鐵流動(dòng)性差，渣鐵排放不順暢，爐溫偏差大，高爐不經(jīng)憋，稍有憋爐就容易影響風(fēng)口工作。通過(guò)調(diào)劑布料制度，選擇合理的礦批，在邊緣氣流過(guò)旺的情況下，采取向邊緣增加布礦的環(huán)數(shù)或減少布向邊緣焦炭的環(huán)數(shù)，增加布向中心的焦炭比例；通過(guò)調(diào)劑，達(dá)到合理的煤氣流分布，煤氣利用率由38%-39%提高到42-43%，使操作爐型規(guī)整，使?fàn)t墻渣皮保持相對(duì)穩(wěn)定，保持爐缸工作正常活躍，爐缸的透液性良好，使風(fēng)口的工況條件改善，避免局部窩渣、窩鐵現(xiàn)象。

合理的造渣制度與熱制度是高爐穩(wěn)定順行的保證，1號(hào)高爐要求鐵水[Si]0.3-0.55%,[S]0.025-0.035%,為保證充足的爐溫，物理熱控制≥1450℃。造渣制度上，要求爐渣二元堿度控制在1.20，四元堿度1.05-1.1。同時(shí)根據(jù)原料條件，制定合理的裝料制度，選擇合理的礦批，確保料速，固定煤量；合理的操作制度，確保了煤氣流的穩(wěn)定，有利于渣皮的穩(wěn)定，高爐穩(wěn)定順行，促進(jìn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

強(qiáng)化各工段的管理和要求，槽下加強(qiáng)篩分，減少入爐原料粉末，關(guān)注t/h值，根據(jù)原料粒度及時(shí)調(diào)整?？此ざ渭訌?qiáng)了對(duì)水系統(tǒng)、風(fēng)口煤槍的巡檢，通過(guò)提高冷卻水壓，及時(shí)調(diào)整煤槍位置、排通煤槍等措施，確保噴煤勻噴廣噴，減少了風(fēng)口小套的破損。為適應(yīng)提高產(chǎn)量的要求，爐前與炮泥廠家溝通，改進(jìn)炮泥質(zhì)量，同時(shí)不斷提高操作技能，鐵口深度合格率、鐵量差、出鐵正點(diǎn)率、全風(fēng)堵口率等指標(biāo)穩(wěn)步提高。

3.4  優(yōu)化配料

通過(guò)配料技術(shù)控制有害元素的含量。針對(duì)堿金屬含量高的燒結(jié)機(jī)頭灰不再直接配用，高爐布袋除塵灰經(jīng)脫除鋅后再回混勻料堆，根據(jù)循環(huán)物料的產(chǎn)量，均勻配吃，防止配料波動(dòng)。提高本廠球團(tuán)中MgO含量，確保高爐爐渣的鎂鋁比0.6-0.65%的范圍，鎂鋁比提高以后，使高爐的排堿、排鋅的能力得到提高，穩(wěn)定的堿負(fù)荷、鋅負(fù)荷使高爐爐況平穩(wěn)，降低了風(fēng)口的破損。此外2019年由于原料結(jié)構(gòu)的變化，配用的焦炭品種比較固定，表3為高爐使用焦炭指標(biāo)，可以看出，焦炭的冷強(qiáng)度和熱態(tài)性能較好，尤其是干熄焦的使用，有利于煤氣流的合理分布，爐況的穩(wěn)定順行，爐缸透液性提高，穩(wěn)定的原燃料結(jié)構(gòu)，良好的焦炭質(zhì)量，提高了爐況穩(wěn)定性，減少了爐況波動(dòng)。

4   結(jié)語(yǔ)

（1）降低風(fēng)口小套破損，不僅可以降低材料消耗，同時(shí)也減少了無(wú)計(jì)劃休風(fēng)更換小套對(duì)爐況的影響，有利于高爐穩(wěn)定順行，提產(chǎn)降耗。

（2）提高冷卻水壓，提高冷卻水流速，當(dāng)班期間及時(shí)調(diào)整噴槍角度及位置、更換磨損煤槍，保證煤粉射流不磨損小套內(nèi)沿，提高小套耐磨性延長(zhǎng)小套使用壽命。

（3）合理的造渣制度與熱制度是高爐穩(wěn)定順行的保證，制定合理的操作制度，不僅會(huì)使煤氣流分布合理，使?fàn)t缸活躍，同時(shí)減少渣皮的脫落，減少風(fēng)口小套破損。

（4）優(yōu)化原燃料結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定的原燃料結(jié)構(gòu)是爐況穩(wěn)定順行的保障，加強(qiáng)對(duì)原燃料冶金性能檢測(cè)，認(rèn)真跟蹤記錄原燃料有害元素入爐量，休風(fēng)前定期洗爐排堿，保持合理的操作爐型，穩(wěn)定煤氣流，活躍爐缸，減少風(fēng)口小套破損。

5  參考文獻(xiàn)

[1]  周傳典.高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

[2]  張殿有.高爐冶煉操作技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.